Schwachlichtverhalten erklärt
Die zunehmende Bedeutung immer höherer Energieerträge von Solarmodulen hat zu der Verwendung eines neuen Begriffs in unserer Branche geführt, den Sie sicher bereits in etlichen Präsentationen und Datenblättern wahrgenommen haben: „Schwachlichtverhalten“ Mit diesem Beitrag möchten wir unseren Lesern ein besseres Verständnis dieses Phänomens ermöglichen.

Die Grenzen der STC-Werte, um das Verhalten eines Solarmoduls zu beurteilen
Die Nennleistung eines Solarmoduls wird durch das Testen des Solarmoduls unter Standard-Testbedingungen bestimmt. Die Bedingungen sehen wie folgt aus:
– 1000 W / m² Einstrahlung
– atmosphärische Masse: 1.5G
– Temperatur: 25 ° C

 

Wie bei jedem Test ist eine Bewertungsgrundlage nötwendig, um einen Standard zu definieren und vergleichbare Daten zu erhalten. Es ist aber auch wichtig die Grenzen des Potentials eines Tests zu verstehen, insbesondere im Vergleich zu den Außenbedingungen im Feld.
Die jüngsten Fälle in der Automobilindustrie haben uns vor Augen geführt wozu die Unterschiede von Testbedingungen zu realen Bedingungen führen können, in diesem Fall in Bezug auf die C02-Emissionen.

 

Der Tests mit STC-Bedingungen ist auf jeden Fall durch das eingestellte Bestrahlungs-Level beschränkt. Die Module werden unter 1000 W / m² getestet, während sie unter realen Bedingungen unter einer weiten Bandbreite von Bestrahlungsstärken innerhalb des Jahres betrieben werden. Dies ist in der folgenden Grafik am Beispiel Paris dargestellt.

 

Die Unterschiede können zu bis zu 10% Abweichungen in den jährlichen Energieerträgen führen.

Grunow et al.

Darüber hinaus wird angenommen, [2], dass die Moduleffizienz bei geringen Bestrahlungsstärken der Haupttreiber für die Abweichungen des Modulverhaltens innerhalb einer PV-Anlage ist. Ein Grund, warum das Phänomen pft falsch verstanden wird.

 

Low-Light-Verhalten in der Praxis
Der Begriff Schwachlichtverhalten soll die Lücke füllen und mehr nutzbaren Input bringen, um das zu erwartende Output einer Solaranlage unter verschiedenen Einstrahlungswerten, die den Energieertrag und die finanzielle Profitabilität zweifellos beeinflussen werden, zu prognostizieren.

 

Während wir wissen, dass die Erträge eines Solarmoduls fast linear mit der Abnahme der Bestrahlungsstärke fallen und dass die Spannung einer logarithmischen Abnahme folgt, ist es aber so, dass sich nicht alle Module gleich verhalten.

 

Die folgende Grafik stellt eine von Sunpower im Jahre 2013 in Auftrag gegeben Studie vor und bietet eine gute visuelle Darstellung der zu beobachtenden Unterschiede. Die Effizienz von Solarzellen, also die Fähigkeit Sonnenstrahlen in Strom zu verwandeln variiert mit der Betrahlung.

Der Vorteil dieser Art von Studie ist, dass sie auch zeigt, dass es bequem ist zu glauben, dass ein Solarmodul wie das andere ist, abgesehen von seinem Preis, dies aber sicher zu stark vereinfacht sein.

 

Woher kommt das?

Das Schwachlichtverhalten wird vor allem durch die existierenden Innenwiderstände im Solarmodul bestimmt – darunter der Shuntwiderstand (RSH) und der Serienwiderstand (RS). Beide beeinflussen den Füllfaktor (FF) vom Modul und somit die Modulleistung. Leistungsverluste aufgrund von Shunts (RSH) sind auf Fertigungsfehler im Silizium-Basismaterial zurückzuführen. Serienwiderstände resultieren aus dem Stromfluss durch das Silizium, die Kontaktierung zwischen Silizium und Metallverbinder, und durch die Zellverbinder, die den Strom nach außen führen

 

Es gibt nicht das eine Schwachlichtverhalten
Schwachlichtverhalten variiert je nach Zelltyp und von Zelllieferant zu Zellliefernat, auch bei dem gleichen Zelltyp [2]. Die Unterschiede können zu bis zu 10% Abweichungen in den jährlichen Energieerträgen führen.
Die Sicherstellung der Konsistenz durch die Auswahl und Lieferung von Materialien ist auch die Herausforderung für den Hersteller.

 

Die Konsequenz für Projektentwickler: verlasse dich auf die Datenblätter
Die erste Implikation für Projektentwickler ist, dass zwei ähnliche Datenblätter von zwei verschiedenen Herstellern nicht notwendigerweise die gleichen Energieerträge implizieren.

 

Dies führt zu der zweiten Konsequenz, die eine Herausforderung darstellt: die Simulation der Energieproduktion. Es gibt einen bunten Blumenstraus von Software auf dem Markt, die Installateuren und Projektentwicklern helfen sollen, die Stromproduktion von Solarprojekten zu beurteilen. Da aktuelle Software-Modelle mit Standard-Ableit- und Vorwiderstandsmodelle arbeiten, können sie die Unterschiede in den Ertragskurven zwischen den Modulen verschidener Herstellern nicht berücksichtigen.

 

So kann man sicher davon ausgehen, dass es eine gute Option für diejenigen, die PV-Projekte planen, darstellt, zunächst Informationen von Ihrem Modullieferanten rund um das Schwachlichtverhalten und die Energieerträge ihrer Produkte zu erfragen. So können Ihnen die eigene Praxiserfahrung auf dem Feld und Test-Vergleiche helfen, mehr Wissen und Verständnis aufzubauen und Ertragserwartungen realitätsnah zu kalkulieren.

 

 

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Sources

[1]: Roberto S. Faranda, Hossein Hafezi, Sonia Leva, Marco Mussetta and Emanuele Ogliari, The Optimum PV Plant for a Given Solar DC/AC Converter, 2015, Energies

 

[2]: ]: P. Grunow, S. Lust, D. Sauter, V. Hoffmann, C.Beneking, B.Litzenburger, L. Podlowski, Weak light performance and annual yields of PV modules and systems as a result of the basic parameter set of industrial solar cells, 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 7-11 June 2004, Paris, France