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Nachstehend finden Sie eine Reihe von projektbezogenen Informationsunterlagen, Links und ausgewählte Veröffentlichungen.
Photovoltaik-Risiken innovativ minimieren
Als fester Teil der Energiewende bergen Photovoltaikanlagen neben wirtschaftlichen Vorteilen auch spezielle Brandrisiken. Jedoch sind sich Betreiber solcher Anlagen oftmals nicht bewusst, welche Risiken bestehen und welche Gefahren daraus resultieren können. Da Künstliche Intelligenzen wie beispielsweise Innovative Monitoringsystem die Anlagensicherheit und -effizienz entscheidend erhöhen und den zunehmenden Anlagenschäden und Unfallzahlen abhelfen können wurde das Projekt PV-DiStAnS (Photovoltaik-DifferenzStromAnalyseSystem) initiiert.
Photovoltaikanlagen sind als regenerative Stromerzeuger auf dem Vormarsch. Nicht nur Kleinst- und Kleinanlagen von Eigenheimbesitzern und landwirtschaftlichen Unternehmen zeichnen sich durch hohe Beliebtheit aus - auch die produzierende Industrie sattelt um: Photovoltaikanlagen krönen immer mehr Dächer von Produktionsgebäuden. Sie bringen zwei große Vorteile für Unternehmen: eine wertvolle Chance für die eigene Energiewende und eine Ertragssteigerung durch erhöhte Stromproduktion. Denn wird mehr Energie selbst erzeugt, muss weniger Strom extern eingekauft werden.
Aufdachanlagen als Zündquelle
Auf der anderen Seite bedeuten PV-Anlagen neue Risiken für den Brandschutz, insbesondere im Falle von Aufdachanlagen auf Produktions- und Lagerhallen. Häufig werden für den Dachaufbau immer noch kunststoffhaltige Dämmmaterialien sowie Folien zur Abdichtung genutzt, die leicht brennbar sind. Diese Brandlasten in Kombination mit einer PV-Anlage als potenzieller Zündquelle stellen ein hohes Risiko dar – für Mensch und Betrieb. Um den zunehmenden Schadenfällen technisch entgegenzuwirken, sind bereits herkömmliche Schutzeinrichtungen wie Schmelzsicherungen in die elektrischen Anlagen integriert.
"Mit den Mitteln der künstlichen Intelligenz haben wir die Möglichkeit, das Betriebsverhalten von Photovoltaikanlagen rund um die Uhr zu überwachen und auf kritische Zustände frühzeitig zu reagieren."
Erweiterung herkömmlicher Schutzmaßnahmen ist gefragt
Ein entscheidender Nachteil herkömmlicher Schutzvorrichtungen besteht darin, dass diese hauptsächlich auf Isolationsfehler und erst bei Erreichen bereits kritischer Messwerte reagieren. In diesem Fall ist beispielsweise eine Degradation als Ursache bereits weit fortgeschritten und hat sich zum echten Schaden entwickelt. Die automatische Schutzabschaltung und der ungeplante Wartungseinsatz führen zu Ertragsausfällen für den Betreiber. Zugleich bleibt ein Feuerrisiko durch Fehler bestehen, die derzeit aufgrund fehlender Methoden nicht aktiv erkannt werden können. In der Folge kommt es im schlimmsten Fall zu Personenschäden und wirtschaftlich zu Produktionsausfällen. Betriebsunterbrechungen durch Brandschäden können Unternehmen in existenzielle Krisen stürzen.
Forschungsprojekt zur Anlagenüberwachung
Im von der Funk Stiftung geförderten Projekt „PV-DiStAnS 2.0: Künstliche Intelligenz zur Steigerung der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Photovoltaikgroßanlagen“ verfolgte das Forschungskonsortium aus dem Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum e.V., der twingz development GmbH und der Doepke Schaltgeräte GmbH das Ziel, ein neuartiges Monitoringsystem für Wechselrichtersysteme zu entwickeln. Mit diesem sollen typische Fehler und alterungsbedingter Verschleiß während des Anlagenbetriebs frühzeitig detektiert werden können. Dazu werden mit modernster Differenzstromsensorik Ableit- und Fehlerströme kontinuierlich messtechnisch erfasst, mit Leistungsdaten vorhandener Datenquellen kombiniert und mit Methoden des Machine-Learnings sowie der Künstlichen Intelligenz analysiert.
Höhere Sicherheit, stabile Einträge durch Prävention
So lassen sich Abweichungen vom normalen Anlagenbetrieb erkennen und durch typische Muster einem bestimmten Systemverhalten von Wechselrichtern zuordnen. „Die intelligente Differenzstromüberwachung kann risikorelevante Anomalien im Betrieb von PV-Anlagen frühzeitig erkennen und Verantwortliche alarmieren. So lassen sich notwendige Aktionen zeitgerecht über planmäßige Wartungsmaßnahmen einsteuern und das Risiko ungeplanter Stillstände bis hin zu Brandereignissen maßgeblich reduzieren“, so Dr. Alexander Skorna, Geschäftsführer Funk Consulting und Berater der Funk Stiftung. Im Ergebnis werden Nachhaltigkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit durch technologische Innovation vereint.
Lösung zum Monitoring von Photovoltaikanlagen
Ohne e.Guard
Immanente Feuergefahr, unvorhergesehene Defekte, Ertragsausfall
Mit e.Guard
Aktive Schadenprävention, erhöhte Verfügbarkeit, verbesserte Lebensdauer, Ertragsstabilität
Das Projekt „PV-DiStAnS 2.0“ konnte erfolgreich und mit neuen Erkenntnissen zum Ableitström- und Oberwellenverhalten von Umrichtersystemen abgeschlossen werden. Da die Wichtigkeit dieser Thematik außer Frage steht, wurde das Nachfolge-Projekt „PV-DiStAnS 3“ in 2023 begonnen. Dieses wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.
Einen umfassenden Abschlussbericht mit detaillierten Informationen zum Konzept, dem Verlauf sowie den Ergebnissen des Projektes können Sie gerne in unserer Mediathek als PDF herunterladen.
Forschungskonsortium
