Sonnenenergie mag heute eine der am schnellsten wachsenden erneuerbaren Energiequellen sein, hat jedoch ihre Grenzen. Entscheidend ist, dass Sonnenenergie im Gegensatz zu vielen anderen Energiequellen nicht rund um die Uhr betrieben werden kann. Solarparks sind dadurch eingeschränkt, dass sie tagsüber Sonnenstunden benötigen. Photovoltaik-Zellen (PV) sind nach wie vor durch ihre Technologie eingeschränkt, d. h. durch den Bedarf an Sonnenlicht zur Stromerzeugung. Allein diese Realität erfordert alle praktikablen Mittel zur Senkung der Betriebs- und Wartungskosten (O&M).
Geben Sie Predictive Maintenance (PdM) ein. Predictive Maintenance ist in der Lage, Betriebsdaten kontinuierlich und in Echtzeit zu bewerten, indem sie die exponentiellen Fähigkeiten der künstlichen Intelligenz (KI) nutzt. Es ist die Wartung, die Ergebnisse vorhersagt. Es stellt daher sicher, dass potenzielle Störungen oder Ausfälle im Voraus vorhergesagt werden können. Dies minimiert das Risiko unvorhergesehener oder plötzlicher Ausfälle und reduziert so Ausfallzeiten und Nettokosten für Betrieb und Wartung. Autonome Roboter spielen bereits eine wichtige Rolle bei der Einführung der vorausschauenden Wartung von Solaranlagen.
Wartungsprobleme bei Solarparks
In Ermangelung von Robotern sind wartungsbedingte Gefahren und Risiken erheblich und können in Solarparks eskalieren. Arbeit ist ein Hochrisikofaktor in diesen Anlagen. In Solarparks wurden traditionell Teams von Arbeitern eingesetzt, um Solaranlagen zu inspizieren oder zu warten. Dies ist jedoch ein sehr arbeitsintensives und zeitaufwändiges Unterfangen, zumal Solarparks in der Regel mehrere Hektar Land einnehmen.
Darüber hinaus besteht das Risiko, dass Arbeiter zu Inspektions- und Wartungsarbeiten zu Solarparks an normalerweise abgelegenen Standorten geschickt werden. Straßen auf der Strecke können tückisch sein, und es besteht die allgegenwärtige Gefahr von Fahrzeugunfällen. Die Arbeitsbedingungen in Solarparks können durch schlechte oder extreme Wetterbedingungen wie sehr heiße Bedingungen, Regen oder Schneefälle zusätzlich beeinträchtigt werden. In Solarparks ausgeführte Arbeiten können gefährlich sein und potenzielle Risiken wie Stromschläge bergen. Darüber hinaus können Aufgaben, wie bei jeder Industrieanlage, langweilig und sich wiederholend sein, was zu kostspieligen Fehlern führen kann.
Abgesehen von der Arbeit gibt es eine Vielzahl von Gefahren und Risiken, die mit Anlagen in Solaranlagen verbunden sind. Sonnenkollektoren können aufgrund von Staub, Partikeln und anderen Ablagerungen schnell verschmutzen. Sonnenkollektoren können auch durch heruntergefallene oder überwucherte Vegetation verdeckt werden. Die vielen Solarzellen in den Paneelen können kurzgeschlossen werden und zudem bräunen und sich verfärben.
Andere gerätebedingte Gefahren, die zu Ausfallzeiten führen können, sind defekte Tracker, undichte Transformatoren, beschädigte Wechselrichter, defekte Leitungen und Schäden an Kombinationskästen, um nur einige zu nennen. Perimeterverletzungen können auch durch das Eindringen von Wildtieren oder durch illegales Eindringen von Personen verursacht werden. Diese Sicherheitslücken können zu schweren Schäden oder zum Diebstahl von Geräten, einschließlich Schalttafelkomponenten und Kabeln, führen.
Prädiktive Wartung als Motor für eine verbesserte Leistung von Solarparks
Die gute Nachricht für eine Branche, in der es immer wieder Zeiten der Inaktivität gibt, ist, dass die Technologie stetig billiger geworden ist, insbesondere in Bezug auf Komponenten-/Anlagen- und Installationskosten. Dies wurde vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) in seiner melden herausgegeben im Jahr 2021. Vorausschauende Wartung kann der Solarbranche helfen, diese ermutigenden Kosteneinsparungen noch besser zu nutzen. Hinzu kommen Einsparungen bei Betrieb und Wartung aufgrund effizienterer, intelligenterer Wartungs- und Inspektionssysteme.
Die mit der Installation verbundenen Kosten sind heute in der Tat die wichtigsten Ausgaben in der Solarindustrie. Wenn die Branche jedoch reift und die meisten Anlagen gebaut werden, werden sich die Betriebs- und Wartungskosten durchsetzen. Die meisten dieser Kosten werden mit Vermögenswerten zusammenhängen. So wird beispielsweise geschätzt, dass in den kommenden zehn Jahren fast 50% der Betriebs- und Wartungskosten für Reparaturen, wie z. B. den Austausch von Wechselrichtern, anfallen werden. KI-gestützte Datenanalysen werden enorm an Wert gewinnen, da die alternde Solarinfrastruktur zunehmend gewartet werden muss, um Teile abzudecken. Bedenken Sie, dass Solaranlagen allein in den Vereinigten Staaten bis 2030 voraussichtlich 3,5 Milliarden US-Dollar für Betriebs- und Wartungskosten ausgeben werden, wobei auf den asiatisch-pazifischen Raum voraussichtlich 5,7 Milliarden US-Dollar entfallen werden.
