The smarter E Europe: Wie KI die Photovoltaik voranbringt

09.05.2025 – Von der Zellproduktion über das Anlagenmonitoring und die Stromvermarktung bis hin zur Steuerung von Energiemanagementsystemen oder Wechselrichtern werden Algorithmen in der Solarbranche breit eingesetzt. Sie können sehr große Datenmengen präzise auswerten - auf Basis dieser Analysen tragen sie zur Automatisierung, Effizienzsteigerung und Prozessoptimierung bei.

So kann KI beispielsweise in der PV-Produktion durch eine maschinengestützte Materialanalyse helfen, Solarzellen effizienter, nachhaltiger und langlebiger herzustellen. Dazu wertet sie Daten über die physikalischen, chemischen und strukturellen Eigenschaften von Materialien aus. So können innovative Materialkombinationen gefunden werden.

Von der Herstellung bis zum Netzmanagement

KI kann auch effiziente Zelldesigns strukturieren. KI wird auch zur datengetriebenen Analyse von Produktionsanlagen in der Solarindustrie eingesetzt: Dort erkennt sie, wann Anlagen beginnen, fehlerhaft oder ineffizient zu produzieren und Defekte aufweisen.

Einer der Vorreiter bei der KI-gestützten Digitalisierung und Automatisierung der Solarproduktion ist der chinesische Weltmarktführer Longi, der in einer entsprechend ausgerüsteten Fabrik in Jiaxing hocheffiziente Rückkontaktmodule der neuesten Generation mit der sogenannten HPBC 2.0-Technologie (Hybrid Passivated Back Contact) produziert. Die Fertigung wurde im Dezember 2023 vom Weltwirtschaftsforum (WEF) als erste „Global Lighthouse Factory“ im Solarbereich ausgezeichnet.

Viele Netzbetreiber setzen inzwischen auf KI, um Erzeugungs- und Lastprognosen effizient abzugleichen und die Netze angesichts der Energiewende optimaler steuern und planen zu können, wie auf der Fachkonferenz Stromnetze der Zukunft Ende Januar in Berlin deutlich wurde. Dabei wertet die KI historische Wetterdaten aus, um die volatile Erzeugung von Solar- und Windstrom besser vorhersagen zu können. So kann der Energiefluss in Echtzeit besser gesteuert werden.

Effizientere Speichervermarktung

Auch die Kölner RheinEnergie setzt KI ein, um Solarparks in Kombination mit Batteriespeichern wirtschaftlicher zu betreiben. KI hilft dabei, die Erzeugungsprognose mit der Strompreisprognose automatisiert und viertelstundengenau für jeden Tag der kommenden Woche abzugleichen.

„Stromvermarktung ist unser Tagesgeschäft”, sagt Dirk Franken, Leiter Steuerung und Modellierung bei RheinEnergie Trading (RET.). „Aber die optimale Vermarktung aus einem Batteriespeicher ist für uns Neuland. Dafür muss man den Strommarkt sehr genau kennen. Man muss wissen, wann man Strom einspeichern und wann man ihn aus dem Speicher vermarkten muss“, so Franken.

Geeignete Flächen identifizieren

Weit verbreitet ist der Einsatz von KI bei der Planung großer Solaranlagen. Sei es über eine Auslegungssoftware oder über die sogenannte Geo-KI. Darunter versteht man die maschinengestützte Auswertung von Luft- und Satellitenbildern. Geo-KI kann von Planern genutzt werden, um geeignete Flächen zu identifizieren. Auf diese Weise können auch 3D-Bilder der geplanten Anlage maschinell erstellt werden - eine Hilfe auch für Verkaufsgespräche.

Auch bei der Wartung, Instandhaltung und Überwachung von Solaranlagen kann KI einen wichtigen Beitrag leisten. Im Bereich der „Predictive Maintenance“ wertet die KI Drohnenaufnahmen von Solaranlagen aus und untersucht diese auf Fehlfunktionen, beispielsweise durch Verschmutzungen auf den Modulen. So können notwendige Wartungsarbeiten erkannt werden, bevor sie die Leistung der Anlage beeinträchtigen.

Exaktere Anlagenüberwachung

Bei der Anlagenüberwachung übernimmt die KI wichtige Aufgaben, die bisher zeitaufwändig von O&M-Fachkräften (Operation & Maintenance) manuell durchgeführt werden mussten. Dabei gleicht der Algorithmus sehr große Datenmengen miteinander ab und untersucht sie auf kleinste Veränderungen, die die Funktion einer Anlage beeinträchtigen. So kann sich das O&M-Personal auf die wesentliche Kontrolle des Betriebsablaufs konzentrieren.

„Vor zehn Jahren war die Überwachung großer Solarkraftwerke noch ein Alptraum“, sagte Susannah Wood, Vice President Public Affairs and Sustainabiliy bei Statkraft, auf einem Fachpanel des SolarPower Summit Ende März in Brüssel. Der Einsatz von KI habe sich hier sehr bewährt, allein für den Solarbereich beschäftige man mittlerweile sieben Datenspezialisten.

Generative KI beschleunigt Automatisierung

Als „Game Changer“ für die Solarbranche sieht David Moser, Managing Director des italienischen Bequerel Institute, generative KI-Technologien. Dabei handelt es sich um Systeme, die nicht nur vorhandene Daten analysieren, sondern auch neue Inhalte, Designs oder Lösungen erstellen können. „Diese Technologien ermöglichen grundlegend andere Ansätze der Automatisierung, die über regelbasierte Systeme oder traditionelles maschinelles Lernen hinausgehen“, so Moser. KI und Robotik würden die PV-Branche in Zukunft grundlegend verändern.

Der Experte rechnet damit, dass der Automatisierungsgrad entlang der solaren Wertschöpfungskette mindestens bei rund 60 Prozent liegen und in der O&M-Phase 85 Prozent erreichen wird. Durch den Einsatz von generativer KI und Robotik sieht er ab 2030 Kostensenkungen in der O&M von Solarparks in Höhe von 3000-4000 Euro/Megawatt (MW)/Jahr und eine 85 bis 90-prozentige Reduzierung der benötigten Arbeitskräfte von derzeit 0,5-0,7 pro MW auf 0,05-0,1 pro MW. Die Leistungssteigerung wird auf 3-4 Prozent geschätzt.

In Weiterbildung der Mitarbeiter investieren

Wegen der erheblichen Auswirkungen auf die Belegschaften müsse die Industrie aber dringend in die Weiterbildung der bestehenden Mitarbeiter investieren, fordert Moser. Weitere Herausforderungen sieht er in der weiteren digitalen Aufrüstung auch des Anlagenparks, der Cybersicherheit, der Fachkräftegewinnung sowie der Deckung des hohen Strombedarfs der Rechenzentren. Hans-Christoph Neidlein