Referent Bernhard Weinreich
Fehlerbewertung
an Modulen
im Feld
mittels
Thermographie
13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“
© 2011 Cartoonist Michael Hüter
28.‐29. Nov 2016 TÜV Rheinland, Köln
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Stand der Technik und Ziele
Entwicklung eines Standards
Thermografische Feldstudie: Erfahrung zur Häufung von Modulfehlern
Ausblick zur Weiterentwicklung des Verfahrens
Zusammenfassung
Inhalt
1 + 1 = 2
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PV-Thermographie ≠ allein “Hot-Spots in Modulen finden”
PV-Thermographie = differenzierendes Analyseinstrument für:
• > 40 x schleichende oder Brandschutz relevante Modulfehler
• Viele Arten von Planungs- und Installationsfehlern,
• Bewertung von Verschmutzung, Gestell-Fehlern, etc.
Langfristige Ziele sind:
• Verbessertes Verständnis von Modulfehlern bis zur
Berechnung von Leistungsverlusten aus Thermogrammen
• Automation der Auswertung
Stand der Technik und Ziele
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• Visualisierung der Klemmpositionen
• Falsch angeschlossene Module im
Leerlauf, Kurzschluss oder mit Verpolung
• Flächig fehlende Gummiauflager zwischen
Modul und Oberprofil; Folge:
Vollständige Deinstallation einer MW -
Anlage zur Wahrung der Modulgarantie
Exemplarische Interpretations- /Planungsfehler
Verschattungen
System – Asymmetrien (Mismatch) z.B.
• wegen variierender Orientierung
• fehlerhafter Systemzusammenstellung:
normale WR mit mehreren MPP-Trackern,
SunPower-Modul, variierende Stranglängen
Exemplarische Installationsfehler
D Azimut
(Reinigungsintervalle)
Exkurs: Beispiele über Modulfehler hinaus
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2011 – Initiierung Normungsprozess durch
Solarschmiede (heute: HaWe Engineering)
© 2015 Cartoonist Michael Hüter
Entwicklung von Richtlinien und Standards
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Motivation: Vergleich PV-Thermo.-Gutachten
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2011 – Initiierung Normungsprozess durch
Solarschmiede (heute: HaWe Engineering)
2013/14 – Start DKE / AK 373.0.30 IR-Messtechnik
2014 – Veröffentlichung der ersten Richtlinie
durch den deutschen Thermografen Verband VATh
2015 – Start IEC 62446-3 – Arbeitskreis
2016 – Entwurfsversionen der DKE: DIN VDE V 0126-23-3
und ggf. noch IEC 62446-3
Normung: Historie und Institutionen
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Kleine PV-Anlagen unter 100 kW 10 kW
PV - Thermografie nur durch Installateur,
lokale Bau- und Elektrothermografen oder
bei konkretem Verdacht kosteneffizient.
Mittlere PV-Anlagen 100 kW – 1 MW 300 kW
PV-Thermo. als zusätzliche Maßnahme
zur Qualitätssicherung immer sinnvoll
Große PV-Anlagen über 1 MW (≙ 2 Hektar) 10 MW
PV-Thermo. auch bei Mehrfachmessungen
über die Anlagen-Lebensdauer immer
wirtschaftlich, auch regelmäßige Prüfungen
Wirtschaftlichkeit zur Anlagengröße
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Darstellung der Ergebnisse:
1 aktives MegaWatt
mit knapp 5.000 Modulen
Leistungsverluste und Mängel
1) knapp 1,5 MW inaktive
Generator-Anteile
2) über 1.500 mangel-
hafte Module …
3) … gefährden die Verfüg-
barkeit von etwa 6 MW
Download der Feldstudie: www.hawe-eng.com
gefährd
en
Fiktive 100 MW Anlage
aus 41 überprüften
MW-Anlagen mit
½ Million Module
Feldstudie Modulfehler 2013: Überblick
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I.
II.
III.
Feldstudie Modulfehler 2013: Folgeentwicklungen
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Tendenz zu häufigeren Degradationen (Bräunungen)
von Rückseitenfolien bei verschiedenen Herstellern
mit möglichen langzeit Risiken
nicht nur für Module mit heißen Zellen
Höherer Anteile defekter Dioden
(niederohmig und durchgebrannt)
(ggf. sowohl durch Überlast wie Blitzschläge
aber auch thermal-run-away)
Höherer Anteil an Anlagen mit PID
Aber über alle erkennbare Fehlerarten
insgesamt Trend zu geringeren
Fehlerquoten bei neueren Modulen
Feldstudie: Zusammenfassung und neue Erkenntnisse
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0
10
20
30
40
50
60
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Modul-Übertemp.
Linear (Modul-Übertemp.)
Modul-STC-Übertemperatur in Kelvin
Mo
du
l-ST
C-L
eist
un
gs-
verl
ust
in W
att
Exempl.: Prognose von
12 Dünnschicht-Modulen
mit Minderleistung und
12 Referenzmodulen aus
einer Thermografie
Bestätigung der Verluste
mittels Kennlinie im Feld
und im Labor
Ausblick Evaluierung: Minderleistung zu DT
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A B C D E F
2 0 0 0 0 0 1
0 3 1 4 3 1 2
2 20 12 12 6 2 3
2 41 43 23 21 2 4
3 25 20 23 22 2 5
3 16 18 27 24 0 6
2 33 40 30 34 0 7
1 29 12 16 10 0 8
0 4 3 1 0 0 9
0 1 0 1 0 0 10
F E D C B A
1 0 0 0 0 0 0
2 0 1 2 1 0 0
3 0 4 5 5 7 0
4 2 13 14 19 13 0
5 1 10 14 13 12 0
6 0 13 15 12 8 1
7 0 10 14 18 14 0
8 0 3 7 7 6 0
9 0 0 1 2 0 0
10 0 0 0 0 0 0
Exemplarisch: Häufungs-
verteilung von 600
thermisch aktiven
Zellbrüchen
Vergleich mit Verteilung
der Degradation der
Rückseitenfolien
Vergleich mit simulierter
Druckbelastung; Quelle: ISFH Hameln Kajari-Schröder S.
„Mikrorisse in PV-Modulen unter
mechanischer Belastung“ Vortrag, 26tes
PV-Symposium, Bad Staffelstein 2011
Ein mögliches Fazit:
Übertemperaturen um
AD gehen in der Regel
auch von diesen aus
Ausblick „Big-Data“: 600 Module, aktive Zellbrüche
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Zusammenfassung
PV-Thermographie ist ein wertvolles Instrumment für
viele Fragestellung zu Anlagenbetrieb und Modulqualität,
lässt sich aber nicht plakativ auf ein Argument reduzieren.
Die neuen Regelwerke werden die weitere Akzeptanz erhöhen,
insbesondere im Fall von Reklamationen bei Modulherstellern.
Die Anwendung sollte im Einzelfall auf Basis ökonomischer
Gesichtspunkte entschieden werden.
Wichtige zukünftige Entwicklungen wie bessere Verlust und
Langzeitprognosen sind in Arbeit.
Es gibt viele weitere nutzbare Potentiale beispielsweise in der
statistischen Auswertung bestehender Daten.