Qualitätsanforderungen an PV- Module

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1 Qualitätsanforderungen an PV- Module Willi Vaaßen TÜV Rheinland Immissionsschutz und Energiesysteme GmbH Am Grauen Stein, Köln Tel.: + 49 (0)221/ , Fax + 49 (0)221/ Internet: Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

2 Inhalt Einleitung, Marktüberblick Verschiedene PV-Systeme, Systemvarianten Qualitätskriterien von PV-Modulen Test und Qualifizierung von PV-Modulen Zusammenfassung und Ausblick Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

3 Entwicklung des weltweiten Energiemixes Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

4 Prognose: Entwicklung der weltweit installierten PV - Leistung (Zubau) Jährlicher Zubau (links) Jährliches Wachstum Jährlicher Zubau in MW p Jährliches Wachstum in % Quelle: FAZ vom 7. Aug Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

5 Prognose: Technologische Entwicklung der weltweit installierten PV - Leistung Installierte Leistung in GW p Installierte Leistung [MWp] GW 102 GW 12 GW 35 GW 1 GW 4 GW Jahr kristallines Si Dünnschicht-Module Neue Konzepte Quelle: 5. Nationale Photovoltaik-Tagung ETH Zürich, , Dr. Winfried Hoffmann, Vorstand EPIA, BSW Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

6 Verschiedene PV-Systeme: Inselbetriebssysteme Kleine Hausstromversorgungen Wasserpump- und aufbereitungssysteme TV/ Radio Sendestationen Straßenbeleuchtung, Parkuhren etc. Messsysteme Netzgekoppelte PV- Systeme Systeme für den Konsumerbereich Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

7 Inselbetriebssysteme (i.d.r. mit Speicher) Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

8 Netzgekoppelte Systeme (Anlagenbeispiele Großanlagen) Leipziger Land 5 MWp Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

9 Netzgekoppelte Systeme (Anlagenbeispiele Großanlagen) Mühlhausen 6,3 MWp Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

10 Netzgekoppelte Systeme (Anlagenbeispiele) Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

11 Maximale Erträge netzgekoppelter PV-Anlagen in Mitteldeutschland Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

12 Qualitätskriterien von PV-Modulen Sicher Langlebig, geeignet für die Einsatzbedingungen, geringe Degradation Erfüllung der zugesicherten Eigenschaften insbesondere bezgl. der Nennleistung Geringe Leistungstoleranzen Hoher Energieertrag Geringe Energierücklaufzeit Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

13 Normenkonformität als Qualitätsmaßstab EN IEC 61215, Ed 2 Terrestrische Photovoltaik Module mit Silizium Solarzellen - Bauarteignung und Bauartzulassung Analog: EN IEC für Dünnschicht Module IEC Photovoltaic (PV) module safety qualification Part 1: Requirements for construction Part 2: Requirements for testing (Schutzklasse II Prüfung) Elektrische Sicherheit EN Datenblatt und Typenschildangaben von Photovoltaik-Modulen Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

14 Bauartzertifizierung von PV-Modulen IEC 61215, Ed. 2 (April 2005) Prüfbaum Vorkonditionierung (5 kwh/m²) Visuelle Inspektion, Leistung, Isolation, Leckstrom unter Benässung Elektrische Parameter UV Vorkonditionierung Feuchte-Wärme Test Temp.-Wechsel (200 Zyklen) Aussentest Bypass- Diodentest Temp.-Wechsel (50 Zyklen) Feuchte-Frost Test Anerkennungskriterien: Minderung der Leistung kleiner als 5% (relativ zur Eingangsvermessung) Erhaltung der Isolationsfestigkeit Keine größeren sichtbaren Schäden Hot-Spot Test Prüfung der Anschlüsse Mech. Last Hagelschlag Visuelle Inspektion, Leistung, Isolation, Leckstrom unter Benässung Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

15 Vermessung von PV-Modulen TÜV Sonnensimulatoren Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

16 UV-Vorkonditionierung TÜV Prüfkammer EVA browning Effekte - Dosis UV-A (320 nm nm): > 15 kwh/m² - Dosis UV-B (280 nm nm): = 5.5 kwh/m² - Modultemperatur: 60 C Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

17 Temperatur-Wechseltest Prüfbedingungen 200 (50) Temperaturzyklen von -40 C to 85 C Edition 2: Stromfluss (I MPP ± 2%) durch Prüfmuster (t > 25 C) Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

