Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
© Fraunhofer IFF
Ein lebensnahes Abbild des PV-Systems wurde digital als Virtual Reality-Anwendung im Elbedome des Fraunhofer IFF dargestellt.

© Fraunhofer IFF

PV-Systeme und PV-Integration

Systemmodellierung und Betriebsanalyse für effiziente PV‑ und Energiesysteme

Durch unsere umfassende Expertise in der Systemmodellierung, Designbewertung und Datenanalyse von PV-Systemen sowie PV-geprägten Energiesystemen bieten wir Lösungen, um die Integrierbarkeit, Effizienz und Zuverlässigkeit von PV-zentrierten Systemen zu steigern.

Unsere Forschungsarbeiten zielen darauf ab, fundierte Erkenntnisse und innovative Methoden bereitzustellen, um Fragen im Zusammenhang mit Solarenergie zu beantworten:

  • Arbeitet mein PV-System wie es sollte? Und wenn nein, woran liegt das?
  • Wie können Planung- und Betriebsabläufe automatisiert werden?
  • Wie können kritische Defekte oder bau-/technische Abweichungen in Anlagen einfach erkannt werden?
  • Wie können PV-Module geeignet in spezielle Gesamtkonzepte oder Anwendungsbereiche integriert werden?
  • Welche energetischen Vorteile haben PV-Speicher- oder PV-Elektrolyse-Systeme?
  • Wie können klimaneutrale Städte von morgen aussehen?

Wir bieten:

  • Betriebsdatenanalyse und Optimierung der Betriebsführung von PV-Systemen 
  • Integration von PV in Systemkonzepte
  • Simulation dezentraler Energiesysteme

Forschungsthemen

 

© Fraunhofer CSP

PV-Systemdiagnostik

Die von einem PV-System produzierten Daten bergen großes Potenzial für eine verbesserte Anlagenüberwachung, Kosten- und Risikominimierung sowie Schadensfallbewertungen. Am Fraunhofer CSP entwickeln wir KI- basierte Methoden, um diese Daten effizient nutzbar zu machen.

Mehr Info
 

Energiesysteme

Mehr Info

PV-Systemdiagnostik

Leistungen

 
  • Physikalisch-technische, empirische oder Machine Learning-basierte Systemmodellierung und Analyse von Ertragsverusten
  • Schnelle Identifikation von Defektmustern in Betriebsdaten
  • Simulation verschiedener Betriebsszenarien mittels Modellen systemspezifischer Performance
PV-Anlage mit Schnee
© Fraunhofer CSP
Schnee und andere Witterungseinflüsse können zu Ertragsverlusten von PV-Anlagen führen.

Zustandsbewertung zur leichteren Anlagenüberwachung
 

  • Identifizierung von Betriebszuständen
  • Verifizierung von Alarmen
  • Bestimmung von Ertragsverlusten
  • Ertragsvorhersage
Außentestfeld mit Messstationen zur Langzeit‑Charakterisierung und Materialbewitterung von Photovoltaikmodulen
© Fraunhofer CSP
Außentestfeld mit Messstationen -beispielsweise Sensoren zum Messen der Bestrahlungsstärke der Sonne - ermöglichen eine Langzeit‑Charakterisierung und Materialbewitterung von Photovoltaikmodulen.

Risikominimierung
 

  • Verbesserung der Datenqualität
  • Digitale Erfassung von PV-Systemen
  • Sensorkonzepte für innovative daten-getriebene Anwendungen
Solarreinigungssystem zur Reduzierung von Wartungskosten
© Harsha Products
Mit Hilfe der Ertragssimulation verschiedener Instandhaltungsszenarien lassen sich Wartungskosten optimiieren.

Reduktion von Betriebs- und Wartungskosten
 

  • Bestimmung standortspezifischer Erträge
  • Ertragssimulation verschiedener Instandhaltungsszenarien
  • Prädiktive Instandhaltung
Elektrolumineszenz-Aufnahme PID
© Fraunhofer CSP
Elektrolumineszenz-Aufnahme eines von PID betroffenen Solarmoduls.

Schadensfallbewertungen

 

  • Defekterkennung
  • Auswirkungen von Defekten auf den Gesamtenergieertrag
  • Einfluss der Modulalterung auf den langfristigen Ertragsplanung

Energiesysteme

Leistungen

  • Auslegung dezentraler Energieerzeugung mit Wasserelektrolyse (GHOST)
  • Wirtschaftlichkeitsbewertung
  • Simulation von Stoffflüssen

Referenzprojekte

PV Connect

Zum Projektsteckbrief

robStROM

Zum Projektsteckbrief

VR4PV

Zum Projektsteckbrief

Mon-Ki

Zum Projektsteckbrief

PVOptDigital

Zum Projektsteckbrief
Abbrechen

  • Fraunhofer CSP entwickelt Online-Tool zur Planung von Photovoltaikanlagen in Sachsen-Anhalt

    03. März 2025

    © Fraunhofer IMWS

    Ein interaktives Online-Tool zur optimalen Planung und Auslegung von Photovoltaikanlagen hat das Fraunhofer Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle (Saale) im Auftrag der Landesenergieagentur Sachsen-Anhalt entwickelt. Das Tool ermöglicht es Unternehmen, ihre PV-Aufdachanlagen so zu gestalten, dass die erzeugte Sonnenenergie den Stromverbrauch möglichst effizient abdeckt und hohe Deckungsgrade erzielt werden.

