Klima-spezifische PV-Material-Systeme

Photovoltaik (PV)-Systeme spielen eine zentrale Rolle in der regionalen Energiewende. Aktuell fehlt jedoch ein tiefes Verständnis darüber, wie sich reale Umweltbedingungen auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit dieser Systeme auswirken. Die Industrie steht vor dem Problem, dass Qualitätsmängel oft erst spät erkannt werden, was zu kostenintensiven Fehlerkorrekturen führt. Es besteht ein dringender Bedarf, von einer rein empirischen Bewertung hin zu einer wissenschaftlich fundierten Vorhersage der Systemzuverlässigkeit zu gelangen.

Das Projekt „KliMaTE“ verfolgt das Ziel, die Zuverlässigkeit von Photovoltaik-Systemen (PV-Systemen) unter realen Umweltbedingungen wissenschaftlich fundiert vorhersagen zu können. Im Zentrum steht die Entwicklung von Methoden, die es ermöglichen, mikrostrukturelle Veränderungen in PV-Materialien zu analysieren und deren Einfluss auf die Systemperformance zu quantifizieren. Damit soll die Industrie künftig in die Lage versetzt werden, Fehler nicht erst nach ihrem Auftreten kostenintensiv zu beheben, sondern bereits im Vorfeld durch gezielte Maßnahmen zu vermeiden.

Ein wesentlicher Bestandteil des Lösungsansatzes ist die Verknüpfung von Laborergebnissen mit realen Umweltstressoren. Hierbei werden mikrostrukturelle Vorläuferreaktionen identifiziert und mit relevanten Stressfaktoren beschleunigt, um die Lebensdauer von PV-Komponenten besser einschätzen zu können. Ergänzend dazu wird eine automatisierte Systemdiagnostik entwickelt, die große Datenmengen aus dem Betrieb von PV-Anlagen auswertet und mit materialbasierten Fehlersignaturen abgleicht.

Das Projekt gliedert sich in drei zentrale Arbeitspakete: Zunächst wird eine GIS-Anwendung zur Analyse potenzieller PV-Flächen in urbanen Regionen entwickelt, die auch Wetterdaten integriert. Darauf aufbauend erfolgt die Berechnung von Mikro-Klimata und sogenannten Mission Profiles, die als Grundlage für die Lebensdaueranalyse dienen. Abschließend werden klimatische Einflüsse sowie Speicher- und Netzzuverlässigkeit in die Bewertung der PV-Systeme einbezogen, um ein ganzheitliches Bild der Systemstabilität zu erhalten.