Durum izleme için yeni teknolojiler, termik güneş enerjisi santrallerini mümkün olduğunca verimli ve ekonomik bir şekilde yönetmek için temel bir ön koşuldur. Santral operatörleri, onların yardımıyla her zaman tesislerinde tam olarak neler olduğunu bilirler. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nin (DLR) 9 Haziran 2020’deki Köln Güneş Kolokyumu’nda araştırma ve endüstri uzmanları, durum izleme alanındaki güncel gelişmeler hakkında görüş alışverişinde bulunmak ve ölçüm ve analiz sistemlerini sunmak için bir araya gelecek. Güneş enerjisi kolokyumu, güneş enerjisi termik santral teknolojileri için Almanca konuşulan en büyük endüstri toplantısıdır ve bu yıl 23. kez – mevcut durum nedeniyle sadece bir web konferansı olarak gerçekleştirilmektedir.
Bir röportajda, DLR Güneş Araştırmaları Enstitüsü Yeterlilik Departmanı Başkanı Dr. Peter Heller, güneş enerjisi santrallerinin durum izlemesinin tam olarak ne anlama geldiğini ve bunun hangi teknolojik zorlukları gerektirdiğini açıklıyor.
Durum izleme nedir ve buna neden ihtiyacınız var?
Doktor Peter Heller: Durum izleme, tüm önemli proses parametrelerinin durum izlemesidir. Bir termik güneş enerjisi santralinde bunlar arasında örneğin sıcaklıklar, ayna kirlenmesi veya borulardaki ısı transfer ortamının kütle akışları yer alır. Aşırı sıcaklıklar ancak bu parametreleri yakından takip ettiğiniz takdirde önlenebilir, aşınma ve yıpranma belirtileri ve arızalar erken bir aşamada tespit edilip giderilebilir. Amaç, enerji santrali ve içinde çalışan tüm süreçler hakkında genel bir bakış elde etmektir. Bu sayede santral en iyi şekilde kontrol edilebilir ve optimum verimler elde edilebilir.
Durum izleme nasıl çalışır ve DLR hangi teknolojik yaklaşımları takip eder?
Daha parlak: Kalıcı olarak monte edilmiş sensörler kullanılarak birçok parametre ölçülebilir. Hassas bulut hareketlerini ve bunun sonucunda oluşan gölgeleri kaydeden özel yüksek teknoloji kameralar buna bir örnektir. Şimdiye kadar, bunu tahmin etmek mümkün olmadı. Gölgelerin kapsadığı ayna alanının ne kadar büyük olduğu bilinmiyordu, bu nedenle elektrik santrali ampirik değerlere göre yeniden ayarlandı. DLR tarafından geliştirilen bulut kamera sistemi, artık güneş enerjisi santrallerinin daha iyi kontrol edilebileceği kesin beyanlar ve güvenilir tahminler sağlıyor.
Aynaların kirlenmesi gibi diğer parametreler için mobil ve temassız yöntemler uygundur. Bunlar, gerekli verileri hızlı ve kapsamlı bir şekilde toplayabilmek ve değerlendirebilmek için iklim koşulları açısından hızlı, karmaşık olmayan, ucuz ve sağlam olmalıdır. Çünkü güneş termik santralleri beş kilometre kareye kadar çok geniş alanlara yayılabilmektedir.
Şu anda birçok güneş enerjisi alanı operatörü, aynaların kirlilik derecesini elde tutulan ölçüm cihazlarıyla ve yalnızca seçici olarak ölçüyor. Bu, DLR tarafından geliştirilen QFly gibi drone tabanlı bir sistemle çok daha verimli çalışıyor. Yakın gelecekte güneş enerjisi alanlarının üzerinden uçacak ve kapsamlı kirlilik haritaları oluşturacak.
Durum izlemedeki zorluklar nelerdir?
