Wenn die Sonne auf die Wissenschaft trifft - Die Rolle der PV-Überwachung in der angewandten Forschung

Die Grenze zwischen technologischer Innovation und angewandter Forschung wird in der heutigen Energielandschaft immer dünner. Ein konkretes Beispiel sind zwei Pilotprojekte, bei denen Tigo-Technologie eingesetzt wird, um hochauflösende Leistungsdaten auf Modul zu erfassen. Diese Projekte werden von Energy4Climate (E4C) gefördert: eines wurde am atmosphärischen Observatorium SIRTA (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique) in der Region Paris installiert, das andere befindet sich auf dem Campus der Universität von Französisch-Polynesien (UPF).

Das Energy4Climate Center des Institut Polytechnique de Paris versammelt fast 30 Labors, die an vier übergreifenden Themen arbeiten, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die Energieeffizienz zu verbessern, erneuerbare Energien einzusetzen und entsprechende energiepolitische Maßnahmen vorzuschlagen. E4C entwickelt Plattformen und Demonstratoren, um unter realen Bedingungen Methoden, Management- und Modellierungslösungen zu testen. E4C wird vom ^3. Programm für Zukunftsinvestitionen (ANR-18-EUR-0006-02) unterstützt, und die beiden nachstehenden Projekte werden von der Stiftung der Ecole polytechnique (Forschungslehrstuhl "Défis Technologiques pour une Énergie Responsable" oder "Technologische Herausforderungen für verantwortungsvolle Energie", finanziert von TotalEnergies) mitfinanziert.

Projekt Nr. 1 - Vier PV-Technologien auf dem Prüfstand in Tahiti

Das erste der beiden Projekte findet auf dem UPF-Campus in Tahiti statt, einer tropischen Umgebung mit besonders schwierigen Bedingungen: starke Winde, geringe saisonale Niederschläge und ein hohes Risiko von Staub- und Schmutzansammlungen auf den PV-Modulen.

Die Anlage umfasst sowohl einseitig als auch beidseitig durchlässige PV-Module, was eine vergleichende Analyse ihrer Leistung unter ähnlichen Umgebungsbedingungen ermöglicht. Der beidseitig durchlässige Teil der Anlage umfasst Module verschiedener Hersteller, wodurch unterschiedliche Technologien und Konstruktionen hinsichtlich Energieertrag, Zuverlässigkeit und Reaktion auf wechselnde Bedingungen bewertet werden können. Es wurden Tigo TS4-Optimierer installiert, um die Leistung jedes einzelnen Modul Spannung, Leistung und Strom – zu überwachen und die Daten über API an die Datahub-Analyseplattform von E4C zu übertragen.

Ziel ist es, die Auswirkungen der Umgebungsbedingungen auf jeden Modul genau zu analysieren. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, liefert ein hochmodernes Umgebungsüberwachungssystem Strahlungs- und Temperaturdaten für jeden Abschnitt, was eine äußerst genaue Queranalyse ermöglicht.

Projekt #2 - Agrivoltaik und bifaziale Module: Synergien zwischen Kulturpflanzen und PV in Frankreich

Die zweite Anlage ist bei SIRTA untergebracht, einem der führenden europäischen Atmosphärenobservatorien, das mit mehr als 200 Instrumenten die Atmosphäre kontinuierlich überwacht. Die Anlage ist Teil des Projekts AgriPV-ER, das zum Pôle National de Recherche sur l'Agriphotovoltaïsme (oder " Nationales Forschungszentrum für Agrivoltaik") des INRAE gehört. Das Projekt wird von France 2030 und vom PEPR TASE (22-PETA-0007) unterstützt.

Dieses Projekt befasst sich mit der Integration von Landwirtschaft und Photovoltaik. In Palaiseau, innerhalb des SIRTA-Observatoriums, kombiniert ein agrivoltaisches System den Anbau von Alfalfa und Weizen mit der Installation von bifazialen PV-Modulen über den Kulturen. Mehr als 50 Instrumente werden eingesetzt, um meteorologische, Boden-, Strahlungs- und PV-Zustandsgrößen zu überwachen.

