Der globale Solarenergiemarkt wächst weiter. Erneuerbare Energien sind gefragter denn je, da sich die Klimakrise ausbreitet und die Regierungen zunehmend Anreize für Lösungen im Bereich erneuerbarer Energien bieten. Gesamtsolarkapazität weltweit erreichte im April 2022 den wegweisenden Meilenstein einer Kapazität von einem Terawatt (TW). Um dieses Wachstum ins rechte Licht zu rücken, dauerte es fast ein Jahrzehnt, bis die globale Solarkapazität 1 TW erreichte, verglichen mit einer Gesamtkapazität von nur 100 GW im Jahr 2012. Es wird jedoch prognostiziert, dass sich die weltweite Solarkapazität bis 2025, also in nur drei Jahren, auf 2,3 TW mehr als verdoppeln wird.
Es steht viel Geld auf dem Spiel: Der Wert des globalen Solarenergiemarktes sollte bis 2026 223,3 Milliarden US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 20,5% zwischen 2019 und 2026 entspricht. Es besteht kein Zweifel an der kontinuierlichen Expansion neuer Farmen, wobei das schnellste Wachstum nicht in den üblichen „Solargiganten“ China, Indien oder Australien erwartet wird, sondern in der Europäischen Union (EU).
Trotz all dieser glühenden Wachstumsprognosen gibt es jedoch eine Reihe von Herausforderungen bei der Errichtung und dem Betrieb von Solarparks. Ihre Installation ist nicht nur teuer und logistisch komplex, auch die Inspektion und Wartung von Solarparks kann, sobald sie in Betrieb sind, aufgrund einer Reihe von Faktoren, die von der geografischen bis zur demografischen Situation reichen, eine Herausforderung darstellen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über diese Herausforderungen und darüber, wie autonom sie sind Inspektion durch Roboter ist eine praktikable und kostengünstige Lösung für jedes dieser Probleme.
Der Imperativ sauberer Sonnenkollektoren
Es gibt eine Reihe von Faktoren, die zu Herausforderungen bei der Inspektion und Wartung von Anlagen in Solarparks führen können. In erster Linie müssen Sonnenkollektoren (zu denen im Sinne dieses Artikels auch Sonnenspiegel und Heliostate gehören können) so makellos sauber wie möglich sein, wenn sie ihre Stromerzeugungskapazität maximieren wollen. Sie können die empfangene Sonnenenergie nicht zu 100% umwandeln, wenn sie verschmutzt oder in irgendeiner Weise verdeckt sind. Dies ist auf eine geringere Einstrahlung zurückzuführen, die zusammen mit höheren Temperaturen die wichtigste Methode ist, mit der Sonnenkollektoren Licht effizient in Energie umwandeln können.
Es ist auch wichtig, die Vernetzung der Sonnenkollektoren in einer Farm zu beachten. Ein Solarmodul mit schlechter Leistung bedeutet, dass eine ganze „Kette“ oder Kette von Solarmodulen betroffen ist. Das Ergebnis ist, dass ein Solarpark nicht mit maximaler Effizienz und Leistung arbeitet. Es ist daher von größter Bedeutung, dass jedes Panel mit seiner maximalen Kapazität arbeitet. Es überrascht nicht, dass alle physikalischen oder natürlichen Elemente, die sich auf Sonnenkollektoren ansammeln können, problematisch sind. Dazu können Staub und Schimmel, Vogelkot und Asche von Wald- oder Grasbränden gehören. Beliebte Mechanik hat Studien zitiert, in denen geschätzt wurde, dass die Stromerzeugung aus verschmutzten Sonnenkollektoren um bis zu 25% sinken kann.
Das schiere Ausmaß, in dem sichergestellt werden muss, dass jedes Solarpanel sauber ist, wird deutlich, wenn man bedenkt, dass 3.125 Sonnenkollektoren (mit einem Durchschnitt von 320 Watt pro Modul) für nur 1 Megawatt Leistung benötigt werden. Das bedeutet, dass ein Solarpark mit einer Kapazität von 1 Gigawatt ungefähr 3 Millionen Sonnenkollektoren beherbergen wird. Das rückt die Notwendigkeit der Wartung und Reinigung ins rechte Licht!
