Solarthermische Kraftwerke sind grüne Kraftwerke, die einfallendes Sonnenlicht mit Hilfe von Spiegeln auf einen Receiver fokussieren. Die dort gewonnene Wärmeenergie kann direkt in industriellen Prozessen oder zur Stromerzeugung ohne Treibhausgasemissionen genutzt werden. Gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeln Forschende des SCC einen umfassenden digitalen Zwilling solcher Kraftwerke, der den Weg des einfallenden Sonnenlichts über die Spiegel bis hin zum Receiver simulieren kann. Diese Raytracing-basierten Simulationen ermöglichen bessere Vorhersagen darüber, wie viele und welche Sonnenstrahlen tatsächlich auf die Spiegel auftreffen, und damit die Optimierung ihrer Ausrichtung zur Maximierung des Energieertrags, ohne den Receiver zu überhitzen.
Im Rahmen des ARTIST-Projekts erweitern wir einen physikbasierten Raytracer mit künstlicher Intelligenz, um so einen datengetriebenen digitalen Zwilling des Kraftwerks zur verbesserten Planung, Steuerung, Vorhersage und Problemdiagnose im täglichen Betrieb zu realisieren. In Kombination mit künstlicher Intelligenz können solche Simulationen verschiedene Aspekte des Kraftwerksbetriebs, wie beispielsweise die Ausrichtung der Spiegel, in Echtzeit optimieren. Darüber hinaus können wir erklären, warum bestimmte Maßnahmen im Betrieb der Anlage ergriffen werden sollten. Wir werden unseren digitalen Zwilling in einem realen Kraftwerk in Jülich testen und damit einen großen Schritt in Richtung vollautomatischer Solarturmkraftwerke machen.