Effiziente Diagnose und Therapie für schwächelnde Solaranlagen

Die Stromerzeugung mittels Photovoltaik ist einer der Hoffnungsträger auf dem Weg zur Energiewende. Doch die Solarpanels brauchen periodische Wartung und allfällige Störungen müssen behoben werden. Nur so liefert die Anlage optimale Stromausbeute. Ein Lausanner Start-up hat ein innovatives Diagnose- und Wartungssystem entwickelt. Zum Einsatz kommt dabei Künstliche Intelligenz.

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Solarmodule unter blauem Himmel

Die Energiewende ist beschlossene Sache. Bis 2050 sollen rund 20 Prozent unseres Stromverbrauchs mit Solarenergie gedeckt werden können. Damit dieses Ziel erreicht wird, müssen eine Vielzahl von PV-Anlagen auf Schweizer Dächern und an Schweizer Fassaden installiert werden. Diese sollen optimale Leistung liefern – und möglichst nachhaltig sein.

Anspruchsvolle Fehlerdiagnose bei PV-Anlagen

Photovoltaikanlagen werden also einen essenziellen Beitrag zur Stromproduktion der Zukunft leisten. Je effizienter sie diese Aufgabe verrichten, umso nachhaltiger ist das ganze System. Dazu gehört die regelmässige Wartung der Anlagen, um Störungen vorzubeugen und Schäden beheben zu können. Denn defekte Zellen, aber auch Verschmutzungen schlagen sich direkt in Leistungseinbussen nieder. Doch das Auffinden beeinträchtigter Module ist ein relativ aufwändiger Prozess.

Ein Techniker nimmt dazu eine Sichtprüfung vor und kontrolliert Dichtigkeit und Unversehrtheit der Module, eventuell auftretende Verschmutzungen, Verspannungen in der Befestigung oder die Bildung von Hot Spots. Das sind Schäden an einzelnen Solarzellen, die Ertragsminderungen zur Folge haben und im schlimmsten Fall sogar zur Zerstörung des Moduls führen können. Erst nach dieser Analyse kann die Reparatur in Angriff genommen werden.

Problematisch ist, dass solche Fehler meist erst bei der regulären Wartung festgestellt werden. Experten raten halbjährlich zu einer Sichtprüfung und einmal im Jahr zu einer Wartung. Wie lang die Anlage zu diesem Zeitpunkt bereits eine Leistungsminderung erfahren hat, lässt sich so aber kaum feststellen. Fakt ist, dass dem Betreiber der Anlage dadurch Verluste entstehen – auch, weil unerkannte Fehler die Lebensdauer der Anlage verkürzen können.

Leistung optimieren, Lebensdauer erhöhen

Abhilfe schafft eine präventive Wartung, wie sie das Lausanner Start-up SmartHelio anbietet – eine Lösung mit dem Gütesiegel der Solar Impulse Foundation von Bertrand Piccard und André Borschberg. Mit seinem Team hat Govinda Upadhyay, Gründer und CEO, Datenanalyse für die Solarpanel-Diagnose entwickelt, die von Künstlicher Intelligenz (KI) unterstützt wird.

Ausfallzeiten lassen sich vermeiden, indem Fehler schon bei ersten kleinen Anzeichen erkannt und vorbeugend behandelt werden. Tritt doch einmal eine Störung auf, werden Ursachenanalysen durchgeführt und präzise Massnahmen zur schnellen Behebung von Fehlern vorgeschlagen. Die Technologie kann zum einen die Leistung von Solaranlagen verbessern, zum anderen trägt sie aber auch dazu bei, die Lebensdauer der Anlage zu verlängern.

Fehlersuche mithilfe künstlicher Intelligenz

Und das funktioniert so: Die Daten von Solaranlagen sind in der Regel über eine CMS-Plattform zugänglich. Die Lösung von SmartHelio lässt sich direkt in dieses CMS integrieren, oder die Daten werden an die SmartHelio-Cloudplattform übermittelt und dort analysiert. Die Ergebnisse werden dann direkt an die Überwachungsplattform des Kunden zurückgespielt. Auf dieser Ebene können die meisten Fehler und Defekte bereits erkannt werden. Bestimmte Probleme entstehen jedoch auf Panelebene. Insbesondere bei grösseren Anlagen werden jedoch keine Daten auf Panelebene gesammelt. Um Panel-Daten zu erheben, hat SmartHelio den Plug-and-Play-Sensor HelioHealth entwickelt. Dieser kommt zum Einsatz, wenn die SmartHelio-Cloud-Engine detailliertere Daten zur Analyse benötigt.

Govinda Upadhyay, CEO und Gründer von SmartHelio zeigt einen IoT-Sensor. (Foto: © SmartHelio)

Für eine 1-MW-Anlage werden im Regelfall fünf dieser Sensoren an Panels installiert, die jeweils für einen Anlagensektor typisch sind. Diese Sensoren – die auch untereinander kommunizieren können – erkennen laufend Anomalien an den Panels und übermitteln diese per Mobilfunknetz an den Wartungsdienstleister. Dort erfolgt dann über die KI-gestützte Datenanalyse die Auswertung und Meldung der Erkenntnisse mit der Empfehlung passender Reparaturmethoden. Das Ergebnis empfängt der Betreiber dann über sein Dashboard.

Wartungsunternehmen können SmartHelio als Analysetool einsetzen. Aber auch grosse Energieversorger können die intelligente Software direkt in ihre eigene Überwachungsplattform integrieren. Eine solche Integration hilft bei der Automatisierung des gesamten Datenanalyseprozesses und liefert in Echtzeit aussagekräftige Erkenntnisse zur Entscheidungsfindung. SmartHelio zufolge können Kunden so schon im ersten Jahr Ertragssteigerungen in der Grössenordnung von 10 Prozent erzielen und die Kosten für Unterhalt und Wartung um bis zu 30 Prozent reduzieren.

Gebrauchte PV-Panels weiter nutzen

Doch SmartHelio möchte darüber hinaus auch einen umfassenden Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten. Geschätzte 30 Prozent der Solarpanels werden weit vor Ablauf ihrer etwa 30-jährigen Lebensdauer entsorgt. Laut einer aktuellen Studie der International Energy Agency (IEA) könnten zwar 60 Prozent der ausrangierten Panels potenziell wiederverwendet werden. Doch meist wird gleich erneuert statt repariert. Denn Photovoltaik ist eine boomende Technologie und dieses schnelle Wachstum führt zu sinkenden Preisen. Bis 2050 werden so geschätzt 80 Millionen Tonnen solaren Elektroschrotts anfallen. Hinzu kommt, dass die CO2-Bilanz einer PV-Anlage mit sinkender Lebensdauer immer schlechter wird.

Beitrag zu einer nachhaltigeren Welt

Govinda Upadhyay will dem entgegenwirken. Mit seiner KI-Lösung können defekte Panels schnell identifiziert und repariert werden, bevor die Schäden irreparabel sind. Zudem möchte er einen Markt für gebrauchte Panels erschliessen. So könnten auch in Gemeinden, Haushalten und Unternehmen, die nur begrenzte Mittel haben, PV-Anlagen installiert werden. In der Schweiz ist das zwar nicht das vordringlichste Problem. Hier geht es vor allem darum, teure Flächen optimal zu nutzen. Anders sieht es jedoch in weniger wohlhabenden Regionen der Erde aus. Vor allem in Indien ist SmartHelio bereits an vielen Orten aktiv. Gebrauchte, aber noch funktionierende Panels bekommen so ein zweites Leben.

Das Start-up hat sich grosse Ziele gesetzt: Seine Lösung soll zu einem Standardbestandteil von Aufdach- und Freiflächen-Solaranlagen werden – und zwar überall auf der Welt. In Schwellenländern werden so Solaranlagen erschwinglich, in den wohlhabenden Ländern hingegen werden die Zuverlässigkeit und die Wirtschaftlichkeit erhöht. Im Blick hat Govinda Upadhyay das grosse Ganze: SmartHelio soll helfen, die Sustainable Development Goals (SDG) der UNO schneller zu erreichen.

Interview

Shankaransh Srivastava, Head Business Development bei SmartHelio, hat unsere Fragen beantwortet. Das Interview wurde in Englisch geführt und übersetzt. (Foto: © SmartHelio)

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