Die autonome Inspektionslösung:
Roboter können auf vielfältige Weise eingesetzt werden, um zu verhindern, dass Sonnenkollektoren übermäßig verschmutzt und dadurch beeinträchtigt werden. Die Zustandsüberwachung ist eine Lösung, mit der Roboter, die mit Infrarotsensoren ausgestattet sind, wichtige Faktoren wie Spannung, Strom, Temperatur und Luftfeuchtigkeit überwachen können, anhand derer der Zustand von Solarmodulen beurteilt werden kann. Abweichungen bei diesen Messwerten können darauf hinweisen, dass die Paneele möglicherweise verschmutzt oder anderweitig durch natürliche Elemente beeinträchtigt werden. Thermografische Berichte, die mit Robotern erstellt wurden und Inspektionen mit Drohnen kann hilfreich sein. Der Verschleiß der Paneele aufgrund von Zeit- und Umwelteinflüssen kann ebenfalls überwacht werden.
Es gibt auch bereits eine Reihe autonomer Reinigungsroboter auf dem Markt. Der Nachteil ist, dass die meisten von ihnen ferngesteuert sind und daher immer noch menschliche Arbeit (und Zeit) erfordern, um bedient zu werden. Im Jahr 2022 kamen jedoch autonome Roboter auf den Markt, die in der Lage sind, Sonnenkollektoren unter allen Bedingungen zu reinigen und ihre Energie aus einem eingebetteten PV-Panel und einer Batterie zu beziehen.
Faktoren, die sich auf Solarparks auswirken
Wasser für die Reinigung von Sonnenkollektoren kann in jedem Solarpark ein wichtiger Faktor sein, insbesondere je nach Standort. In Trockengebieten wie Südeuropa, Indien und Australien kann der Wasserverbrauch für Reinigungszwecke besonders hoch sein. Für die Reinigung eines kleinen 1-MW-Solarparks werden bis zu 24.000 Liter Wasser benötigt. Darüber hinaus kann die Verwendung von „hartem Wasser“, z. B. aus Bohrlöchern oder Brunnen, dazu führen, dass sich auf den Glasscheiben Ablagerungen ansammeln, die die Aufnahme von Lichtenergie behindern.
Die Vegetation ist ein weiterer wichtiger Umweltfaktor in vielen Solarparks. Diese Anlagen befinden sich aufgrund ihres Landbedarfs und der Tatsache, dass sie sich im Freien befinden, ausnahmslos an abgelegenen Orten, umgeben von Vegetation. Dies kann zu Wartungsproblemen führen. Das Eindringen von Tieren ist ein weiteres Risiko in Solarparks. Mäuse und andere grabende Nagetiere sowie kleine Säugetiere können teure Schäden an Paneelen und anderen Geräten verursachen.
Die autonome Inspektionslösung:
Regelmäßige und zuverlässige Inspektionen der Solarparkausrüstung werden dazu führen, dass der Zustand der Sonnenkollektoren schneller erkannt wird. Wasser kann daher sparsam und nur dann verwendet werden, wenn es für die Reinigung der Sonnenkollektoren benötigt wird. Wichtig ist, dass die Paneele nur dann gereinigt werden müssen, wenn sie tatsächlich benötigt werden, und nicht zu vorher festgelegten Zeiten, zu denen eine Reinigung aufgrund klimatischer oder anderer Faktoren möglicherweise nicht erforderlich oder nicht opportun ist.
Auf dem Markt gibt es Rasenmähroboter für die Pflege der umliegenden Vegetation, ähnlich denen, die in französischen Weinbergen zum Mähen von Gras verwendet werden. Sie sind sicherlich eine weitaus bessere Option als der Einsatz von Herbiziden in einem Solarpark, der zu Bodenerosion führt und schließlich die Montage von Solarmodulen destabilisiert.
