{"id":86171,"date":"2022-10-22T02:25:00","date_gmt":"2022-10-22T00:25:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=86171"},"modified":"2022-10-21T11:26:13","modified_gmt":"2022-10-21T09:26:13","slug":"solarpark-2-0-mehr-ertrag-bei-gleicher-flaeche","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/solarpark-2-0-mehr-ertrag-bei-gleicher-flaeche\/","title":{"rendered":"Solarpark 2.0: Mehr Ertrag bei gleicher Fl\u00e4che"},"content":{"rendered":"\n
Ob Schatten, Schmutz oder Alterung \u2013 ung\u00fcnstige Bedingungen f\u00fcr Solarmodule k\u00f6nnen den Ertrag von gro\u00dfen Photovoltaik-Freifl\u00e4chenanlagen erheblich mindern. <\/p>\n\n\n\n
Im Forschungsprojekt Solarpark 2.0 arbeitet das Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft daran, diese Verluste zu reduzieren. Innovative Schaltungen, neuartige Leistungselektronik und KI-gest\u00fctzte Optimierung sollen Ausbeute und Lebensdauer von Anlagen steigern und die Betriebskosten senken. Das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) f\u00f6rdert das k\u00fcrzlich gestartete Projekt mit rund 2,5 Millionen Euro.<\/p>\n\n\n\n
Auf dem Weg zur Klimaneutralit\u00e4t m\u00fcssen die erneuerbaren Energien massiv ausgebaut werden. \u201eGro\u00dfe Solarparks sind dabei ein wichtiges Instrument\u201c, sagt Nina Munzke, Forscherin am Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT und Initiatorin von Solarpark 2.0 am Batterietechnikum des KIT. \u201eNeue und immer gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4chen f\u00fcr solche Anlagen zu finden, ist aber insbesondere in stark besiedelten Regionen der Welt ein Problem. Damit wir unsere Klimaziele trotzdem erreichen, m\u00fcssen wir die vorhandenen Fl\u00e4chen viel effizienter nutzen.\u201c Im Verbundprojekt Solarpark 2.0 entwickeln die Forschenden daf\u00fcr elektronische Komponenten und Methoden f\u00fcr gro\u00dfe Freifl\u00e4chenanlagen. \u201eWir wollen die Leistungsabgabe von Photovoltaikanlagen unter ung\u00fcnstigen Bedingungen wie Verschattung, Verschmutzung oder Alterung verbessern und dadurch die Wirtschaftlichkeit und den Ertrag der Stromerzeugung durch Photovoltaik optimieren\u201c, so Munzke.<\/p>\n\n\n\n
Ertragssteigerung durch neue Leistungselektronik<\/h5>\n\n\n\n
Um ein Photovoltaikmodul maximal effizient einzusetzen, muss es nahe an seinem individuellen Maximum Power Point (MPP) arbeiten. \u201eDie Ausgangsleistung des Moduls ergibt sich aus dem Produkt von Stromst\u00e4rke und Spannungsh\u00f6he. Beim MPP ist diese Leistung am h\u00f6chsten, es wird also die gr\u00f6\u00dfte m\u00f6gliche Ausbeute erreicht\u201c, sagt Lukas Stefanski vom ETI. Da sich der MPP aber je nach Temperatur, Sonnenstand und weiteren Faktoren \u00e4ndert, muss f\u00fcr einen optimalen Betrieb die Spannung kontinuierlich nachgeregelt werden. Daf\u00fcr gibt es zwar bereits spezialisierte Leistungsoptimierer, das Maximum Power Point Tracking (MPPT) wird in konventionellen Schaltungen allerdings vor allem im zentralen Wechselrichter angewendet. \u201eWenn dann mehrere Photovoltaikmodule in Reihe zu Strings geschaltet sind und zus\u00e4tzlich mehrere dieser Strings parallelgeschaltet werden, dann k\u00f6nnen Verschattung und Defekte einzelner Module die erzeugte Leistung ganzer Anlagen einschr\u00e4nken\u201c, sagt Stefanski. \u201eVorteilhafter ist es, einzelne Module zu regeln sowie, je nach spezifischer Verschaltung der Anlage, die Spannung an den Strings zu optimieren.