    mehr Info

  • Sauerstoff als wertvolles Kuppelprodukt der Wasserelektrolyse: Franziska Hönig erhält DWV-Preis für ihre Dissertation

    09. Oktober 2024

    DWV Innovationspreis Sauerstoff
    © Landesmesse Stuttgart GmbH & Co. KG

    Grüner Wasserstoff, gewonnen mittels Wasserelektrolyse unter Einsatz von erneuerbaren Energien, gilt als Schlüsselelement für eine erfolgreiche Energiewende. Die Potenziale des bei der Elektrolyse ebenfalls entstehenden Sauerstoffs, insbesondere für die Wirtschaftlichkeit von dezentralen Energiesystemen, nimmt Dr. Franziska Hönig in ihrer Doktorarbeit in den Blick. Ihre Promotion beruht auf Ergebnissen des Projekts »LocalHy«, das am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP durchgeführt wurde, und ist unter Betreuung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des ITEL – Deutsches Lithiuminstitut GmbH entstanden. Die Dissertation wurde heute mit dem Innovationspreis des Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellenverbands (DWV) ausgezeichnet.

    mehr Info

  • Ausfälle und Störungen von Wechselrichtern reduzieren

    12. Juni 2023

    © Fraunhofer IMWS

    Wechselrichter sind die wesentliche Schlüsselkomponente zur Einspeisung der von den Solarmodulen erzeugten elektrischen Energie ins Stromnetz. Wie kann man Ausfälle und Störungen dieser Wechselrichter reduzieren? Dieser Frage geht das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS zusammen mit der DiSUN Deutsche Solarservice GmbH und der DENKweit GmbH im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekts »robStROM« nach.

    mehr Info

  • Betriebsführung von Photovoltaik-Parks durch digitalen Zwilling optimieren

    26. April 2023

    © Fraunhofer IFF

    Im Projekt »VR4PV« forschten das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP, das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, die DENKweit GmbH und die Dexor Technology GmbH zur Frage wie Betriebskosten von Solarparks gesenkt und damit Sonnenenergie künftig kostengünstiger erzeugt werden kann. Mittels eines digitalen Zwillings, neuartiger Messmethoden und Maschinellen Lernens gelang es den Forschungspartnern die Betriebsführung von Photovoltaik-Parks zu optimieren.

    mehr Info

Unser Beitrag zum IEA PVPS Task 13

Das 1993 gegründete IEA PVPS (Photovoltaic Power Systems Programme) ist ein internationales Kooperationsprogramm der Internationalen Energieagentur IEA. 29 Länder und Organisationen – darunter Deutschland, die USA, China und SolarPower Europe – arbeiten gemeinsam an der nachhaltigen Nutzung von Photovoltaik zur Stromerzeugung.

In acht aktiven Forschungsprojekten (Tasks) werden unabhängige Informationen zu Themen wie Nachhaltigkeit, Systemzuverlässigkeit und Märkten erarbeitet. Ziel ist die Förderung von PV-Technologien, wettbewerbsfähigen Märkten und politischen Strategien zur Energiewende.

Seitens des Fraunhofer CSP ist Senior Scientist Ulrike Jahn federführend in Task 13 – Reliability and Performance of Photovoltaic Systems – vertreten.
Folgend finden sie alle Berichte der Forschungsgruppe mit Bezug zur Zuverlässigkeit und Leistung von PV-Systemen.

 

Die Publikation bietet einen Überblick zur Leistung von Floating-PV-Systemen (FPV) und beleuchtet Unterschiede zu bodengebundenen Anlagen (GPV) – etwa beim Energieertrag, der Systemzuverlässigkeit und Wartung. Mit Fokus auf Binnengewässer und küstennahe Bereiche unterstützt der Bericht die effiziente und nachhaltige Umsetzung von FPV-Projekten.

 

Der Bericht analysiert Agrivoltaik-Systeme hinsichtlich Leistung, Modellierung und Betrieb. Er bietet praxisnahe Ansätze zur Effizienzsteigerung und unterstützt transparente, reproduzierbare Ergebnisse für weltweite Anwendungen.

 

Der Bericht stellt Best Practices und Innovationen für bifaziale PV-Nachführsysteme vor. Diese Systeme mit doppelseitigen Modulen auf sonnenverfolgenden Gestellen sind heute führend bei großen PV-Anlagen weltweit.

 

Der Bericht gibt gezielte Empfehlungen zur Leistungs- und Zuverlässigkeitssteigerung von PV-Systemen in extremen Klimazonen. Durch die Analyse klimatischer Belastungen und bewährter Gegenmaßnahmen dient er als praxisnaher Leitfaden für Planer und Entwickler weltweit.

 

Der Bericht analysiert zentrale Leistungskennzahlen (KPIs) für den Betrieb von PV-Systemen. Er zeigt Herausforderungen, Anwendungsmöglichkeiten und Best Practices für das technische Monitoring und Datenmanagement in der Photovoltaikbranche auf.