Wolken lesen mit KI: Projekt „Helios“ an der Hochschule Bielefeld steigert Effizienz von PV-Anlagen

Bielefeld - Ein Forscherteam um Prof. Grit Behrens von der Hochschule Bielefeld (HSBI) entwickelt gemeinsam mit der Technischen Hochschule Rosenheim (TH Rosenheim) ein KI-basiertes System, das die Stromerzeugung aus Photovoltaik (PV) präzise vorhersagen kann. Die Effizienz der Direktvermarktung könnte dadurch um einiges gesteigert werden.

Das Herzstück des Projekts „Helios“ bilden sogenannte All-Sky-Kameras und neuronale Netze, die aus Himmelsbildern minutengenaue Prognosen zur Sonneneinstrahlung liefern. Die Kameras sind im Rahmen des Projekts an einem Solarpark im bayerischen Buttenwiesen in einem Abstand von einem Kilometer installiert. Mit ihren Fischaugenlinsen nehmen sie alle zehn Sekunden Fotos vom Himmel auf. „Mit diesen Bildern füttern wir Tag für Tag unsere KI, die damit implizit alles über Meteorologie lernt, was für unseren Zweck von Bedeutung ist“, so Grit Behrens.

Denn die KI soll vor allem eines: zeitlich und räumlich hochauflösende Kurzfristprognosen für solare Einstrahlung erstellen. Jede getroffene Prognose wird mit dem zugehörigen realen PV-Ertrag abgeglichen. So lernt das System kontinuierlich dazu und die Prognosen fallen noch genauer aus. Die zusätzliche Einbindung von Open-Source-Wetterdaten macht die Vorhersagen abermals präziser. „Bis zum Ende des Jahres wollen wir uns, was die Genauigkeit angeht, der 100-Prozent-Marke möglichst weit annähern“, so Behrens.

Die Technologie steht kurz vor der Marktreife. Die Stadtwerke Rosenheim zählen bereits zu den Projektpartnern. Durch die präzisen Prognosen soll die Einnahmeseite künftig verbessert und die Netzstabilität erhöht werden. Gerade angesichts des starken Zubaus an PV-Leistung in Deutschland ist das Potenzial enorm – in Fachkreisen geht man laut Behrens von bis zu 30?Prozent Effizienzsteigerung aus.

Auch die Hardwarekosten sinken rapide. Behrens sieht auch großes Potenzial im privaten Bereich, etwa bei gemeinschaftlich betriebenen Solaranlagen.

Doch es geht nicht nur um höhere Gewinne für die PV-Stromerzeuger, sondern auch um die Netzstabilität. „Wir haben in den vergangenen Jahren einen enormen Zubau von Solarstrom erlebt. Jetzt brauchen wir dringend mehr Speichermöglichkeiten, um das Ganze balanciert zu halten. Das dezentrale Energiemanagement spielt eine immer größere Rolle“, so Behrens abschließend.