18 Temperatur-Wechseltest Statistik Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

19 Betriebserfahren Defekte Verbindungen, Lichtbögen Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

20 Feuchte-Wärme Test Prüfbedingungen Prüftemperatur: 85 C ± 2 C Relative Luftfeuchte: 85% ± 5% Prüfdauer: 1000 Std Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

21 Feuchte-Wärme Test Statistik Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

22 Feuchte-Wärme Test Defekte: Delaminierungen Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

23 Feuchte-Wärme Test Defekte: Zellen und Folien Cracking of cells Shifting of cells Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

24 Betriebserfahren Delaminationen Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

25 Hot Spots bei partiellen Abschattungen Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

26 Hot Spot Defekte 326 C C Hot-Spots können starke visuelle Defekte auf Modul Vorder- und Rückseite verursachen. (Temperaturen > 300 C!) Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

27 Mechanischer Belastungstest Testdurchführung 3 Druck-Zug Zyklen: 2400 Pa, 1 Stunde Optional: Letzter Zyklus: 5400 Pa Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

28 Mechanischer Belastungstest Defekte Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

29 Mechanischer Belastungstest Testdurchführung, Fehlerkonstellationen Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

30 Mechanischer Belastungstest 5400Pa empfehlenswert Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

31 Hagelschlagprüfung Testdurchführung Hagelschlag auf 10 versch. Positionen: Geschwindigkeit: Durchmesser: 23 m/s 2,5 cm Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

32 Bauartzertifizierung von PV-Modulen (Sicherheitsprüfung) IEC Sichtprüfung Leistungsmesssung (IEC 61215, IEC Modulbruchprüfung Feuertest Isolationsprüfung Bypass Dioden Test Komponententests Folie Vereinfachter Prüfbaum Rückstromprüfung Berührungsprüfung Temperatur test Erdungskontinuitätstest Kabelverrohrungsbiegeprüfung Teilentladungsprüfung Anschlussdose Vorkonditionierungstest: entsprechend IEC (ed2 2005), IEC Anschlussdosenausschlagprüfung Berührungsprüfung Kratzprüfung Stoßspannungstest Sichtprüfung Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

33 Bauartzertifizierung von PV-Modulen (Sicherheitsprüfung) IEC Sichtprüfung Leistungsmesssung (IEC 61215, IEC Modulbruchprüfung Feuertest Isolationsprüfung Bypass Dioden Test Component tests foil Erdungskontinuitätstest Temperatur test Teilentladungsprüfung junction box Vorkonditionierungstest: entsprechend IEC (ed2 2005), IEC Berührungsprüfung Kratzprüfung Rückstromprüfung Berührungsprüfung Anschlussdosenausschlagprüfung Kabelverrohrungsbiegeprüfung Stoßspannungstest Kriechstrom-prüfung unter Benässung Sichtprüfung Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen Modulbruchprüfung

34 Bauartzertifizierung von PV-Modulen (Sicherheitsprüfung) IEC Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

35 Statistik von 12 Jahren Laborprüfungen IEC / IEC Certification rejected 6% Ohne Fehler 49% Zertif. nach Fehler 45% Aktuelle Situation Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

36 Vergleich von Leistungsangaben mit TÜV- Messungen 500,0 400,0 Abweichung [%] 300,0 200,0 100,0 0,0-100,0-200,0-300,0 Toleranzbereich -400,0-500, Anzahl Jahr Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

37 Prüfzeichen, Zertifikat TÜV Rheinland Qualified, IEC Safety tested, IEC Periodic Inspection Power controlled Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

38 Kritische Prüfung von Zertifikaten ist notwendig Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

39 Qualifizierte Installation ist wichtig (Beispiele von Mängeln) Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

40 Zusammenfassung Wesentliches Qualitätsmerkmal für PV- Module ist die Erfüllung von Normen Die Anforderungen der Prüfstandards sind sehr hoch. Von anerkannten Institutionen geprüfte Produkte haben einen hohen Qualitätsstandard. PV- Module weisen häufig Minderleistungen auf. Insbesondere durch neue Marktteilnehmer wird die Qualifizierung und Zertifizierung von PV-Modulen und Komponenten immer wichtiger Kritische Endverbraucher sind wichtiger denn je Die Sicherheit und langjährige Funktion hängt entscheidend von der Qualität der PV-Module und der Installation ab Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Es gibt nichts was es nicht gibt! Fachkongress Zukunftsenergien, Feb 2008, Essen

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