Kaputte Solarzellen müssen nicht gleich entsorgt werden
Noch mehr umweltfreundlichen Sonnenstrom aus Fotovoltaik-Modulen gewinnen – das ist das Ziel eines steirischen Forschungsteams mit neuen Diagnosemethoden. Drohnen mit speziellen Kameras sollen schnell erkennen, welche Module gut arbeiten und welche nicht.
Als wenig nachhaltig bezeichnet Christof Sumereder von der Fachhochschule (FH) Joanneum in Kapfenberg das gängige Austauschen alter, aber noch funktionstüchtiger und ertragreicher FotovoltaikZellen durch neue, leistungsstärkere Module. Der Elektrotechniker vom Institut für Energie-, Verkehrs- und Umweltmanagement der FH will es besser machen: Als Leiter des Projekts „PV DiKlawi“, das gemeinsam mit einer Forschungsgruppe der TU Graz durchgeführt wird, arbeitet er an Methoden, die es ermöglichen sollen, die Lebensdauer solcher Zellen zu verlängern. „Das wäre sinnvoll, da die Herstellung neuer Module aufgrund der eingesetzten Rohstoffe und Energie negative Auswirkungen auf die Umwelt hat.“
Den Defekt genauer anschauen
Bei großen Anlagen werden defekte Module derzeit mittels Infrarottechnik identifiziert und durch neue ersetzt. „Dieses Verfahren unterscheidet aber nicht, welchen Einfluss der Defekt tatsächlich auf den Energieeintrag hat“, skizziert Sumereder. „Das führt dazu, dass Module ausgetauscht werden, die eigentlich noch funktionstüchtig sind.“Eine innovative Technologie, die Elektrolumineszenz-Diagnose, liefere da genauere Ergebnisse, sagt der Experte. Dabei werden die untersuchten Module unter Spannung gesetzt. Die dadurch entstehende Strahlungsintensität, die für das Auge nicht wahrnehmbar ist, wird mithilfe entsprechender Kameras registriert. „Die Technologie gibt es schon“, sagt Sumereder. „Wir wollen sie optimieren, indem wir die Kameras in Drohnen verbauen und große Fotovoltaikanlagen überfliegen. Eine solche Kamera wurde für uns durch die Installation der nötigen Filter speziell adaptiert. Eine der Herausforderungen ist nun, die optimalen Kameraeinstellungen zu finden, wobei das natürlich ferngesteuert erfolgen muss.“Dabei gelte es zum einen, die Eigenvibrationen der Drohne zu minimieren, um trotz der erforderlichen langen Belichtungszeiten scharfe Aufnahmen zu ermöglichen. Zum anderen versuchen die Forscherinnen und Forscher auch, die Belichtungszeiten zu reduzieren, ohne Qualitätsverluste in Kauf nehmen zu müssen. „Da kommt es darauf an, den besten Kompromiss zu finden zwischen Drohnenstabilität und Kameraansteuerung“, sagt der Projektleiter.
Am Institut für Softwaretechnologie der TU Graz wird gleichzeitig mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) ein Algorithmus entwickelt, der anhand der Elektrolumineszenz-Fotos die Diagnose erstellt – der also vor allem erkennt, welche Module trotz eines Defektes in der Lage sind, ausreichend Sonnenstrom zu liefern, und die daher nicht unbedingt ersetzt werden müssen.
Alte Zellen mit neuer Nutzung
Weiters sucht das Projekt, das bis nächstes Jahr läuft, nach Möglichkeiten, ausgediente Fotovoltaik-Elemente einer alternativen Nutzung oder dem Recycling zuzuführen. „Eine verlängerte Nutzungsdauer der Module erhöht die Wertschöpfung und schont wertvolle Ressourcen im Kampf gegen die Klimakrise“, fasst Sumereder zusammen. Vor allem seit der instabilen Preisentwicklung auf dem Energiemarkt beobachtet der Experte einen Boom in Sachen Fotovoltaik. „Ein weiterer Ausbau ist auch nötig, will Österreich das ambitionierte Ziel des Erneuerbaren-Ausbau-Gesetzes von zusätzlichen elf Terawattstunden Sonnenstrom bis 2030 erreichen.“