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Um das zu realisieren, kommt bei Solarpark 2.0 die am KIT patentierte HiLEM-Schaltung (steht f\u00fcr: High Efficiency Low Effort MPPT) zum Einsatz. Diese Schaltung ersetzt Combiner-Boxen, die herk\u00f6mmlicherweise zur Parallelschaltung von Strings eingesetzt werden und erm\u00f6glicht ein effizientes MPPT auf Ebene der Strings. Die Kombination aus HiLEM-Schaltung mit neuartigen Leistungsoptimierern, die von der Hochschule Karlsruhe sowie den Unternehmen BRC und PREMA gemeinsam entwickelten werden, erm\u00f6glicht dann ein gleichzeitiges MPPT sowohl auf String- als auch auf Modulebene. \u201eWir erreichen damit nicht nur einen h\u00f6heren Ertrag der Photovoltaikanlage, sondern verl\u00e4ngern auch ihre Lebensdauer und senken die Betriebskosten\u201c, so Stefanski.<\/p>\n\n\n\n
Testanlage am Campus Nord geplant<\/h5>\n\n\n\n
Evaluiert werden sollen die neuen Optimierungskomponenten in zwei Photovoltaik-Testanlagen mit jeweils 30 Kilowatt-Peak (kWp). Eine Anlage wird dabei unterschiedliche Testszenarien f\u00fcr die neuen Leistungsoptimierer abbilden, die zweite Anlage dient als Referenz ohne diese. Beide Anlagen sollen nebeneinander auf einer Freifl\u00e4che innerhalb des bestehenden Solarfeldes des Energy Lab 2.0 am KIT realisiert werden. Ein weiteres Ziel der Arbeiten am KIT besteht darin, eine durch K\u00fcnstliche Intelligenz (KI) gest\u00fctzte Leistungsprognose f\u00fcr Photovoltaikanlagen zu entwickeln, mit der sich anhand von Betriebsdaten m\u00f6glicherweise verschattete, defekte oder verschmutzte Module identifizieren lassen. \u201eDamit k\u00f6nnen wir ermitteln, an welcher Stelle in Solarparks sich eine Nachr\u00fcstung mit Leistungsoptimierern lohnen w\u00fcrde\u201c, sagt Marcus Becker vom ETI. Trainiert wird die KI dabei mit langfristig gesammelten Daten des Solarfeldes des Energy Lab 2.0, und Daten, welche mittels des selbstentwickelten drahtlosen Monitoring System (WSN) des Instituts f\u00fcr Photovoltaik (ipv) der Universit\u00e4t Stuttgart erhoben werden. <\/p>\n\n\n\n
\u00dcber Solarpark 2.0<\/h5>\n\n\n\n
Das durch das KIT koordinierte Verbundprojekt Solarpark 2.0 ist im Juli 2022 gestartet und hat eine geplante Laufzeit von drei Jahren. Beteiligt sind die Hochschule Karlsruhe sowie die Unternehmen BRC-Solar und PREMA Semiconductor, die gemeinsam Leistungselektronik f\u00fcr das MPPT mittels anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (application-specific integrated circuit, ASIC) entwickeln. Au\u00dferdem das ipv der Universit\u00e4t Stuttgart, das ihr WSN einsetzt und weiterentwickelt sowie das Unternehmen Solarwatt, das bei der Integration von Leistungsoptimierern direkt in Photovoltaikmodule unterst\u00fctzt. Solarpark 2.0 hat ein Projektvolumen von etwa 3,4 Millionen Euro, das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz f\u00f6rdert mit rund 2,5 Millionen Euro.<\/p>\n\n\n\n