Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPIm Zuge der vor einigen Jahren neu ausgerichteten Energiepolitik nehmen erneuerbare Energien einen höheren Stellenwert im Bereich der Energieerzeugung ein. Damit verbunden waren und sind große Investitionen im Bereich der Solarenergie. Die zunehmende Fläche an Solarparks bietet nicht nur enormes Potential im Bereich der Energiegewinnung, sondern auch für Dienstleister, die Serviceleistungen im Bereich Instandhaltung und Wartung dieser Anlagen anbieten.
Problemstellung
Da Solarparks den Witterungsbedingungen ausgesetzt sind, weisen sie über Ihre Laufzeit Verunreinigungen und Materialermüdungserscheinungen auf. Diese verringern die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Anlagen. Um dem entgegen zu wirken ist es notwendig die Parks in regelmäßigen Abständen zu warten und zu inspizieren. Dabei muss sich ein System den folgenden Herausforderungen stellen:
- Das System soll den aktuellen Ist-Zustand der Solarmodulen dokumentieren und bewerten.
- Das System soll in der Lage sein, Verunreinigungen auf den Solarpanelen zu entfernen.
Zielstellung & Lösungsweg
Die Lösung für diese Herausforderungen stellt eine mobile Trägerplattform, die mit einem mechanischen Arm bestückt ist, dar. Diese Plattform bewegt sich möglichst autonom in dem Solarpark, um die Inspektions- und Reinigungsaufgaben zu übernehmen. Damit die Aufgaben vom System eigenständig abgearbeitet werden können, lässt sich die autonome Bewegung in kleinere Einheiten aufteilen:
- Die Grobpositionierung: Mit Hilfe von zusätzlicher Sensorik bewegt sich die mobile Plattform entlang der Solarpanele und richtet sich dabei grob aus. Dies ist die Vorbereitung für die Feinpositionierung des Systems.
- Die Feinpositionierung: Nachdem sich das System grob zu den Panelen ausgerichtet hat, beginnt das System mit der Feinpositionierung. Der mechanische Arm positioniert sich je nach der genutzten Aktorik oder Sensorik über dem Solarpanel, um die gewählte Aufgabe durchzuführen.
Die beiden Aufgaben "Inspektion" und "Reinigung" werden dabei unabhängig voneinander ausgeführt.
Zur "Inspektion" erfasst ein Kamerasystem bestehend aus optischen und thermischen Kameras den Zustand der Solarpanele. Diese Daten lassen sich dann in ein georeferenziertes Modell des Solarparks übertragen. Dadurch ergibt sich ein größeres Bild des Solarparks, dass abschließend auf optische oder thermische Anomalien hin untersucht wird. Die Ergebnisse können dann vom Betreiber genutzt werden, um weitere Instandsetzungsarbeiten zu veranlassen.
Ein Bürstensystem übernimmt die "Reinigung" der Panele. Dies bewegt sich dann mit Hilfe des mechanischen Arms über die Solarpanele und entfernt Verunreinigungen.
Nutzen
Das angestrebte System bietet durch eine deutliche Erhöhung des Automatisierungsgrades die Möglichkeit, Dienstleistungen im Bereich Wartung und Instandhaltung zu geringeren Kosten, sowie einem geringeren Material und Zeitaufwand zu bewerkstelligen. Die aufgezeichnete Datenlage ermöglichen eine Verfolgung des Ist-Zustandes der gewarteten Solarparks und eine Abschätzung zusätzlicher Investitionsmaßnahmen seitens der Solarparkbetreiber.