Softwaretools made by DLR
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- Innozenz Böhm
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1 Softwaretools made by DLR Tobias Hirsch, Jürgen Dersch, Peter Schwarzbözl DLR Institut für Solarforschung 3. Sonnenkolloquium, 2. Juni 203 in Köln
2 Folie 2 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203 Vortragsübersicht - Softwarenutzung im DLR - Drei Beispiele für extern nutzbare Programme - Greenius Jahresertragsberechnungen - EbsSolar Thermodynamik von CSP-Anlagen - STRAL Optische Simulation von Turmsystemen - Zusammenfassung
3 Folie 3 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203 Experimente als Grundlage der Forschung
4 Folie 4 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203 Simulation in der DLR-Solarforschung - Anwendung vorhandener Programme Berechnung/Auslegung bekannter Prozesse bzw. Teilprozesse - Individuelle Erweiterungen Prozessspezifische Erweiterungen über software-eigene Programmiersprachen oder Schnittstellen - Eigenentwicklungen Selbst erstellter Code für spezialisierte Anwendungen C ++ Fortran Assembler
5 Folie 5 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203. Greenius Einsatzgebiet Q SF Haupt-Einsatzgebiet ist Berechnung des Jahresertrags erneuerbarer Energien. Modellierung erfolgt auf der Basis von Datensätzen für einzelne Baugruppen. Stationäre Berechnung eines Jahres in Stundenschritten. DNI P PB Q SF P PB Q Stor
6 Folie 6 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203. Greenius Implementierte Technologien - Kraftwerke mit Parabolrinnen und linear Fresnel Kollektoren mit und ohne Speicher - Solarturm Kraftwerke mit volumetrischem Luftreceiver - Prozesswärme-Erzeugung mit konzentrierenden und nicht-konzentrierenden Kollektoren - Solare Kühlung mit Absorptionsanlagen mit konzentrierenden und nicht-konzentrierenden Kollektoren - PV und CPV - Dish Stirling - Windpark - Brennstoffzellen
7 Folie 7 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203. Greenius Parametrierung der Einzelkomponenten
8 Folie 8 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203. Greenius Meilensteine und Nutzungsmöglichkeiten - Charakteristik: Werkzeug zur Ertragsberechnung erneuerbarer Energien und im Speziellen von solarthermischen Anwendungen - Historie: - Erste Version am DLR 999 (u.a. von Quaschning) - Freie Version mit eingeschränktem Umfang verfügbar seit Kommerzielle Version verfügbar (~6 externe Kunden) - Neue freie Vollversion wird noch in 203 veröffentlicht (BMU-Projekt FreeGreenius) - Ansprechpartner: Jürgen Dersch (juergen.dersch@dlr.de) - Vergleichbare Tools: SAM (NREL)
9 bar C 0.06 m³/s ETAI REV /min V 0.00 m³/kg REVG /min RHEAD m Conditions constant inlet kj/kg kg/s off / + + x x bar W/m² Rezirkulation: Zurück z um Solarfeld Achtung Druckverlustberechung nur über eine Stützstelle des Kollektors Folie 9 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni Solarbibliothek für EBSILON Professional Simulation von linienfokussierenden Systemen DNI ref erence = W/m² DSG-Rinnenkraftwerk bar C kg /s bar mass flow setpoint C kj/kg kg/s bar C kj/kg kg /s pressure lift setpoint bar C kj/kg kg /s bar C kj/kg kg/s bar kj/kg C kg/s bar C kj/kg kg/s Achtung Druckverlustberechung nur über eine Stützstelle des Kollektors bar C kj/kg kg /s bar C kj/kg kg /s bar C kj/kg kg/s Achtung Druckverlustberechung nur über eine Stützstelle des Kollektors bar C kj/kg kg/s bar kj/kg C kg/s bar C kj/kg kg/s Achtung Druckverlustberechung nur über eine Stützstelle des Kollektors bar C kj/kg kg /s bar C kj/kg kg /s Achtung Druckverlustberechung nur über eine Stützstelle des Kollektors bar C kj/kg kg/s bar kj/kg C kg/s bar C kj/kg kg/s Achtung Druckverlustberechung nur über eine Stützstelle des Kollektors bar C kj/kg kg/s bar kj/kg C kg/s Speisewasserenthalpie (konstant) bar kj/kg C.635 kg /s DSG-Parallelstrangsimulation bar kj/kg C kg/s Berechnung Eintrittsenthalpie über Enthalpiebilanz