Anwendungsfälle für autonome Roboter für Vermögenswerte
Autonome Roboter können ein integraler Bestandteil eines datengesteuerten und wirklich vorausschauenden Wartungssystems sein. PV-Module sind ein typisches Beispiel. Bedenken Sie, dass eine finnische Fallstudie so weit geht, zu sagen: „Das ultimative Ziel der vorausschauenden Wartung besteht darin, defekte PV-Module zu identifizieren“. Diese Begründung ist, dass die Effizienz der Energieerzeugung durch ein Solarpanel direkt proportional zur Sonneneinstrahlung ist, die das Panel empfängt, und zu seiner Fähigkeit, diese Energie umzuwandeln. Eine Fehlfunktion der Solarmodule untergräbt eindeutig die wesentlichen Eigenschaften (und Grenzen) der Solartechnologie. Autonome Bodenroboter können Inspektionen und Zustandsüberwachungen unter Paneelen und Anlagen durchführen, um dieses Risiko zu minimieren. Konkrete Beispiele für diese Zustandsüberwachung im Zusammenhang mit Schalttafeln sind die Erkennung defekter Paneele mithilfe von Infrarot sowie die Inspektion von Verbindungsschrauben.
Es gibt auch andere Fälle, in denen autonome Roboter im Rahmen eines umfassenden prädiktiven Wartungssystems auf Solarparks eingesetzt werden können. Sie können beispielsweise die Außenseite von Gehäusen und dem Regalsystem auf Korrosion überprüfen und Kabel erkennen, die möglicherweise festgebunden, hängen oder getrennt sind. Sie können auch ad hoc eingesetzt werden, um Schäden zu analysieren, die durch unvorhergesehene externe Faktoren wie Wetter, Vegetation, Stromkurzschlüsse oder das Eindringen von Tieren oder Menschen entstanden sind, um nur einige mögliche Szenarien zu nennen. Wichtig ist, dass autonome Roboter alle Sonnenkollektoren und Tische/Arrays häufig überwachen können, anstatt nur einen Probenbereich zu inspizieren oder zu überwachen, was bei nicht robotergestützten, manuellen Inspektionen die Norm wäre.
Darüber hinaus können Bodenroboter all diese Inspektionen und Überwachungen weitaus effizienter, zu geringeren Kosten und mit weitaus weniger Arbeitsaufwand durchführen als jede Inspektion durch das erfahrenste Inspektionsteam. Drohnen kann auch bei Inspektionen und Überwachungen aus der Luft sehr hilfreich sein. Sie können beispielsweise für Inspektionen von Solarmodulen über der Decke verwendet werden, mit dem Vorteil, dass Defekte und Störungen viel schneller und effizienter erkannt werden können als bei manueller Inspektion.
Andere Anwendungsfälle für autonome Roboter in Solarparks
Andere Wartungsaufgaben, die nicht direkt auf Anlagen abzielen, können ebenfalls von autonomen Robotern ausgeführt werden. Zu diesen Aufgaben durch Bodenroboter kann auch gehören, unter der Anlage nach Anzeichen von Tierbefall zu suchen. Die Überwachung von Bodenerosion in der Nähe der Fundamente von Solaranlagen ist besonders wichtig, da Bodenerosion Solaranlagen und -halterungen destabilisieren und dadurch die Solarzellen gefährden kann.
Die Pflege der Vegetation ist ein weiterer wichtiger Wartungsfaktor für jede terrestrische Solaranlage, und es gibt bereits eine Reihe von Robotern zum Grasschneiden und zur Vegetationsüberwachung auf dem Markt. Roboter zur Reinigung von Paneelen können von unschätzbarem Wert sein, da sie die wahrscheinlich arbeitsintensivste und mühsamste Aufgabe in einem Solarpark autonom erledigen können. Ein spannender Aspekt all dieser Technologien ist, dass eine Kombination aus autonomen Robotern und Drohnen ein Ökosystem ermöglichen kann, das die vorausschauende Wartung einer Solaranlage fördert.
Die Technologie schreitet voran. Heute setzen Vermögensbesitzer auf eine Standortzentriertes Modell der autonomen Inspektion, die die schnelle und mühelose Erstellung digitaler Zwillinge ermöglicht, wobei eine exakte digitale Nachbildung oder ein „Zwilling“ der physischen Anlage für Einblicke in die Wartung verwendet werden kann. Anlagen, Geräte, Prozesse und Systeme im Solarpark können mithilfe des digitalen Zwillings analysiert und sogar aus der Ferne überwacht werden, insbesondere durch Testen auf mögliche Fehler aufgrund von Datenanomalien.
Solarenergie ist pro Kilowattstunde stetig billiger geworden, doch ihre technologiebedingten Einschränkungen bestehen weiterhin. Eine vorausschauende Wartung durch autonome Inspektion ist eine hervorragende Möglichkeit, die durch Ausfallzeiten verursachte „Leistungskurve“ zu überbrücken. Dies führt nicht nur zu Kosteneinsparungen für Solarparks, sondern wird die Branche sicherlich auch weiterhin verändern, indem die Sicherheit und Effizienz des Betriebs erhöht wird.