Auch hier ermöglichen die Tigo TS4- Optimierer die Erfassung detaillierter Daten Modul, die für die Analyse und Modellierung der Wechselwirkung zwischen den Wachstumszyklen der Pflanzen und der Energieausbeute der PV-Anlage unerlässlich sind.

Eine der interessantesten Erkenntnisse der Studie betrifft die saisonalen Schwankungen der Albedo, also die Fähigkeit des Bodens (oder in diesem Fall der Vegetation), Sonnenlicht zu reflektieren. In milderen Jahreszeiten – und insbesondere zwischen Ende März und Anfang April 2025 – war ein deutlicher Anstieg der Reclaimed Energy durch die Optimierer, verursacht durch die unregelmäßige Albedo aufgrund der Vegetationsdecke und die Verschattung einiger PV-Module durch die eingesetzten Instrumente. In diesem Zeitraum erreicht das Pflanzenwachstum seinen Höhepunkt und beschattet den Boden vollständig: Die unterschiedliche Blattfarbe und die ungleichmäßige Verteilung führen zu uneinheitlichen Lichtreflexionen, wodurch die Rolle der Optimierer entscheidender wird – nicht nur für die Leistungsüberwachung, sondern auch für die Maximierung der Energieproduktion durch die Reduzierung von Fehlanpassungseffekten.

Wenn die Pflanzen zu welken beginnen, verändern sich ihre Farbe und die Albedo nimmt allmählich ab, was sich unweigerlich auf den Ertrag der bifacialen Module auswirkt. In den Wintermonaten hingegen kommt es zu vereinzelten Albedo-Spitzen durch kurze Schneeereignisse, aber die Gesamtproduktion bleibt aufgrund der ungünstigen Witterungsbedingungen geringer.

Es ist auch erwähnenswert, dass sich die Anlage in einem Gebiet mit regnerischem, häufig bewölktem Klima befindet, was zu natürlichen Schwankungen in der Produktion aufgrund der Bewölkung führt. Dank der Leistungselektronik von Tigo wird nicht nur maximale Energie unter allen Bedingungen gewährleistet, sondern diese Schwankungen können auch mit hoher Präzision überwacht werden - so werden selbst komplexe und variable Umweltbedingungen in wertvolle Daten zur Optimierung der Systemeffizienz umgewandelt.

Die Rolle der Tigo-Technologie in der wissenschaftlichen Forschung

„Die Tigo TS4-Optimierer liefern uns die Daten, die wir benötigen, um die Leistung jedes einzelnen Modul als Teil eines viel größeren Systems zu untersuchen“, sagte Moira Torres, Postdoktorandin am GeePs-Labor (Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris), das zur CentraleSupélec gehört. „Dadurch können wir besser verstehen, wie Module auf unterschiedliche Umgebungsbedingungen reagieren, und die Produktionsprognosen verbessern. Die von den Tigo-Optimierern extrahierten Daten, die über die Energy Intelligence -Plattform verarbeitet und visualisiert werden, werden in Kombination mit Umgebungsdaten nicht nur zur Validierung bestehender Modelle verwendet, sondern auch zur Entwicklung neuer Modelle.“

Schlussfolgerung - Daten als Motor der Innovation

Diese Projekte liefern eine wichtige Bestätigung: Die von der Tigo-Technologie gelieferten Daten unterstützen nicht nur den täglichen Betrieb von PV-Anlagen, sondern werden auch zu einem wichtigen Instrument für die wissenschaftliche Forschung. In den unterschiedlichsten Kontexten – von tropischen Klimazonen bis hin zu europäischen Agrarlandschaften – erweist sich die Optimierung Modul als unverzichtbar, um die Leistung der Photovoltaikanlagen der Zukunft zu verstehen, vorherzusagen und zu verbessern.

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