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Solarpark2.0 – Optimierung von Leistung und Ertrag in Photovoltaikanlagen

Ziele und Ergebnisse

Um die Energiewende zu beschleunigen und die vereinbarten Klimaschutzziele zu erreichen, müssen PV-Anlagen noch wirtschaftlicher werden. Dazu muss sowohl die Effizienz bestehender und neuer Anlagen gesteigert, als auch die Planungs-, Errichtungs- und Betriebskosten zukünftiger PV-Anlagen gesenkt werden.

Projektziel ist eine wirtschaftliche Erst- und Nachrüstlösung für große PV-Anlagen mit MPPT (Maximum Power Point Tracking) auf String-, Modul- und Sub-String-Level mit Hilfe von Leistungsoptimierern zu entwickeln. Durch individuelles MPPT kann die Flächennutzung optimiert und der mögliche Ertrag pro Fläche erhöht werden. Gleichzeitig wird der Planungsaufwand für zukünftige Anlagen minimiert und der Einfluss auftretender Planungsfehler reduziert.

Inhalte und Vorgehensweise

Für das Projekt wird eine vom KIT patentierte Schaltung (HiLEM: High Efficiency Low Effort MPPT) zur Kombination und individuellem MPPT von PV-Strings weiter entwickelt, für eine Leistungsklasse von 30 kW optimiert und im Feld aufgebaut. Die HiLEM Schaltung ersetzt dabei die herkömmlichen Combiner-Boxen zur Parallelschaltung der Modul-Strings und ermöglicht ein effizientes MPPT auf String-Level, wodurch der MPPT im Wechselrichter obsolet wird. Parallel dazu entwickelt die Hochschule Karlsruhe einen Leistungsoptimierer auf Sub-String-Level auf Basis eines bereits im Feld getesteten Leistungsoptimierer mit Modul-Level MPPT von BRC-Solar.

Das auf verschiedenen Leveln stattfindende MPPT, soll Leistungsschwankungen zwischen den Modulstrings, in Verbindungsstellen und der Netzanbindung minimieren. Dadurch wird der Ertrag der PV-Anlage gesteigert, die Lebensdauer erhöht und die Wartungs- und Betriebskosten gesenkt.

Ein anschließender Feldtest soll die Funktionalität und den Mehrwert dieser neuen Technologien validieren. Hierzu sollen zwei PV-Anlagen mit jeweils 30 kWp in Zusammenarbeit mit Solarwatt am Campus Nord des KITs aufgebaut werden. Für die Aufnahme von Messdaten auf Modulebene, wird ein vom Institut für Photovoltaik (ipv) der Universität Stuttgart entwickeltes drahtloses Monitoring System (Wireless Sensor Network - WSN) verwendet.

Neben der Evaluierung der neuen Optimierungskomponenten sollen die gesammelten Daten zudem für eine KI-gestützte Leistungsprognose am KIT genutzt werden. Hiermit soll es zukünftig möglich sein, anhand der in großen PV-Anlagen gemessenen Daten, eine Aussage zu treffen, für welche Module des Solarparks sich eine Nachrüstung mit Leistungsoptimierern auf String-, Modul- oder Sub-String-Ebene lohnen würde.

Gesamtprojektvolumen

3,4 Millionen Euro

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