Daha parlak: Gerekli ölçüm teknolojisi genellikle nispeten yenidir veya henüz geliştirilmemiştir. Drone gibi mobil sistemlerde kullanılacaksa ölçüm teknolojisinin uçuşa elverişli yani kompakt ve hafif olması gerekir. Aynı zamanda çok yüksek doğruluk gereksinimlerini karşılaması ve çok kuru, sıcak ve tozlu bölgelerdeki hava koşullarına dayanması gerekir.
DLR’deki hedefimiz, tüm ölçüm verilerini tek bir sistemde bir araya getirmek ve böylece tam otomatik santral kontrolünü mümkün kılmaktır. Bu, işletme maliyetlerini düşürür ve verimi artırır. Şu anda gerekli bileşenleri geliştiriyor, bir araya getiriyoruz ve 2026 yılına kadar tüm konsepti bir pilot testte göstermek istiyoruz. Örneğin, görüntü işleme sistemlerini daha hızlı ve daha güvenilir hale getirmek için yapay zekaya da güveniyoruz.
Peki ya endüstriyel uygulamaya geçiş?
Daha parlak: Kalifikasyona gelince, aklımızda net hedefler var ve pazara çok yakın çalışıyoruz. Tüm ticari santral operatörleri ile iletişim halindeyiz ve bu tür sistemler için düzenli olarak fikir ve ihtiyaç alışverişinde bulunuyoruz. Uzun yıllardır, DLR Güneş Enerjisi Araştırma Enstitüsü, kurulum sırasında veya kurulumdan kısa bir süre sonra güneş kollektörlerinin optik kalitesini kontrol etmek için gerekli ölçüm tekniklerini geliştirmektedir. DLR’nin ve DLR yan ürünü CSP Hizmetlerinin bilgi birikimi, dünyanın her yerindeki enerji santrallerinde güneş enerjisi alanları inşa etmek için kullanılmaktadır. Bir sonraki adımda, artık bu bilgiyi sistemlerin işleyişinde durum izleme için de kullanıyoruz.
Bu durum izleme yöntemleri fotovoltaik enerji santrallerine de aktarılabilir mi?
Geliştirmelerimizin odak noktası başlangıçta güneş enerjisi sistemleri alanıdır. Her iki teknolojiyi birleştiren fotovoltaik ve hibrit enerji santrallerinde, durum izlemeyle ilgili görevler ve sorunlar genellikle benzerdir. O zaman kavramlarımız orada da kullanılabilir.
Bir röportajda, DLR Güneş Araştırmaları Enstitüsü Yeterlilik Departmanı Başkanı Dr. Peter Heller, güneş enerjisi santrallerinin durum izlemesinin tam olarak ne anlama geldiğini ve bunun hangi teknolojik zorlukları gerektirdiğini açıklıyor.
Durum izleme nedir ve buna neden ihtiyacınız var?
Doktor Peter Heller: Durum izleme, tüm önemli proses parametrelerinin durum izlemesidir. Bir termik güneş enerjisi santralinde bunlar arasında örneğin sıcaklıklar, ayna kirlenmesi veya borulardaki ısı transfer ortamının kütle akışları yer alır. Aşırı sıcaklıklar ancak bu parametreleri yakından takip ettiğiniz takdirde önlenebilir, aşınma ve yıpranma belirtileri ve arızalar erken bir aşamada tespit edilip giderilebilir. Amaç, enerji santrali ve içinde çalışan tüm süreçler hakkında genel bir bakış elde etmektir. Bu sayede santral en iyi şekilde kontrol edilebilir ve optimum verimler elde edilebilir.
Durum izleme nasıl çalışır ve DLR hangi teknolojik yaklaşımları takip eder?
