Kurzfassung des Vorhabens

Photovoltaikgeneratoren werden für mehrere Jahrzehnte betrieben. Dabei gilt für die Module eine lineare Leistungsgarantie der Hersteller, die nach zehn Jahren noch eine Modulleistung von 90 Prozent und nach 20 Jahren noch 80 Prozent der ursprünglichen Nennleistung versprechen. Je nach Anlagenauslegung und Modultechnologie kann die Systemspannung des Photovoltaikgenerators zu potentialinduzierter Degradation (PID) führen. Diese Leistungsabnahme kann nicht durch einfache Messungen mittels Multimeter im freien Feld nachgewiesen werden. Für eine aussagekräftige und reproduzierbare Analyse der Modulparameter muss eine Strom-Spannungs-Kennlinie im Labor bei Standardtestbedingungen (1000 W/m², 25 °C, AM1,5) aufgenommen werden. An der Hochschule Nordhausen kommt dafür ein LED-Sonnensimulator zum Einsatz (Abb. 3). Innere Schäden der Module wie Zellrisse und inaktive Zellbereiche können nur mittels spezieller bildgebender Verfahren wie Infrarot-Thermographie (Abb. 1) oder Elektrolumineszenz (Abb. 2) sichtbar gemacht werden. All diese Messungen im Labor durchzuführen, erfordert die Demontage, den Transport und die Handhabung aller einzelnen Module, wodurch hohe Kosten anfallen und viel Zeit benötigt wird.

Ziel des Projekts PV-FeldLab ist es, ein Gesamtkonzept zu erstellen, nach dem all diese Messungen an Großanlagen direkt vor Ort auf dem Feld durchgeführt werden können. Dabei soll die Genauigkeit von Labormessungen erreicht werden. Durch Weiterentwicklung der in IEC 61853 gegebenen Ansätze für Feldmessungen von Einzelmodulen wird eine Methode für die Vermessung ganzer Strings entwickelt. Hierbei wird der von der Hochschule Coburg mitentwickelte Sebstreferenzierungsalgorithmus (SRA) von der Verwendung bei Einzelmodulen auf die Verwendung bei Modulstrings weiterentwickelt.

Die Alterung verschiedener Modultechnologien verläuft sehr unterschiedlich. An der Hochschule Nordhausen wird mit Hilfe beschleunigter Alterungstests in der Klimakammer (Abb. 4) das Alterungsverhalten unterschiedlicher Modultechnologien analysiert. Die unter Laborbedingungen ermittelten Alterungsparameter werden mit Hilfe von Freifeldmessdaten in ein Alterungsmodell überführt. Die Ergebnisse der Messkampagne dienen zum einen der Lebensdauerprognose und zum anderen um das Messkonzept zur Erkennung degradierter Module zu schulen. Im Projektverlauf wird eine Vielzahl an Modultechnologien für das Anlernen des Messverfahrens verwendet, um einen zuverlässigen Einsatz des Messverfahrens an möglichst vielen Anlagentypen zu gewährleisten.

(Bearbeitung Hochschule Nordhausen: Amélie Oberdorfer, Lukas Gerstenberg, Sebastian Voswinckel, Viktor Wesselak; Bearbeitung Hochschule Coburg: Bernd Hüttl, Samuel Schneider)

Wir danken dem deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Finanzierung des Projekts „PV-FeldLab“ im Rahmen des Förderprogramms Forschung an Fachhochschulen unter dem Förderkennzeichen FKZ 13FH600IB6 (2018-2022).