28. September 2020 / Unternehmen

Projekt COSIMA: Intelligente Inspektion aus der Luft

Um die Sonnenkraft bestmöglich auszunutzen, entwickeln regionale Kooperationspartner eine innovative und umfassende Analyse von Photovoltaik-Anlagen.

Befliegung einer PV-Anlage der N‑ERGIE mit einer Drohne (Foto: Hagen Ruhland)

Photovoltaik-Anlagen sind ein ganz wesentlicher Faktor für die Energiewende. Damit sie auch nach vielen Jahren noch leistungsfähig sind, müssen sie regelmäßig geprüft und gewartet werden. Ziel des Forschungsprojekts COSIMA ist eine effiziente und intelligente Inspektion, die Handlungsempfehlungen für einen wirtschaftlichen Weiterbetrieb liefert.

Koordiniert wird das bereits im Juli 2018 gestartete Forschungsprojekt durch das Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg. Gefördert wird es durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Mit Adleraugen den Zustand von PV-Modulen erkennen

Die Idee hinter COSIMA: Zunächst ein möglichst genaues Bild vom Zustand einzelner PV-Module ermitteln. Dafür überfliegt eine Drohne automatisch die Anlage und prüft mit einer Hochleistungskamera deren Leistungsfähigkeit – einerseits visuell, andererseits im Thermografie- und Elektrolumineszenz-Verfahren.

Etwaige Fehler wie die sogenannte potential-induzierte Degradation und Risse werden so zuverlässig aufgedeckt. Auch Verschmutzung und Glasbruch, die häufig zu einer Leistungsverminderung der Module führen, sollen automatisch erkannt werden – vor allem an weitläufigen oder schlecht erreichbaren Anlagen.

Software liefert konkrete und verlässliche Empfehlungen

Wesentlicher Part des Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer Software, welche die riesigen Datenmengen der hochauflösenden Bilder, der Leistungs-, Wetter- und sonstigen Messungen verarbeitet. Das Ergebnis der umfassenden Datenanalyse ist eine konkrete Empfehlung für jedes einzelne Modul: Automatisiert wird geprüft, ob sie unter Berücksichtigung von zu erwartenden Kosten und Ertrag ausgetauscht werden oder so belassen werden sollten.

Dr. Claudia Buerhop-Lutz, Projektleiterin seitens des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien: „Mit unseren fortschrittlichen Analysemethoden können wir Unregelmäßigkeiten im Betrieb von Solaranlagen aufspüren. Wir erforschen deren Auswirkung auf die Lebensdauer und analysieren die Effizienz von Wartungsmaßnahmen für mehr Grünen Solarstrom.“

„Innovativer Ansatz kann weltweit angewendet werden“

„Alleine im Netzgebiet der N‑ERGIE gibt es zehntausende Photovoltaikanlagen. Damit diese über ihre Lebensdauer von etwa 30 Jahren möglichst zuverlässig regenerativen Strom erzeugen, ist eine regelmäßige Wartung wichtig – auch, weil nur dann die eingesetzten Flächen bestmöglich genutzt werden“, sagt Rainer Kleedörfer, Leiter Unternehmensentwicklung bei der N‑ERGIE. „Das Befliegen der Anlagen mit einer Drohne ermöglicht anhand unterschiedlicher Messmethoden kosteneffizient das Erkennen von Fehlern. Der gemeinsam entwickelte Ansatz ist innovativ und kann weltweit angewendet werden.“

Intensive Tests: bereits 56 Drohnen-Flüge

Um Erfahrungen darüber zu sammeln, wie sich die Daten optimal erheben lassen und um Material für die Erprobung der Software zu gewinnen, fanden bis August 2020 bereits 56 Befliegungen von verschiedenen Photovoltaik-Anlagen (20 kWp bis 10 MWp) statt.

Die innovative Software steht in Grundzügen schon bereit, die zugrunde liegenden Algorithmen werden stetig weiterentwickelt.

Voraussichtlicher Projekt-Abschluss 2021

Neben dem HI ERN und der N‑ERGIE Aktiengesellschaft beteiligen sich weitere Partner aus der Region Nordbayern bei COSIMA:

• Automatic Research GmbH (Nürnberg)

• DHG Engineering GmbH (Gräfenberg)

• IRCAM GmbH (Erlangen)

• Rauschert Heinersdorf-Pressig GmbH (Pressig)

• Technische Hochschule Nürnberg (Institut ELSYS)

Der Abschluss des Projekts ist bis zum 30. Juni 2021 vorgesehen.

N‑ERGIE als Treiber der regionalen Energiewende

Die N‑ERGIE engagiert sich beim Ausbau der erneuerbaren Energien und erweitert ihre Kapazitäten stetig. Der Schwerpunkt liegt auf der Photovoltaik: Bis Ende 2020 wird sie PV-Anlagen mit einer installierten Leistung von über 90 Megawatt Peak in ihrem Portfolio haben.

Ihr ihrem Netzgebiet, das sich über große Teile Mittelfrankens sowie angrenzende Regierungsbezirke erstreckt, speisen aktuell bereits 50.000 PV-Anlagen in das Stromnetz ein.

Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien

Das HI ERN erforscht und entwickelt material- und prozessbasierte Lösungen für eine klimaneutrale, nachhaltige und kostengünstige Nutzbarmachung erneuerbarer Energien durch Wasserstoff und Photovoltaik. Das HI ERN ist Teil des Forschungszentrums Jülich und wird in enger Kooperation mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) betrieben.