10 Folie 0 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni Solarbibliothek für EBSILON Professional Wasser-Dampf-Kreislauf eines 3-Druck-Prozesses Gasturbine Dampfturbine
11 Folie > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni Solarbibliothek für EBSILON Professional Transientes Verhalten eines Salzsystems T_Tank_hot 2000 Transiente Rohrmodelle Temperatur [ C] T_SF_out T_Col4_out T_Col3_out T_Col2_out T_Col_out T_Tank_cold mass_flow_sf Massenstrom [kg/s] :00 05:00 06:00 07:00 08:00 PST [hh:mm]
12 Folie 2 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni Solarbibliothek für EBSILON Professional Simulation von Solarturmsystemen QINC = DNI * AREFL * ETAMAT * ETAWIND * REFL * RFOCUS
13 Folie 3 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni Solarbibliothek für EBSILON Professional Meilensteine und Nutzungsmöglichkeiten - Motivation: Thermodynamische Kreislaufberechnungen für CSP-Anlagen auf Komponentenebene - Meilensteine der Entwicklung: - EBSILON Professional ist kommerzielle Software für Kreislaufberechnungen der Steag Energy Technologies - In Zusammenarbeit mit DLR wurden CSP-Komponenten erstellt: Bibliothek für linienfokussierende Systeme - 20 Bibliothek für punktfokussierende Systeme - Stand heute 70 Lizenzen von EbsSolar in Benutzung - Kontakt: Detlef Günzel (detlef.guenzel@steag.com)
14 Folie 4 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni STRAL Leistungsstarke Strahlverfolgung Windows-basierte GUI mit OpenGL Grafik - Monte-Carlo Strahlverfolgungsansatz - Objektorientierte Programmierung in C++ und Assembler - gezielte Nutzung der SIMD-Fähigkeit moderner CPUs - effiziente Strahlgenerierung und nutzung mehr als 60 Mio Strahlen/sek mit Standard 8-Kern PC (.000 bis >0.000 Strahlen/m²) - erfolgreich validiert mit Deflektometriemessdaten
15 Folie 5 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni STRAL Kopplung mit anderen Simulationstools Beispiel: Dynamische Kraftwerkssimulation als Co-Simulation - Berechnung des optischen Teils in STRAL - Berechnung des thermischen Teils in Dymola - Steuerung über LabView
16 Folie 6 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni STRAL Kopplung mit anderen Simulationstools Beispiel: dynamische Kraftwerkssimulation als Co- Simulation - An- und Abfahren - Wolkendurchzüge - Zielpunktwechsel
17 Folie 7 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni STRAL Weiterentwicklung Nutzung der Strahlverfolgung zur integrierten Auslegung von Heliostatfeldern (HFLCAL-Ansatz) Kopplung der Strahlverfolgung mit ANSYS-CFX zur Auslegung von Receiverkomponenten (FEMRay-Ansatz) Positionierung Bewertung Auswahl Strahlungsverteilung
18 Folie 8 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni STRAL Meilensteine und Nutzungsmöglichkeiten - Charakteristik: Leistungsfähiges Strahlverfolgungswerkzeug für konzentrierende Solaranlagen - Meilensteine der Entwicklung: - Erste Version 2007 (Doktorarbeit Boris Belhomme) - Externe Lizenzierung für bislang drei Kunden (xd, 2xInternational) - Geplant ist Integration zusätzlicher Funktionalitäten: - Feldauslegung und optimierung - Kopplung mit FEM-Simulation - Kontakt: Peter Schwarzbözl (peter.schwarzboezl@dlr.de)
19 Folie 9 > Softwaretools made by DLR, 3. Sonnenkolloquium > T. Hirsch > 2. Juni 203 Zusammenfassung - Softwarenutzung und entwicklung sind Voraussetzung für Innovation - Einige am DLR entwickelten Werkzeuge stehen auch externen Nutzern zur Verfügung. - Drei Beispiele - Greenius Jahresertragsberechnungen (juergen.dersch@dlr.de) - EbsSolar Thermodynamik von CSP-Anlagen (tobias.hirsch@dlr.de, detlefl.guenzel@steag.com) - STRAL Strahlverfolgungssoftware für CSP-Systeme (peter.schwarzboezl@dlr.de)
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