Daha parlak: Kalıcı olarak monte edilmiş sensörler kullanılarak birçok parametre ölçülebilir. Hassas bulut hareketlerini ve bunun sonucunda oluşan gölgeleri kaydeden özel yüksek teknoloji kameralar buna bir örnektir. Şimdiye kadar, bunu tahmin etmek mümkün olmadı. Gölgelerin kapsadığı ayna alanının ne kadar büyük olduğu bilinmiyordu, bu nedenle elektrik santrali ampirik değerlere göre yeniden ayarlandı. DLR tarafından geliştirilen bulut kamera sistemi, artık güneş enerjisi santrallerinin daha iyi kontrol edilebileceği kesin beyanlar ve güvenilir tahminler sağlıyor.
Aynaların kirlenmesi gibi diğer parametreler için mobil ve temassız yöntemler uygundur. Bunlar, gerekli verileri hızlı ve kapsamlı bir şekilde toplayabilmek ve değerlendirebilmek için iklim koşulları açısından hızlı, karmaşık olmayan, ucuz ve sağlam olmalıdır. Çünkü güneş termik santralleri beş kilometre kareye kadar çok geniş alanlara yayılabilmektedir.
Şu anda birçok güneş enerjisi alanı operatörü, aynaların kirlilik derecesini elde tutulan ölçüm cihazlarıyla ve yalnızca seçici olarak ölçüyor. Bu, DLR tarafından geliştirilen QFly gibi drone tabanlı bir sistemle çok daha verimli çalışıyor. Yakın gelecekte güneş enerjisi alanlarının üzerinden uçacak ve kapsamlı kirlilik haritaları oluşturacak.
Durum izlemedeki zorluklar nelerdir?
Daha parlak: Gerekli ölçüm teknolojisi genellikle nispeten yenidir veya henüz geliştirilmemiştir. Drone gibi mobil sistemlerde kullanılacaksa ölçüm teknolojisinin uçuşa elverişli yani kompakt ve hafif olması gerekir. Aynı zamanda çok yüksek doğruluk gereksinimlerini karşılaması ve çok kuru, sıcak ve tozlu bölgelerdeki hava koşullarına dayanması gerekir.
DLR’deki hedefimiz, tüm ölçüm verilerini tek bir sistemde bir araya getirmek ve böylece tam otomatik santral kontrolünü mümkün kılmaktır. Bu, işletme maliyetlerini düşürür ve verimi artırır. Şu anda gerekli bileşenleri geliştiriyor, bir araya getiriyoruz ve 2026 yılına kadar tüm konsepti bir pilot testte göstermek istiyoruz. Örneğin, görüntü işleme sistemlerini daha hızlı ve daha güvenilir hale getirmek için yapay zekaya da güveniyoruz.
Peki ya endüstriyel uygulamaya geçiş?
Daha parlak: Kalifikasyona gelince, aklımızda net hedefler var ve pazara çok yakın çalışıyoruz. Tüm ticari santral operatörleri ile iletişim halindeyiz ve bu tür sistemler için düzenli olarak fikir ve ihtiyaç alışverişinde bulunuyoruz. Uzun yıllardır, DLR Güneş Enerjisi Araştırma Enstitüsü, kurulum sırasında veya kurulumdan kısa bir süre sonra güneş kollektörlerinin optik kalitesini kontrol etmek için gerekli ölçüm tekniklerini geliştirmektedir. DLR’nin ve DLR yan ürünü CSP Hizmetlerinin bilgi birikimi, dünyanın her yerindeki enerji santrallerinde güneş enerjisi alanları inşa etmek için kullanılmaktadır. Bir sonraki adımda, artık bu bilgiyi sistemlerin işleyişinde durum izleme için de kullanıyoruz.
Bu durum izleme yöntemleri fotovoltaik enerji santrallerine de aktarılabilir mi?
Geliştirmelerimizin odak noktası başlangıçta güneş enerjisi sistemleri alanıdır. Her iki teknolojiyi birleştiren fotovoltaik ve hibrit enerji santrallerinde, durum izlemeyle ilgili görevler ve sorunlar genellikle benzerdir. O zaman kavramlarımız orada da kullanılabilir.