Abschlussarbeit (w/m/d) - Skalierbare Zielpunktoptimierung Solarturmkraftwerke

Das erwartet dich

In Solarturmkraftwerken konzentrieren Heliostaten das Sonnenlicht auf einem Strahlungsempfänger. Die flächenspezifische Leistungsverteilung auf dem Strahlungsempfänger bestimmt die Sicherheit und Effizienz des gesamten Kraftwerks. Die Verteilung der Leistung wird durch die Wahl der einzelnen Zielpunkte bestimmt, die ein Algorithmus mit Hilfe von Raytracing-Simulationen auswählt.

In dieser Arbeit soll mit Hilfe von ARTIST ein Simulationsmodell von kommerziellen Kraftwerken erfolgen. Ein Verfahren zur Einstellung der Leistungsverteilung auf dem Strahlungsempfänger für Felder mit mehr als 10 000 Heliostaten soll entwickelt werden. Die Zielpunktoptimierung muss physikalisch korrekt, gradientengestützt und in nahezu Echtzeit während des Betriebs des Kraftwerks erfolgen.

Deine Aufgaben

• Durchführung von Simulationen mit der Software ARTIST von kommerziellen Solarturmkraftwerken
• Entwicklung von Clustering-Strategien, um Heliostat-Gruppen zu bilden, die Qualität der Zielpunktoptimierung nicht wesentlich verschlechtern
• Untersuchung der Auswirkung von Shading- und Blocking-Effekte für die Auswahl der Zielpunktoptimierung
• Präsentation der Ergebnisse innerhalb der Wissenschaftsgemeinde

Das bringst du mit

• Studium Physik, Computational Engineering Science, Maschinenbau oder andere für die Tätigkeit relevante Studiengänge
• Starkes Interesse an Simulation und Optimierung
• Gute Kenntnisse in Python und PyTorch
• Sicherer Umgang mit Git und Unit Tests
• Erfahrungen mit Raytracing und Machine Learning
• Eigeninitiative, Neugierde und die Fähigkeit zum selbstständigen Arbeiten

Nach Abschluss dieser Arbeit verfügst du über fundierte Kenntnisse in differenzierbarer Simulation komplexer physikalischer Systeme und beherrschst PyTorch auf Forschungsniveau, inklusive Custom Loss Functions, Autograd und GPU-basierter Optimierung. Du arbeitest mit physikalisch motivierten Optimierungsansätzen statt reiner Black-Box-Heuristiken und sammelst umfassende Erfahrung in der Entwicklung anspruchsvoller wissenschaftlicher Software.