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Erzeugung und Speicher

Erzeugung und Speicher

50,2 Magazin | 08.2022

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Gleiche Fläche, mehr Ertrag

schränken“, klärt Stefanski auf. „Vorteilhafter ist es, einzelne Mo dule zu regeln sowie, je nach spezifischer Verschaltung der Anlage, die Spannung an den Strings zu optimieren.“ Patentierte Schaltung Um das zu realisieren, kommt bei Solarpark 2.0 die am KIT paten tierte HiLEM-Schaltung (High Efficiency Low Effort MPPT) zum Ein satz. Diese Schaltung ersetzt Combiner-Boxen, die herkömmlicher weise zur Parallelschaltung von Strings eingesetzt werden und soll ein effizientes MPPT auf Ebene der Strings ermöglichen. Die Kombi nation aus HiLEM-Schaltung mit neuartigen Leistungsoptimierern, die die Hochschule Karlsruhe sowie die Unternehmen BRC-Solar und PREMA gemeinsam entwickeln, ermöglicht laut den Projekt partnern ein gleichzeitiges MPPT sowohl auf String- als auch auf Sub-String-Ebene. „Wir erreichen damit nicht nur einen höheren Er trag der Photovoltaikanlage, sondern verlängern auch ihre Lebens dauer und senken die Betriebskosten“, sagt Stefanski. Zwei PV-Testanlagen geplant Evaluiert werden sollen die neuen Komponenten in zwei Photo voltaik-Testanlagen mit jeweils 30 Kilowatt-Peak (kWp). Eine An lage wird unterschiedliche Testszenarien für die neuen Leistungs optimierer abbilden, die zweite Anlage dient als Referenz ohne diese. Beide Anlagen sollen nebeneinander auf einer Freifläche in nerhalb des bestehenden Solarfeldes des Energy Lab 2.0 am KIT realisiert werden. Ein weiteres Ziel der Arbeiten am KIT besteht darin, eine durch Künstliche Intelligenz (KI) gestützte Leistungs prognose für Photovoltaikanlagen zu entwickeln, mit der sich an hand von Betriebsdaten möglicherweise verschattete, defekte

Solarpark 2.0 Im Forschungsprojekt Solarpark 2.0, das von Nina Munzke initiiert wurde, arbeiten Forscher:innen des KIT gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft daran, diese Verluste zu reduzieren. Das vom KIT koordinierte dreijährige Verbund projekt ist im Juli 2022 gestartet. Beteiligt sind die Hochschule Karlsruhe sowie die Un ternehmen BRC-Solar und PREMA Semicon ductor, die gemeinsam Leistungselektronik für das MPPT mittels anwendungsspezi fischer integrierter Schaltungen (applica tion-specific integrated circuit, ASIC) ent wickeln. Das Institut für Photovoltaik der Universität Stuttgart setzt ihr drahtloses Monitoring System (WSN) ein. Das Unter nehmen Solarwatt unterstützt bei der Inte gration von Leistungsoptimierern direkt in die Photovoltaikmodule. Neue Leistungselektronik Um ein Photovoltaikmodul maximal effizi ent einzusetzen, muss es nahe an seinem individuellen Maximum Power Point (MPP) arbeiten, erläutert Lukas Stefanski vom ETI. „Die Ausgangsleistung des Moduls ergibt sich aus dem Produkt von Stromstärke und Spannungshöhe. Beim MPP ist diese Leis tung am höchsten, es wird also die größte mögliche Ausbeute erreicht.“ Da sich der MPP aber je nach Temperatur, Sonnen stand und weiteren Faktoren ändere, muss für einen optimalen Betrieb die Spannung kontinuierlich nachgeregelt werden. Dafür gibt es Lukas Stefanski zufolge zwar bereits spezialisierte Leistungsoptimierer, das Ma ximum Power Point Tracking (MPPT) wird in konventionellen Schaltungen allerdings vor allem im zentralen Wechselrichter an gewendet. „Wenn dann mehrere Photovol taikmodule in Reihe zu Strings geschaltet sind und zusätzlich mehrere dieser Strings parallelgeschaltet werden, dann können Verschattung und Defekte einzelner Module die erzeugte Leistung ganzer Anlagen ein

