Der weltweite Wandel hin zur vollständigen Dekarbonisierung der Energieversorgung erfordert hohe Installationsraten von erneuerbaren Energieerzeugern. Eine Technologie, auf der besonders viele Hoffnungen ruhen ist die Photovoltaik. Um die Wettbewerbsfähigkeit von Photovoltaikanlagen weiter zu verbessern ist insbesondere eine hohe Leistung und ein dauerhafter Betrieb mit hohen Wirkungsgraden erforderlich.
Den Aspekt von effizienter Energiewandlung in Photovoltaik-Kraftwerken verfolgt das Forschungsprojekt OptPV4.0, dessen Kernziel eine optimierte Betriebsführung von Photovoltaikanlagen zur Erhöhung und Sicherstellung des Ertrages und der Wirtschaftlichkeit darstellt. Ein optimaler Betrieb einer Photovoltaik-Anlage zeichnet sich vor allem durch eine langfristige Performance und permanente Systemoptimierung aus. Dabei gilt es Leistungseinbußen aufgrund von plötzlich auftretenden Fehlern in der Anlage oder graduellen Verschlechterungen in der Anlagenperformance zu verhindern, indem Fehlerursachen zuverlässig und schnell identifiziert werden. Der dazu notwendige hohe Informationsgrad der Anlagenperformance soll im OptPV4.0 Projekt durch ein intuitives Sensorkonzept, das fehlende Messgrößen bestehender Anlagen erweitert, sichergestellt werden.
Eine Identifikation von Fehlern erfordert ein Referenzabbild einer Photovoltaik-Anlage im fehlerfreien Zustand. Dieser Zustand wird im OptPV4.0 Projekt als „digitaler Zwilling“ modelliert. Wobei Algorithmen auf Basis physikalischer (Whitebox Modelle mit einer Integration von Fehlerschranken, bzw. Degradationskurven), statistischer Modelle (z.B. neuronale Netzwerke und Deep-Learning), oder einer Kombination von beiden entwickelt werden. Die Modelle sollen den Systemzustand gesamtheitlich nachbilden, den Anlagenbetrieb simulieren und in der Lage sein einen zeitlichen Ertragsverlauf vorherzusagen.
Der Schwerpunkt liegt hierbei auf einer Modellierung und Analyse von längerfristigen Trends anhand von Anlagendaten, die größere Zeiträume umfassen. Das integrierte Konzept von intelligenter Datenauswertung und Erkennen von Trends, eröffnet gänzlich neue Ansätze für präventive und prädiktive Instandhaltung, die weit über die derzeit verfügbaren starren Wartungsintervalle und Pannenwartung in der Photovoltaik-Branche hinausgehen. Gesamtheitlich sollen die im Projekt entwickelten Konzepte einen langjährigen und effizienten Betrieb von Photovoltaikanlagen mit maximalen Energiegewinn gewährleisten.