Menschliche Herausforderungen für Solarparks
Wie bei jeder Industrieanlage werden auch in Solarparks Mitarbeiter oder beauftragte Spezialisten benötigt, um die dringend benötigten Wartungsarbeiten und Inspektionen durchzuführen.
Dieser Bedarf an Arbeitskräften in Solarparks kann aus mehreren Gründen problematisch sein:
Ø Sicherheit: Wie bereits erwähnt, befinden sich die meisten Solarparks an abgelegenen Orten. Das bedeutet, dass Inspektions- und Wartungsteams lange Strecken zurücklegen müssen, um zu Solarparks zu gelangen. Arbeiten unter extrem kalten oder heißen Bedingungen kann sich ebenfalls auf die Gesundheit der Arbeitnehmer auswirken.
Ø Arbeitskräftemangel: Wartung und Inspektionen von Solarparks erfordern qualifizierte Arbeitskräfte. Nach der COVID-19-Pandemie kam es jedoch weltweit zu einem dramatischen Fachkräftemangel, auch in den Bereichen Wartung und Inspektion.
Ø Demografie: Viele Länder erleben gravierende demografische Veränderungen, insbesondere in Wohlstandsgesellschaften wie denen in Europa, Japan und Südkorea. Die Zahl der Menschen im erwerbsfähigen Alter schrumpft aufgrund des demografischen Wandels. Dies erhöht den Druck auf die Arbeitskräfte, da immer weniger Fachkräfte in der Lage sind, Inspektions- und Wartungsarbeiten durchzuführen.
Die autonome Inspektionslösung:
Autonome Inspektionen sind das Gegenmittel gegen die oben aufgeführten arbeitsbedingten Faktoren, einschließlich der anhaltenden weltweiten Qualifikationskrise, ganz zu schweigen von den drohenden demografische Krise. Autonome Inspektionen schließen nicht nur Lücken in der Belegschaft, sie entlasten auch Menschen von langweiligen, gefährlichen und sich wiederholenden Aufgaben. Auf diese Weise werden die Arbeitsschutzstandards erhöht und die Mitarbeiter haben die Möglichkeit, erfüllendere Arbeit zu verrichten.
Sicherung von Solarparks
Sicherheit ist bei vielen Solarparks ein weiterer wichtiger Risikofaktor. Da es sich in der Regel abgelegen oder in ländlichen Gebieten befindet, sind Sicherheitslücken einfacher. Außerdem können diese Farmen ziemlich groß und in Größe und Umfang weitläufig sein, wobei die größten Farmen Tausende von Hektar groß sind. Die Bereitstellung ausreichender Überwachungsausrüstung für so große Gebiete kann teuer und fast unmöglich sein. Der Diebstahl von Solarparks ist eine echte Gefahr, da Sonnenkollektoren, Wechselrichter und Kabel auf dem Schwarzmarkt potenziell hohe Wiederverkaufswerte haben.
Die autonome Inspektionslösung:
Es überrascht nicht, dass autonome Roboter, insbesondere in Kombination mit Drohnen, eine hervorragende Rolle im Sicherheitsmanagement von Solarparks spielen. Sie können nicht nur für die allgemeine Überwachung von Anlagen und Perimetern rund um die Uhr eingesetzt werden, sondern auch zur Erkennung unerwünschter Eingriffe von Wildtieren und Menschen gleichermaßen. Am wichtigsten ist vielleicht, dass dasselbe System von Robotern und Drohnen, die aus Sicherheitsgründen gemeinsam agieren, auch für Inspektionszwecke verwendet werden kann.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Trend bei der Solarenergie stark nach oben geht, aber auch die Bedrohungen für Solaranlagen, seien sie menschlich oder natürlich, steigen. Aus diesen Gründen können autonome Roboter eine zentrale Rolle bei der Wartung und Inspektion von Solarparks spielen.
