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Messgenauigkeit für Photovoltaik-Module

20.06.2018Köln

Prüfung Solarmodule

Verlässliche Renditen für Solarkraftwerke können nur durch hochpräzise Leistungsmessungen an Photovoltaik (PV)-Modulen ermittelt werden. Eine geringe Messungenauigkeit ist dafür Voraussetzung. „Die akkreditierten Labore von TÜV Rheinland erreichen eine Messunsicherheit von unter +/-1,5 Prozent bezogen auf die gemessene Leistung von PV-Modulen“, erklärt Dr. Werner Herrmann, Senior Experte bei TÜV Rheinland.

Die Leistungseigenschaften von PV-Modulen werden in akkreditierten Laboren beispielsweise auf der Basis einer statistisch relevanten Stichprobe überprüft. Dabei entscheidet das Prüfergebnis über Vertragserfüllung oder zu verhandelnde Lieferpreise. Je geringer die Labor-Messunsicherheit ist, umso genauer kann die Rendite berechnet werden und umso geringer ist das Risiko von Mindererträgen.

Bei einer großen Solaranlage kann ein Prozent Fehleinschätzung durch ungenaue Messwerte bei der Ertragsbestimmung über die Laufzeit von 20 Jahren Millionen-Beträge ausmachen. Beispiel: eine 50 MW Solaranlage in Südeuropa. Eine Messungenauigkeit von nur einem Prozent kann zu einem monetären Ertragsunterschied von mehr als 300.000 Euro pro Jahr führen (basierend auf einer Einspeisevergütung von 0,05 € / kWh), der etwa einem Prozent entspricht.

„Messunsicherheiten können nie pauschal angegeben werden. Sie sind von der Technologie des PV-Moduls abhängig“, betont Herrmann. Für hochpräzise Messungen ist neben der genauen Bestimmung von Temperaturkoeffizienten auch eine Messung der spektralen Empfindlichkeit notwendig. Eine solche PV-Modul-Kalibrierung bedeutet einen hohen Aufwand und ist daher nicht für jede Einzelmessung von PV-Modulen realisierbar. Werden große Stichproben vermessen, kalibrieren Experten in der Regel ein Referenzmodul und weitere PV-Module relativ zu diesem gemessen. Wichtig: eine verlässliche Reproduzierbarkeit der Messung.

Mehr Sicherheit für Hersteller und Investor

Werden Referenzmodule, mit denen der Hersteller seine Sonnensimulatoren in der Produktion einstellt, durch TÜV Rheinland vermessen, kann die Nennleistung der PV-Module aus der Produktion präziser ausgewiesen werden. Genauere Leistungswerte und eventuell sogar geringere Risikozuschläge zur Erfüllung von Leistungszusagen erhöhen den Preis der PV-Module. Toleranzen sind zudem notwendiger Bestandteil von Leistungsangaben in internationalen Ausschreibungen.

Die Reduzierung der Messunsicherheit für die Leistungsbemessung von Solarmodulen erfordert tiefgehendes technisches Know-how, hochwertiges und regelmäßig kalibriertes Equipment sowie eine Justierung vieler einzelner Stellschrauben. Beispielsweise ist die regelmäßige Überprüfung der Lichteigenschaften der im Labor eingesetzten Sonnensimulatoren eine wichtige qualitätssichernde Maßnahme.

In der Verkettung von Einflussgrößen auf ein Messergebnis müssen mehr als 90 verschiedene Messunsicherheitsbeiträge zusammengeführt werden. Temperaturfühler, Einstrahlungssensoren, Strom- und Spannungsmesseingang, Lichtqualität und Umgebungsbedingungen wie auch die technologieabhängigen Einflüsse bei den PV-Modulen werden betrachtet und mit Messunsicherheitsbeiträgen versehen. Zu weiteren Einflussgrößen zählen die zeitliche Dynamik der Strom-Spannungsmessung, die Temperatur- und Einstrahlungskorrektur der Messkurve auf die Nennwerte bei Standard-Testbedingungen (STC), Wiederholgenauigkeiten oder die spektrale Empfindlichkeit der PV-Module. „Geräte- und verfahrenstechnische Faktoren werden in unserer Betrachtung extrem scharf aber auch sehr konservativ bewertet. Hinzugerechnet wird ein externer Unsicherheitsbeitrag für die Primärkalibrierung der verwendeten Referenzzellen bei der Physikalisch Technischen Bundesanstalt“, bestätigt Dr. Werner Herrmann, Experte im Bereich Sonnensimulator-Messtechnik.

Eine genaue Messunsicherheitsbetrachtung ist eine komplexe Aufgabe, bei der TÜV Rheinland PV-Modulhersteller unterstützt und Vertrauen in die Datenblattangaben fördert – zugunsten der Investoren.

Kontakt für Journalisten: Nicole Krzemien
+49 0221 806-4099
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