HelioMesh
Drahtlose Kommunikation in Solarturmkraftwerken
| Kontakt | Prof. Dr. rer. nat. Volker Turau |
| Beginn | 1. Dezember 2009 |
| Finanzierung | Trinamic |
Projektbeschreibung
Im Projekt HelioMesh werden Protokolle für die drahtlose Kommunikation in großen, selbst-organisierenden Netzwerken für zeitkritische Anwendungen entwickelt und untersucht. Die Erprobung dieser Verfahren erfolgt exemplarisch in einem Heliostatenfeld.
Um Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern zu erreichen und einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, wird in jüngster Zeit die Nutzung von erneuerbaren Energien forciert. Im Bereich der Solarthermie zeigen besonders Solarturmkraftwerke großes Potential, da diese einem hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie erzielen. Bei Solarturmkraftwerken lenken mehrere tausend, sich automatisch positionierende Spiegel (Heliostate) das Sonnenlicht auf einen Absorberturm. Die dabei entstehende thermische Energie wird dann in Gasturbinen zur Stromerzeugung genutzt. Bisher werden für die Steuerung der einzelnen Heliostate drahtgebundene Bussysteme verwendet. Nachteile, beispielsweise die Notwendigkeit einer flächendeckenden Verdrahtung oder auch die erhöhte Anfälligkeit gegenüber Blitzeinschlag, können durch den Einsatz eines drahtlosen Feldbusses überwunden werden.
In technischen Bereichen wie der Automatisierungstechnik, Anlagenüberwachung und -steuerung ist ein verstärkter Einsatz von Funktechniken zu beobachten. Ein drahtloser Feldbus verbindet dabei verschiedene Aktoren oder Sensoren mit einer zentralen Steuereinheit. Aktuelle Industriestandards für drahtlose Feldbusse wie WirelessHART oder ZigBee skalieren jedoch schlecht für sehr große beziehungsweise stark vermaschte Netzwerke (Mesh Networks) von tausend bis mehreren zehntausend Knoten. Dadurch motiviert, werden im Rahmen des HelioMesh-Projektes zuverlässige Kommunikationsprotokolle für den Einsatz in Solarturmkraftwerken entwickelt und evaluiert.
Zentrale Zielsetzungen für die Kommunikationsprotokolle sind Fehlertoleranz, Sicherheit, minimale Latenzzeiten für zeitkritische Operationen sowie ein möglichst hoher Datendurchsatz. Um den genannten Forderungen gerecht zu werden, sollen aktuelle Techniken wie Selbststabilisierung, Clustering und dedizierte Routingprotokolle entworfen, analysiert und evaluiert werden. Letzteres erfolgt im Rahmen eines Feldtests. Hierbei sollen Informationen über die Zuverlässigkeit und Robustheit des verteilten Systems gesammelt werden, um notwendige Anpassungen an den Protokollen vornehmen zu können. Die begrenzte Anzahl von Heliostaten bei dem Feldtest erfordert den zusätzlichen Einsatz von Simulationswerkzeugen, um Skalierbarkeit der Protokolle bei steigender Knotenanzahl zu zeigen.
Den Abschluss des HelioMesh-Projektes bildet eine prototypische Umsetzung eines sich selbst-organisierenden, drahtlosen Feldbussystems für große drahtlose Netzwerke.