REPORT. Kein nennenswerter Unterschied im Jahresertrag. Ertragsmessungen an PV-Modulen mit einem Neigungswinkel von 25 und 12

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1 T 7 / 2010 ECNr. REPORT Kein nennenswerter Unterschied im Jahresertrag mit einem Neigungswinkel von 25 und 12

2 T EC mit einem Neigungswinkel von 25 und 12 mit einem Neigungswinkel von 25 und 12 Die Versuchsobjekte: monokristalline Module vom Typ ANTARIS ASM veröffentlichte das TEC-Institut für technische Innovationen einen Bericht mit dem Titel Höhe des Energieertrags von Photovoltaikmodulen unter verschiedenen Neigungswinkeln und Ausrichtungen (auf: Diese Untersuchungen wurden an sogenannten herunterskalierten Aufbauten mit Kleinstmodulen durchgeführt. Nach der Veröffentlichung wurde von verschiedenen Seiten angefragt, ob wir Teile der damaligen Untersuchungen mit handelsüblichen Modulen im Netz-Einspeisebetrieb wiederholen könnten. Daher entschlossen wir uns, eine Testreihe über mindestens 1 Jahr durchzuführen. Als Versuchsobjekte wählten wir monokristalline Module vom Typ ANTARIS ASM 180. Jeweils zwei dieser Module wurden zu je einem Mini-String verschaltet. Über je einen passend dimensionierten Wechselrichter erfolgte die Einspeisung ins Strom-Netz. Das eine Modulpaar wurde unter einem Neigungswinkel von 25, das andere Paar unter einem Neigungswinkel von 12 auf Flachdach-Trägersystemen montiert und jeweils exakt nach Süden ausgerichtet (siehe auch Abb. 1). Für jedes PV-Modulpaar wurden gleichstromseitig Gleichstrom und Gleichspannung erfasst. Daraus ließen sich Leistung und Ertrag berechnen. Der Messtakt betrug 1 Minute. Weiterhin wurde auf gleiche Bedingungen der beiden Messaufbauten (z.b. gleiche Kabellängen, gleiche Messdaten-Erfassung, etc.) geachtet. Wie in der Photovoltaik üblich, bezieht sich der ermittelte Ertrag auf das kwp in unserem Falle auf das geflashte kwp. Deshalb wurden alle Module auch einer Flash-Messung (unter STC) unterzogen. Abb. 1: 25 und 12 Aufbauten 2 TEC-Report Nr. 7 / 2010

3 Unterschiedlicher Ertrag abhängig vom Neigungswinkel und jahreszeitlich bedingtem Sonnenstand Die Monate März 2010 bis Mai 2010 wurden zusätzlich in das Diagramm mit aufgenommen, um den weiteren Trend darzustellen. Sie spielen bei der Ermittlung des Jahresertrages keine Rolle. Der Zeitraum der Untersuchungen erstreckte sich über 15 Monate von März 2009 bis Mai 2010, die Monatserträge sind in Abb. 2 dargestellt. Als Ertragssumme für 1 Jahr ( bis ) ergab sich für: Modulpaar mit 25 -Neigung: 901,36 kwh/kwp Modulpaar mit 12 -Neigung: 853,24 kwh/kwp Das Modulpaar mit 12 Neigung erzielt 94,7 % des Ertrages des Modulpaares mit 25 Neigung. Hierbei ist zu beachten, daß die verwendeten Kleinwechselrichter der beiden Modulpaare, Wirkungsgrade von ca. 89% haben. Dies ist typisch für Kleinwechselrichter. Wären die Module in größeren Anlagen mit größeren Wechselrichtern betrieben worden (Wechselrichterwirkungsgrade von ca. 97%), so wären auch die Erträge beider Modulpaare entsprechend höher. Auch in diesem Fall würden die Module mit 12 Neigung, 94,7% des Ertrages der Module mit 25 Neigung erzielen. Vergleich: Monatsertrag pro geflashtes kwp (kwh/kwp) bei 12 - und 25 - Neigung März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Januar Februar März April Mai Ertrag pro geflashtes kwp (kwh/kwp) Abb.2: Monatserträge der 25 - und 12 -Aufbauten Monat 25 Neigung 12 Neigung TEC-Report Nr. 7 /

4 T EC mit einem Neigungswinkel von 25 und 12 Exemplarisch für die verschieden hohen Sonnenstände der einzelnen Jahreszeiten und der davon abhängigen Erträge, zeigt z.b. Abb. 3 bei nahezu höchstem Sonnenstand die Tageskurven vom 16. und 17. Juni. Beide Tage waren abwechselnd sonnig und bewölkt. Die Kurven der 25 und 12 geneigten Module sind quasi identisch, sowohl bei vollem Sonnenschein, als auch bei Bewölkung. PV-Module mit 25 und 12 Neigung, jeweils 2 Module in Reihe, Wechselrichterbetrieb Uhrzeit :51:57 10:44:57 11:37:57 12:30:57 13:23:57 14:16:57 15:09:57 16:02:57 16:55:57 17:48:57 18:41:57 19:34:57 20:27:57 21:20:57 22:13:57 23:06:57 23:59:57 0:52:57 1:45:57 2:38:57 3:31:57 4:24:57 5:17:57 6:10:57 7:03:57 7:56:57 8:49:57 9:42:57 10:35:57 11:28:57 12:21:57 13:14:57 14:07:57 15:00:57 15:53:57 16:46:57 17:39:57 18:32:57 19:25:57 20:18:57 21:11:57 Abb.3: Tageskurven im Juni 2009 Datum 25 Neigung 12 Neigung 4 TEC-Report Nr. 7 / 2010

