Mit KI zu effizienteren Solarturmkraftwerken: KIT und DLR veröffentlichen erste offene Betriebsdatenbank

© DLRKarlsruhe – Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben mit „PAINT“ erstmals eine frei zugängliche Betriebsdatenbank für Solarturmkraftwerke veröffentlicht. Die Datensammlung soll die Entwicklung neuer Verfahren zur Optimierung solarthermischer Kraftwerke beschleunigen und eine Grundlage für Anwendungen im Bereich Künstliche Intelligenz (KI) sowie digitale Zwillinge schaffen.

PAINT enthält Betriebsdaten des Solarturms Jülich aus den Jahren 2021 bis 2024 und umfasst insgesamt 849 Gigabyte an Mess- und Betriebsinformationen. Dazu zählen Daten zu mehr als 2.000 Heliostaten, über 218.000 Bildaufnahmen zur Überprüfung der Spiegelausrichtung sowie Wetter- und Zustandsdaten der Anlage. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht.

Offene Datenbasis für KI-Anwendungen und digitale Zwillinge – Heliostaten-Ausrichtung als zentrale Herausforderung
Solarturmkraftwerke erzeugen zunächst Wärme aus konzentrierter Solarstrahlung, die gespeichert oder zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Damit gelten sie als potenzielle Flexibilitätsoption für Stromsysteme mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien. Der Betrieb der Anlagen ist jedoch komplex, da bereits geringe Abweichungen bei der Ausrichtung der Spiegel die Effizienz beeinträchtigen können.

„Solche digitalen Zwillinge ermöglichen es, den Kraftwerksbetrieb zunächst am Simulationsmodell zu testen“, erläutert Dr. Daniel Maldonado Quinto vom DLR. „Verbinden wir sie mit Maschinellem Lernen, lässt sich künftig in Echtzeit erkennen, ob die Spiegel korrekt ausgerichtet sind und wie die Stellgrößen des Kraftwerks für einen sicheren und effizienten Betrieb nachgeregelt werden müssen.“

Mit der offenen Datenbank sollen Forschende künftig KI-Modelle und digitale Zwillinge entwickeln können, die den Anlagenbetrieb virtuell abbilden und optimieren. Ziel ist es, Betriebszustände präziser zu analysieren, Fehlstellungen frühzeitig zu erkennen und Steuerungsprozesse zu verbessern.

Grundlage für Standardisierung der Solarturmforschung
Die Datenbank basiert auf dem Solarturm Jülich und wurde nach den FAIR-Prinzipien für wissenschaftliche Daten entwickelt. Die Datensätze sind damit auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar.

Nach Angaben der beteiligten Forschungseinrichtungen soll PAINT künftig um weitere Datensätze aus anderen Solarturmanlagen ergänzt werden. Langfristig könnte daraus ein gemeinsamer Standard für offene Betriebsdaten in der Solarturmforschung entstehen und die Entwicklung solarthermischer Kraftwerke beschleunigen.