Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Die Energiewende stellt hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Solaranlagen, Stromnetzen, Batteriespeichern und weiteren elektrischen Energiesystemen. Deshalb ist es wichtig, mögliche Schäden oder Alterungserscheinungen frühzeitig zu erkennen, bevor sie zu Leistungsabfällen, kostspieligen Reparaturen oder sogar Ausfällen führen. Hier setzt das Projekt »ALIVE« des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) an. Im Mittelpunkt stehen neuartige Diagnoseverfahren, mit denen selbst kleinste Defekte in elektrischen Anlagen sichtbar gemacht werden können. Dazu werden hochsensible Infrarot- und Lumineszenzverfahren eingesetzt. Sie erfassen thermische und optische Veränderungen, die auf elektrische Verluste oder beginnende Schäden hinweisen können und beispielsweise durch Feuchtigkeit, Verschmutzungen, Materialermüdung, Risse oder andere Alterungsprozesse entstehen.
Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien und der steigenden Zahl dezentraler Erzeugungsanlagen wachsen auch die Anforderungen an die Überwachung und Instandhaltung technischer Systeme. Gleichzeitig müssen Ressourcen möglichst effizient genutzt und die Lebensdauer von Anlagen verlängert werden. Moderne Diagnoseverfahren können einen wichtigen Beitrag leisten, um Schwachstellen rechtzeitig zu identifizieren und ungeplante Ausfälle zu vermeiden.
Während vergleichbare Technologien bislang häufig auf Labore beschränkt waren oder einen direkten elektrischen Anschluss an die zu untersuchende Anlage erforderten, verfolgt »ALIVE« einen neuen Ansatz: Die Diagnose soll berührungslos, mobil und ohne Eingriffe in den laufenden Betrieb möglich werden. Dadurch könnten Solaranlagen, Hochspannungsanlagen, Batteriespeicher oder Elektrolyseure einfacher, schneller und sicherer überprüft werden als bisher. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für den Einsatz der Messverfahren direkt vor Ort, auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen.
»Viele Defekte in Energieanlagen entstehen schleichend und bleiben lange unentdeckt. Unser Ziel ist es, solche Schäden sichtbar zu machen, bevor sie zu Ausfällen führen. Damit schaffen wir die Grundlage für eine sicherere, wirtschaftlichere und ressourcenschonendere Energieversorgung der Zukunft«, sagt Dr. Volker Naumann, Projektleiter am Fraunhofer IMWS. Für »ALIVE« werden die neuen Methoden zunächst an Testsystemen erprobt. Dazu erzeugen die Forschenden gezielt typische Defekte und Alterungserscheinungen, um die Leistungsfähigkeit der Verfahren systematisch zu untersuchen. Anschließend erfolgen Messungen an realen Anlagen und unter echten Betriebsbedingungen. Auf diese Weise soll nachgewiesen werden, dass die Technologie auch außerhalb kontrollierter Laborumgebungen zuverlässig funktioniert und in der Praxis einen Mehrwert bietet.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der intelligenten Auswertung der gewonnenen Daten. Mithilfe neuer Analyseverfahren sollen Schäden nicht nur erkannt, sondern auch bewertet und verschiedenen Fehlerklassen zugeordnet werden können. Die Forschenden arbeiten hierzu an automatisierten Verfahren, die eine schnelle und nachvollziehbare Bewertung von Anlagendaten ermöglichen. Langfristig entsteht dadurch die Grundlage für eine sogenannte vorausschauende Wartung. Anstatt Bauteile vorsorglich nach festen Intervallen auszutauschen, können Wartungsmaßnahmen gezielt dann durchgeführt werden, wenn tatsächlich ein Handlungsbedarf besteht.
Dies bietet zahlreiche Vorteile: Die Betriebssicherheit von Energieanlagen steigt, ungeplante Ausfälle können reduziert und Wartungskosten gesenkt werden. Gleichzeitig werden wertvolle Ressourcen geschont, da Komponenten länger genutzt und nur bei Bedarf ersetzt werden. Anwender profitieren von einer höheren Verfügbarkeit ihrer Anlagen und einer besseren Planbarkeit von Instandhaltungsmaßnahmen. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse können künftig Netzbetreibern, Energieversorgern und Betreibern von Energieerzeugungs- und -Speicheranlagen helfen, ihre Systeme zuverlässiger, wirtschaftlicher und nachhaltiger zu betreiben. Gleichzeitig werden die Grundlagen für neue Dienstleistungen im Bereich der digitalen Anlagenüberwachung und zustandsorientierten Instandhaltung geschaffen.
(8. September 2026)