Potentiale bewerten – Labor für regenerative Energien

Auswertung von Langzeittests an 4 Photovoltaikgeneratoren

laemmel_tip_01Die FH Frankfurt betreibt seit einigen Jahren verschiedene, um genau zu sein 4, Photovoltaikgeneratoren. Auf dem 11. TIP Dialog Forum stelle Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Lämmel die Testergebnisse der Langzeittests der Anlagen vor. Besonders im Blickpunkt stand das Ziel der Temperaturkoeffizienten und Wirkungsgrade der getesteten Anlagen, auch sollten langzeitliche Veränderungen aufgezeigt werden.

Im 1997 gegründeten Solarlabor der Fachhochschule Frankfurt wurden im Jahr 2002 neben dem Generator mit polykristallinen Siliziummodulen drei weitere Generatoren mit Dünnschichttechnologien aufgebaut. Diese Anlagen sind mit CIS-Modulen der Würth Solar GmbH, mit CdTe-Modulen der ANTEC Energy GmbH bzw. mit amorphen Siliziummodulen von Kaneka/IBC bestückt. Neben der Möglichkeit zur Bestimmung bekannter Anlagenkriterien wie Ertrag und Performance Wirkungsgrade von 1997 bis 2006 (pSi – polykristallines Silizium) auf eine Modultemperatur von 25° C laemmel_tip_03umgerechnetRatio ist es das Ziel, insbesondere die Parameter der Generatoren
wie Temperaturkoeffizienten und Wirkungsgrade aus Feldmessungen heraus zu bewerten, ohne die Anlagen abschalten zu müssen. Dabei reicht die Bestimmung von Bestrahlungsstärke, Spannung, Strom und Modultemperatur aus, um die oben genannten Parameter zu berechnen.

Zur Auswertung der umfangreichen Datenbank mit ca. 12,5 Mill. Messwerten dient das Programm MULTISOL , das die Daten direkt über das Internet von den Messwerterfassungssystemen des Solarlabors übernimmt und automatisch in selbst angelegten Ordnern und in der Datenbank ablegt. Ziel ist die Bestimmung der Temperaturkoeffizienten von Spannung, Strom, Leistung bzw. des Wirkungsgrades der Generatoren unter Betriebsbedingungen.

MULTISOL ermöglicht es, die dafür erforderlichen Daten für einen wählbaren Zeitbereich, der sinnvoller Weise ein Jahr beträgt, darzustellen. Dazu werden die Fünf-Minuten-Mittelwerte, im linken Bild als Beispiel für die Leistung, über der Temperatur aufgetragen. Auswahl- und Berechnungskriterien werden vorher in einem Menü festgelegt. MULTISOL berechnet dann die jeweiligen Temperaturkoeffizienten. Diese wurden über alle Betriebsjahre für die 4 Generatoren ermittelt.

laemmel_tip_04Wirkungsgrade der Dünnschichtgeneratoren von 2002 bis 2006 (CIS – Kupfer-Indium-Diselenid; CdTe – Cadmium Tellurid; aSi – amorphes Silizium) auf eine Modultemperatur von 25° C umgerechnet Auf analoge Weise wurden die Temperaturkoeffizienten der Wirkungsgrade aller 4 Photovoltaikgeneratoren mit Hilfe von MULTISOL ermittelt. Damit konnte die Umrechnung der Fünf-Minuten-Werte auf 25°C Modultemperatur vorgenommen und über alle Betriebsjahre bestimmt werden. Dabei wurden nur solche Werte genutzt, bei denen die Einstrahlungsbedingungen einen Betrieb des Wechselrichters im Bereich des maximalen Wirkungsgrades ermöglichten.

Die Auswahl wurde über die MULTISOL-Tagesdiagramme vorgenommen, in denen alle gemessenen und berechneten Werte als Fünf – Minuten-Werte darstellbar sind. MULTISOL erlaubt den Export zu Excel. In diesem Programm wurden die Auswahl der Werte und Umrechnungen vorgenommen und die Diagramme zusammengestellt. Die Zielstellung der Feldmessungen ist es nicht, Laborwerte nachzuvollziehen. Das sollte weiterhin dem TÜV bzw. dafür prädestinierten Instituten überlassen bleiben. Hier geht es vielmehr darum, langzeitige Veränderungen aufzuzeigen. Diese konnten durch die Auswertungen sichtbar gemacht werden bzw. wurde die Konstanz der Parameter bestätigt.

Quelle:
Aus dem Postervortrag auf dem 11. TIP Dialog Forum Frankfurt am Main gehalten von
Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Lämmel
Fachhochschule Frankfurt am Main
Nibelungenplatz 1 60388 Frankfurt

Bei weiterem Interesse oder Rückfragen an Prof. Lämmel: laemmel -AT- fb2.fh-frankfurt.de
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