Live aus dem Kloster Banz: Versteckte Fehler finden und beheben

(Source: Photovoltaik, 2015-03-06)

Forscher vom ZSW konnten das PID-Problem vom Feld ins Labor holen, um Heilungschancen für Solarparks zu untersuchen. Der Münsteraner Solarprofessor Konrad Mertens und Matthias Diehl aus Rüsselsheim entwickelten eine erschwingliche Elektrolumineszenz-Kamera für mobilen Einsatz. Damit lassen sich heikle Fehler im Modulfeld mit geringem Aufwand genau orten. Vor versteckten Hagelschäden warnt Marc Köntges vom ISFH.
Potenzialinduzierte Degradation (PID) ist ein noch immer nicht ganz verstandenes Problem. Moduleigenschaften, Wechselrichterkonzept und Witterungsbedingungen führen bei machen Photovoltaikanlagen zu erheblichem Leistungseinbruch um bis zu 80 Prozent. Bei manchen Modulen kann durch Erdung eines Pols auf der Gleichstromseite oder durch nächtliches Anlegen einer Spannung der Effekt wieder rückgängig gemacht werden.
Peter Lechner vom ZSW Stuttgart hat im Feld untersucht, unter welchen Bedingungen PID auftritt und wie es abläuft. Diese Abläufe lassen sich jetzt im Labor nachbilden, um Module unter wechselnden und realitätsnahen Bedingungen zu prüfen. Dabei lässt sich unter verschiedenen herausfinden, wie stark ein Modul betroffen ist. Untersucht wird aber auch mit welchen Maßnahmen ein Solarpark saniert werden kann und wie gut und bei welchen Modulen diese Maßnahmen wirken.

Gute Einblicke durch EL-Aufnahmen

Ob eine Anlage von PID betroffen ist, ließe sich gut mit Elektrolumineszenz (EL) sichtbar machen. Bisher mussten Module demontiert werden, um diese Methode mit sehr teuren Spezialkameras in Labors oder Messwagen durchzuführen. Konrad Mertens von der FH Münster zeigte die Möglichkeit, mit einer umgebauten Spiegelreflexkamera Anlagen vor Ort zu untersuchen. „Das Bild ist etwas unscharf, aber Fehler sind zu sehen.“
Bei den Fehlern handelt es sich beispielsweise um Risse in den Solarzellen, die zu Leistungseinbußen führen. Defekte Bypassdioden lassen sich sogar genau lokalisieren, genauso wie Hotspots. „Bei einer Dachanlage konnte trotz Ertragseinbußen keine Fehlerursache ermittelt werden. Mit unserer EL-Kamera fanden wir fehlerhafte Zellverbinder“, so Mertens, dessen Team sogar den Umbau handelsüblicher Kameras zu Selbstkosten von 300 Euro anbietet. Er sieht diese Methode als künftigen Standard für Vor-Ort-Anlagenchecks neben Kennlinenmessung und Thermografie.

Schnelle Diagnose nach Hagelschlag

Ein konkretes Anwendungsfeld für Mertens EL-Kameras könnte die verstärkte Untersuchung von Hagelereignissen werden. Marc Köntges vom ISFH in Emmerthal hat mit dem TÜV Rheinland und weiteren Partnern herausgefunden, dass Hagelkörnern mit drei bis vier Zentimetern Durchmesser die Glasscheibe zwar unbeschädigt lassen, in den Solarzellen aber Risse verursachen.
Gutachter täten sich bisher schwer, diese Fehler zu finden. Bei mehr als jedem zweiten Hagelereignis schlagen Körner dieser Größe auf. „Der direkte Leistungsverlust von ein bis drei Prozent lässt sich an der Anlage nicht messen, aufgrund der Messfehler“, sagt Köntges. Auf den Ertrag wirkt er sich dennoch aus. Labortests zeigen, dass Doppelglasmodule mit zwei 3,2 Millimeter dicken Scheiben den besten Schutz bieten. Bei Glas-Folie-Modulen seien Vier-Millimeter-Gläser besser als die dünneren 3,2-Millimeter-Scheiben.

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