Digitales Abbild von Photovoltaik-Systemen für Analyse, Inspektion und Wartung (Projekt VR4PV)

Betriebskosten in Solarparks reduzieren

Regenerative Sonnenenergie soll künftig kostengünstiger erzeugt werden. Auf Basis eines digitalen Zwillings der PV-Systeme und mittels neuartiger Messmethoden und maschinellem Lernen sollen die Betriebsführung von Solarparks optimiert, technische Ausfälle von PV-Systemen reduziert und das Altern der Anlagen verlangsamt werden.

Ein Team von Fraunhofer IFF, Fraunhofer IMWS, DENKweit GmbH und Dexor Technology GmbH entwickelt gemeinsam virtuelle Umgebungen und digitale Abbilder von Photovoltaik-Parks für die vorausschauende Analyse, Inspektion und Wartung.

© Imagedesigns, Adobestock
Die Erforschung und Implementierung einer virtuellen Umgebung und eines digitalen Abbildes von PV-Systemen zur zukünftigen Analyse, Inspektion und Wartung ist das Ziel der Projektarbeit in VR4PV. Hierzu wird der digitale Zwilling eines Solarparks entwickelt und umgesetzt.

Die Investitionskosten liegen bei Solarparks über 2.000 kWp bei 600 bis 800 €/kWp. Daneben fallen jährliche Energiegestehungskosten an. Asset Management und Betriebsführung machen bei Großanlagen 20 bis 30 Prozent dieser Energiegestehungskosten aus. Kostendruck und steigender Wettbewerb führen oftmals zu Einsparungen gerade in diesem Bereich, was sich im Laufe der Jahre in stetig steigenden Betriebskosten niederschlägt.

Im laufenden Betrieb werden daher Realzustände oft nicht laufend erfasst und Schadensfälle spät identifiziert. Die Folge: unnötige technische Ausfälle verschiedener Systemkomponenten und schnelleres Altern der Systeme. Hier setzt das Forschungsprojekt »VR4PV« an.

Ziel des Projekts ist die Erforschung und Implementierung einer virtuellen Umgebung und eines digitalen Abbildes von PV-Systemen zur zukünftigen Analyse, Inspektion und Wartung. Hierzu wird der digitale Zwilling eines Solarparks entwickelt und umgesetzt.

Die Digitalisierung des Realzustandes eines PV-Systems im Neuzustand und insbesondere auch während der Betriebsführung werden in dem Projekt untersucht, unterstützt mit neuen Messmethoden. Die Konzeption und die Implementierung einer effizienten Datenmanagement-Plattform gehören ebenfalls dazu.

Die technischen Anlagen des Solarparks, wie Solarmodule, Schaltkästen, Verteiler, Typenschilder sollen durch speziell trainierte Neuronale Netzwerke (Deep Learning Transferlernen) erkannt und spezifische Eigenschaften, wie Größe, Ausrichtung, Typ, Beschriftung, automatisch ermittelt werden.

Dies erlaubt langfristig eine kostengünstigere Betriebsführung und senkt die Energiegestehungskosten. Die Systeme sind weniger störanfällig und damit über längere Zeit effizient.

Erwartete Projektergebnisse in VR4PV

  • Einsatz geeigneter bildgebender Verfahren zur Erfassung des PV-Systems im Gesamten, wie auch auf Komponentenebene in Kombination mit der notwendigen Geolokalisierung
  • Entwicklung und Anwendung von Datenroutinen zur automatisierten »Erkennung« und »Zuordnung« anlagenrelevanter Größen und Zusammenhänge anhand von Deep Learning
  • Entwicklung eines Datenmanagementkonzepts zur Strukturierung einer Datenbasis der gewonnenen und modellierten Daten (Gesundheitsakte)

Projektinfo

Projekttitel

»VR4PV – Schaffung einer virtuellen Umgebung und eines digitalen Abbildes von PV-Systemen zur zukünftigen Analyse, Inspektion und Wartung«

Projektlaufzeit

04.2022 bis 12.2022

Projektförderung

Das Projekt ordnet sich in der Regionalen Innovationsstrategie des Landes Sachsen-Anhalt 2014-2020 im Bereich »Energie, Maschinen- und Anlagenbau, Ressourceneffizienz« ein und bedient das Profil »Regenerative Energieanlagen« sowie »Smart Production / Industrie 4.0«. Das Forschungsvorhaben wird vom Land Sachsen-Anhalt und aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.