5 Auf Abb. 4 mit der Tageskurve von März 2009 ist deutlich zu erkennen, dass an trüben Tagen die Kurven der 25 - und 12 - Neigungen übereinstimmen. An sonnigen Tagen liegt die Leistungskurve der 25 -geneigten Module deutlich über den Modulen mit 12 -Neigungswinkel. PV-Module mit 25 und 12 Neigung, jeweils 2 Module in Reihe, Wechselrichterbetrieb Uhrzeit :00:41 5:56:41 6:52:41 7:48:41 8:44:41 9:40:41 10:36:41 11:32:41 12:28:41 13:24:41 14:20:41 15:16:41 16:12:41 17:08:41 18:04:41 19:00:41 19:56:41 20:52:41 21:48:41 22:44:41 23:40:41 0:36:41 1:32:41 2:28:41 3:24:41 4:20:41 5:16:41 6:12:41 7:08:41 8:04:41 9:00:41 9:56:41 10:52:41 11:48:41 12:44:41 13:40:41 14:36:41 15:32:41 16:28:41 17:24:41 18:20:41 Abb. 4: Tageskurven der Tag- und Nachtgleiche am 21. und 22. März 2009 (entspräche auch dem 21. und 22. September 2009). Datum 25 Neigung 12 Neigung TEC-Report Nr. 7 /

6 T EC mit einem Neigungswinkel von 25 und 12 Zum Zeitpunkt des niedrigsten Sonnenstandes (Wintersonnenwende) auf Abb. 5 zeigt sich, dass an trüben Tagen die beiden Kurvenverläufe ebenfalls identisch sind, an sonnigen Tagen liegt der 25 -Aufbau aber ca. 35% (im Maximum) über dem 12 -Aufbau. Nicht nennenswerter Unterschied im Jahresertrag Der 12 -Aufbau erzielte 94,7% der Energiesumme des 25 -Aufbaus während der ersten 12 Monate (siehe auch Abb. 2). Das entspricht recht genau dem Tabellenwert, der zu erwarten war. In den Sommermonaten (sowie im späten Frühling) waren die Erträge PV-Module mit 25 und 12 Neigung, jeweils 2 Module in Reihe, Wechselrichterbetrieb Uhrzeit :00:13 5:56:13 6:52:13 7:48:13 8:44:13 9:40:13 10:36:13 11:32:13 12:28:13 13:24:13 14:20:13 15:16:13 16:12:13 17:08:13 18:04:13 19:00:13 19:56:13 20:52:13 21:48:13 22:44:13 23:40:13 0:36:13 1:32:13 2:28:13 3:24:13 4:20:13 5:16:13 6:12:13 7:08:13 8:04:13 9:00:13 9:56:13 10:52:13 11:48:13 12:44:13 13:40:13 14:36:13 15:32:13 16:28:13 17:24:13 18:20:13 Abb.5: Tageskurven kurz nach der Wintersonnenwende Datum 25 Neigung 12 Neigung 6 TEC-Report Nr. 7 / 2010

7 beider Aufbauten quasi gleich. Während der restlichen Monate des Jahres (Spätherbst, Winter, zeitiges Frühjahr) lag der 25 - Aufbau an sonnigen Tagen zwar deutlich vor dem 12 -Aufbau, da aber in unseren Breiten in der Zeit von November bis März in der Regel trübes Wetter herrscht, wirkte sich dieser Minderertrag des 12 -Aufbaus gegenüber dem 25 -Aufbau im Jahresertrag kaum aus (siehe Abb. 2, 3, 4, 5). Einen Vorteil gibt es Ein erheblicher Vorteil liegt darin, dass auf Flachdächern bei einer 12 -Aufständerung das Dach wesentlich dichter mit Modulen belegt werden kann als bei einer 25 -Aufständerung die Abstände zwischen den einzelnen Modulreihen halbieren sich, der Energieertrag erhöht sich wesentlich, da der Schattenwurf der aufgeständerten Module geringer ausfällt. Zukunftspläne Im Verlauf der letzten Monate erhielten wir zahlreiche Anfragen und Vorschläge, auch andere Ausrichtungen als die Südausrichtung unter Real-Bedingungen, also Einspeisebedingungen, zu untersuchen. Darauf aufbauend läuft seit einigen Monaten eine Messreihe, die Ertragsunterschiede bei westlicher Ausrichtung gegenüber Südausrichtung im Netz-Einspeisebetrieb ermittelt. Über die Ergebnisse informieren wir Sie in einem der nächsten TEC-Reporte. Das verwendete Test-Equipment Gerät: Typ: Hersteller/Lieferant: Mulitmeter Fluke 45 Fluke Multimeter Fluke 89IV Fluke Wechselrichter Soladin 600 Mastervolt Selbst. Freischaltstelle ENS 26 UfE Messrechner GX260 Dell Software MS Visual Basic 6.0 Microsoft Software MS Excel 2003 Microsoft PV-Module ASM 180 ANTARIS TEC-Report Nr. 7 /

8 Dipl.-Ing. (FH) Eberhard Zentgraf TEC-Institut für Technische Innovationen GmbH & Co. KG T EC Am Heerbach Waldaschaff Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) info@tec-institut.de Internet: TR