Ebenen des MPP-Tracking in großen PV-Freiflächenanlagen. (Foto: Batterietechnikum, Karlsruher Institut für Technologie)

oder verschmutzte Module identifizieren lassen. Damit soll ermit telt werden, an welcher Stelle in Solarparks sich eine Nachrüstung mit Leistungsoptimierern rentieren würde. Trainiert wird die KI mit langfristig gesammelten Daten des Solarfeldes des Energy Lab 2.0 sowie mit Daten, welche mittels des selbstentwickelten drahtlosen Monitoring System (WSN) des Instituts für Photovoltaik der Univer sität Stuttgart erhoben werden. (ds) www.kit.edu www.batterietechnikum.kit.edu

Das Solarfeld des Energy Lab 2.0 auf dem Campus Nord des KIT. (Foto: Markus Breig)

Das KIT und mehrere Partner entwickeln elektronische Kom ponenten und Methoden zur KI-gestützten Optimierung, um die Ausbeute und Lebensdauer von großen PV-Freiflächenan lagen zu steigern und die Betriebskosten zu senken. D as EEG 2023 sieht einen Photovoltaik Ausbau auf 215 Gigawatt-Peak bis 2030 und auf 400 GigawattPeak bis Zweifamilienhäuser mit Photovoltaik-Eig nung zur Verfügung.

RWE beteiligt Kommunen an Erträgen RWE möchte künftig in Deutschland alle Gemeinden mit einem Windpark oder einer Freiflächensolaranlage des Unternehmens freiwillig an den Erträgen beteiligen. Der sogenannte „RWE-Klima bonus“ gilt ab dem 1. Januar 2023 grundsätzlich sowohl für bereits bestehende als auch für künftige RWE-Anlagen nach Inbetrieb nahme. Die Novellierung des EEG, die ab 1. Januar 2023 in Kraft tritt, macht dies möglich. Bislang konnten ausschließlich Gemeinden profitieren, in denen Windenergieanlagen seit Januar 2021 geneh migt wurden. Sie konnten mit bis zu 0,2 Cent pro Kilowattstunde

Neben PV-Dachanlagen erzeugen auch PV-Freiflächenanlagen den benötigten So larstrom. Damit Deutschland seine Klima ziele erreicht, müssen die vorhandenen Flächen effizienter genutzt werden. „Große Solarparks sind ein wichtiges Instrument auf dem Weg zur Klimaneutralität“, berich tet Nina Munzke, Forscherin am Elektro technischen Institut (ETI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). „Ungünstige Wetterverhältnisse, vor allem Verschat tung, und weitere Einflüsse wie Schmutz oder alternde Komponenten können jedoch den Ertrag von Solarmodulen von Photo voltaik-Freiflächenanlagen erheblich min dern“, führt Munzke aus.

ren besonders Kommunen mit leistungsstarken Anlagen. Somit entsteht ein zusätzlicher Anreiz, ältere Einheiten durch moderne zu ersetzen. RWE hat zum Beispiel im April dieses Jahres 15 alte Anla gen in ihrem Windpark Krusemark-Ellingen durch sechs moderne, leistungsfähigere Turbinen ersetzt. Jetzt verfügt der Standort über eine installierte Gesamtleistung von 19,8 Megawatt (MW), vorher waren es 15,7 MW. Mit diesem Repowering habe RWE die Strom produktion an dem Standort um rund 300 Prozent steigern können. Die Gemeinden, auf denen diese sechs Windenergieanlagen ste

2040 vor. Der jährliche Netto-PV-Zubau soll innerhalb weniger Jahre auf einen Höchst wert von 22 Gigawatt-Peak steigen. Eine Analyse von EUPD Research hat das Pho tovoltaik-Potenzial in Deutschland unter sucht und hierzu die Anzahl an geeigneten Dachflächen ermittelt. Während in ländlich geprägten Landkreisen aufgrund größerer Grundstücke und geringerer Verschattun gen ein Großteil der Ein- und Zweifamilien häuser zur Errichtung einer Solaranlage ge eignet sei, reduziere sich im urbanen Raum das Potenzial auf die Hälfte dieser Gebäu deklasse. In der Summe stehen EUPD Re search zufolge rund 11,7 Millionen Ein- und

hen, könnten ab 2023 mit Einnahmen von rund 120.000 Euro/Jahr rechnen. Ohne Repowering betrügen die Ein nahmen etwa 40.000 Euro. RWE be treibt nach eigenen Angaben bundes weit aktuell rund 90 Windparks. (ds) www.rwe.com

(kWh) am verkauften Strom der ört lichen Windenergieanlagen beteiligt werden. Kommunen mit Bestands windparks berücksichtigte das Gesetz bislang nicht. Da der „Klimabonus“ pro erzeug ter kWh Strom gezahlt wird, profitie

Der RWE-Windpark Königshovener Höhe. (Foto: RWE AG)