Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben einen wesentlichen Fortschritt in der Forschung zu Solarturmkraftwerken erzielt. Bei der Großforschungsanlage in Jülich wurden erstmals umfassende und öffentlich zugängliche Betriebsdaten veröffentlicht, die für die Entwicklung effizienterer Solarturmanlagen von großer Bedeutung sind. Diese Datenbank trägt den Namen PAINT und umfasst beeindruckende 849 Gigabyte an Betriebsdaten, die zwischen Dezember 2020 und Juni 2024 gesammelt wurden, sowie zahlreiche weitere Informationen. Bedeutende Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht und sind somit für die wissenschaftliche Gemeinschaft und Forschung weltweit zugänglich. DLR betreibt in Jülich eine Großforschungsanlage, die auf solare Bestrahlungstests spezialisiert ist.

Solarturmkraftwerke wandeln Sonnenlicht nicht direkt in Strom um. Stattdessen erzeugen sie Wärme, die als Zwischenschritt gespeichert oder zur Stromerzeugung verwendet werden kann. Der Prozess erfolgt über Heliostaten, die Licht auf einen Empfänger an der Spitze eines zentralen Turms lenken. Diese innovative Technologie ermöglicht es, auch nachts oder bei bewölktem Himmel Energie zu erzeugen. Trotzdem sind Solarturmkraftwerke im Vergleich zur Photovoltaik weniger verbreitet, was teilweise auf die Komplexität des Systems und die damit verbundenen hohen Betriebskosten zurückzuführen ist.

Datenvielfalt und FAIR-Prinzipien

Die PAINT-Datenbank beinhaltet eine Vielzahl an Datenkategorien, darunter über 218.000 Kalibrierungsbilder der Brennflecke, hochpräzise Oberflächenvermessungen für 471 Heliostate, Positionsdaten aller 2.014 Spiegel sowie lokale Wetterdaten, die im Sekundentakt erfasst werden. Diese umfassende Sammlung soll dazu beitragen, die Herausforderungen in der Kalibrierung und im Betrieb von Solarturmkraftwerken besser zu verstehen und anzugehen. Dr. Kaleb Phipps vom KIT hebt hervor, dass reale Betriebsdaten entscheidend sind, um Fortschritte in dieser Technologie zu erzielen.

Ein bedeutsamer Aspekt der Datenbank PAINT ist die Einhaltung der FAIR-Prinzipien, welche die Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit von Daten sicherstellen. Die Strukturierung der Daten folgt dem Standard SpatioTemporal Asset Catalog (STAC). Forschende erhalten über eine Python-Schnittstelle direkten Zugriff auf die Datensätze. Solche offenen Daten sind von hoher Relevanz, da Händler und Betreiber traditionell geneigt sind, ihre Informationen geheim zu halten, um Effizienz und Geschäftsgeheimnisse zu schützen.

Technologische Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Die präzise Ausrichtung von bis zu 10.000 Heliostaten stellt eine zentrale Herausforderung dar, da kleine Winkelfehler bei großen Entfernungen zu erheblichen Abweichungen führen können. Daher ist die Anwendung von KI-Methoden vorgesehen, um sich den komplexen Steuerungsproblemen zu nähern. Digitale Zwillinge werden als Möglichkeit angesehen, Tests am Simulationsmodell durchzuführen und die Spiegelausrichtung in Echtzeit zu überprüfen.

Werbung
Hier könnte Ihr Advertorial stehen
Ein Advertorial bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Botschaft direkt im redaktionellen Umfeld zu platzieren

Die Entwicklung eines gemeinsamen Standards für offene Betriebsdaten in der Solarturmforschung könnte langfristig die Qualität und Effizienz von Solarturmkraftwerken steigern. Der Datensatz PAINT ist nicht nur für die wissenschaftliche Gemeinschaft unentbehrlich, sondern könnte auch als Grundlage für zukünftige Forschung und Entwicklung im Bereich erneuerbarer Energien dienen, insbesondere im Hinblick auf die steigende Bedeutung von Solarenergie zu einer Zeit, in der Erneuerbare Energien im deutschen Stromsektor einen Anteil von 55,1 Prozent erreichen sollen, wie das Umweltbundesamt berichtet.