Praxistest für Photovoltaik-Module: Prüfungen unter realen BetriebsbedingungenZuverlässigkeit und Betriebseigenschaften von Photovoltaik Modulen bestimmen entscheidend die Leistung von Solarstromanlagen. Bisherige Prüfverfahren reichten aber nicht aus, um die Qualität der Module und anderer Komponenten im realen Langzeitbetrieb zu testen, so das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel. Dort füllt man diese Lücke mit einem eigenen Photovoltaik Testlabor.
Photovoltaik-Module wandeln Sonnenlicht in elektrischen Strom um und sind die wichtigste Komponente in Solarstromanlagen. Hersteller und Anlagenbetreiber müssen sicher gehen können, dass die Module ihre Leistungen dauerhaft und zuverlässig erbringen. „Ein Austausch der Module auf Freiflächen, Dächern oder Fassaden ist mit hohem Aufwand und Kosten verbunden“, betont Dr. Philipp Strauß, Bereichsleiter für Anlagentechnik und Verteilungsnetze am IWES. Um dies zu vermeiden, müssten ihre Eigenschaften unter realistischen Betriebsbedingungen und über einen langen Zeitraum geprüft werden.
„In unserem Photovoltaik Testlabor messen wir Photovoltaik Module unter realen Wetterbedingungen im Freiland“, erklärt Strauß. Für gebäudeintegrierte Photovoltaik Systeme stehen auf dem Testgelände in Kassel Musterdächer für die Analyse zur Verfügung. Als Partner des DERlab, des europäischen Exzellenznetzwerks für die Erzeugung Erneuerbarer Energien, können die IWES-Ingenieurinnen und -Ingenieure Modultests auch weltweit und unter extremen Klimabedingungen durchführen. Ebenso sind mit mobilen Messstationen Prüfungen direkt vor Ort möglich, um gezielt spezifische Eigenschaften zu untersuchen.
„Unsere Kunden erhalten nicht nur umfassend Kenntnis über die Performance ihrer Module“, sagt der Leiter des Testlabors, Peter Funtan. „Wir vergleichen die gemessenen Erträge auch mit Referenzmodulen und können Mängel sehr früh erkennen.“ Die Einflüsse der verschiedenen Belastungen im Outdoor-Bereich auf die Moduleigenschaften werden umfassend analysiert, woraus sich Ansätze für Produktverbesserungen ableiten lassen.
Im Fokus der Prüfungen steht der Energieertrag der Module als für die Endkunden entscheidendes Leistungskriterium. Wichtig sind aber auch thermische und mechanische Kenngrößen. „Wir testen das ganze Spektrum an Einflussfaktoren und dies über ein oder bei Bedarf auch mehrere Jahre“, erklärt der Laborleiter. Hierzu untersuchen die Expertinnen und Experten zum Beispiel, welche Auswirkungen Temperaturschwankungen, Wetterbedingungen, mechanische Verformungen, Spannungsänderungen, durch Installationsfehler hervorgerufene Rückströme oder auch spezielle Konstruktionen zur Dachintegration auf die Arbeit der Module haben.
„Wir erreichen mit unseren Messungen ein Höchstmaß an Genauigkeit“, versichert Dr. Norbert Henze, am IWES Abteilungsleiter für Anlagen- und Messtechnik. Die Geräte seien nach wissenschaftlichen Erkenntnissen konzipiert und kontinuierlich an die Veränderungen in der Modultechnologie angepasst worden. Für die automatischen Messungen hat das Fraunhofer IWES eine spezielle Messkarte entwickelt. Das so genannte ISET-mpp-meter zeichnet im 15-Sekunden-Takt den Strom und die Spannung im Maximum PowerPoint (MPP), dem Punkt, an dem das Modul seine optimale Leistung erbringt, auf und jede Minute die gesamte Strom und Spannungskennlinie. Die Messunsicherheit liegt deutlich unter einem Prozent.
Neben den Modulen testet das IWES-Labor auch komplette Photovoltaik Anlagen, Anschlussdosen, Verbindungstechnik und weitere Komponenten im realen Einsatz. Vom 6. bis 8. März 2013 stellt sich das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) im Rahmen des 28. Symposiums Photovoltaische Solarenergie in Bad Staffelstein, Kloster Banz vor.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES)