März 2010 REPORT. Dünnschichtmodule überbewertet? Aussagekräftige Untersuchungsergebnisse beim Vergleich von Dünnschicht- und kristallinen Modulen

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1 T März 1 REPORT Dünnschichtmodule überbewertet? Aussagekräftige Untersuchungsergebnisse beim Vergleich von Dünnschicht- und kristallinen Modulen

2 T Aussagekräftige Untersuchungsergebnisse beim Vergleich von Dünnschicht- und kristallinen Modulen Energie-Erträge von kristallinen und Dünnschicht-Modulen im Vergleich Im Rahmen verschiedener technischer Untersuchungen an Photovoltaik-Systemen (PV-Systemen), untersuchte das T-Institut für technische Innovationen die Energie-Erträge von kristallinen und Dünnschicht-Modulen. In der Öffentlichkeit und auch in verschiedenen Fachpublikationen wird besonders der Energie-Ertrag von Dünnschichtmodulen bei Schwachlicht höher eingeschätzt, als der Energie-Ertrag von kristallinen Modulen. Dies erwies sich bei den Tests zumindest für unsere mitteleuropäischen Breitengrade als nicht zutreffend. Die aktuellen Untersuchungen, die diesem T-Report zugrunde liegen, wurden mit handelsüblichen Modulen im Netz-Einspeisebetrieb durchgeführt. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich über ein ganzes Jahr. Da die meisten Interessenten an einer PV-Anlage nur über eine begrenzte (Dach)-Fläche verfügen, bezogen sich unsere Untersuchungen bei allen Modulen auf die gleiche Flächeneinheit von 1 m². Die Module für die Testreihen Es wurden als Dünnschichtmaterialien amorphes Silizium (a-si) und Cadmium-Tellurid (CdTe) verwendet. monokristallin: polykristallin: Dünnschicht: Die Ausnahme machten die Module von hier mussten drei Module in Reihe zum String verschaltet werden, um in den Mpp-Bereich zu gelangen. Die Tests aller Module erfolgten unter gleichen Bedingungen: Unter Realbedingungen auf dem Dach Gleiche Ausrichtung nach Süden Gleicher Neigungswinkel (25 ) Gleiche Kabellängen Montage auf dem gleichen Gebäude Über den Zeitraum von einem Jahr Das Messverfahren Von jedem Modultyp wurden am Eingang des zugehörigen Wechselrichters sowohl Gleichstrom als auch Gleichspannung messtechnisch erfasst und über einen Messrechner auf Festplatte gespeichert. Aus gemessenem Gleichstrom und gemessener Gleichspannung konnte für jeden Modultyp die elektrische Leistung und der elektrische Energieertrag berechnet werden. Der Messtakt betrug 1 Minute. Die Messungen liefen rund um die Uhr über den Zeitraum vom 1. Oktober 8 bis zum 3. September 9, also genau ein Jahr. Somit konnte das Verhalten der Modularten über alle 4 Jahreszeiten hinweg gut beobachtet werden. Fotos von verwendeten Modulen Sharp NU-18 E1 aleo S16 Z-EA75 18 Wp 18 Wp (a-si) 75 Wp Yunnan Tianda TD Kyocera KC 175 SN- 175 M5 175 Wp GHT Wp GS4D (a-si) 4 Wp ANTARIS ASM 175 Tynsolar TYN-18 PC FS Wp 18 Wp (CdTe) 7 Wp Die Vorgehensweise Abb. 1: -Module Bei den aktuellen Testreihen wurden jeweils zwei Module gleichen Typs in Reihe zu einem String geschaltet und über dazu passende Wechselrichter an das Stromnetz angeschlossen. Bei den Wechselrichtern wurde darauf geachtet, dass die Module die Wechselrichter satt im Mpp-Bereich betreiben konnten. 2 T-Report März 1

3 Abb. 2: -Module Abb. 2a: -Module Die Messergebnisse Vor den Auswertungen der Messreihen sind einige Vorüberlegungen nötig: Jedes Hersteller-Datenblatt eines PV-Moduls enthält u. a. die Angabe der Nennleistung und die Außenmaße des Moduls. Daraus lässt sich die Nennleistung pro m² berechnen (siehe Abb. 4). Abb. 3: rechte Reihe: Modul von hinten: Yunnan Tianda-Module Modul von vorne: ANTARIS-Module Datenblatt-Nenn-Leistung pro Quadratmeter Datenblatt-Nenn-Leistung pro Quadratmeter (kwp) monokristalin polykristalin Dünnschicht 136,6 137,1 137,4 137,5 137,7 13,6 61,5 5,6 97,2 Yunnan Tianda TD 175 M5 ANTARIS ASM 175 AI Sharp NU-18 E1 Tynsolar TYN-18 PC Kyocera KC 175 GHT aleo S16 Z-EA75 SNGS-4D39D FS 27 Abb. 4: Datenblatt-Nenn- Leistung pro Quadratmeter T-Report März 1 3

4 T Aussagekräftige Untersuchungsergebnisse beim Vergleich von Dünnschicht- und kristallinen Modulen Sowohl von den monokristallinen als auch von den polykristallinen Modulen wurde in einigen der folgenden Betrachtungen der Mittelwert gebildet, da jede Gruppe untereinander einen relativ kleinen Streubereich hat. Die Dünnschichtmodule wurden aufgrund der höheren Streuung weiterhin einzeln betrachtet. Daraus ergab sich Abb. 5, in welcher der Mittelwert der monokristallinen Module als Bezugswert (also 1%) für die anderen Module genommen wird. Prozentuale Datenblatt-Nenn-Leistungsanteile der verschiedenen Zellenarten, pro Quadratmeter, bezogen auf monokristallin 11 Prozentuale Datenblatt-Nenn-Listungsanteile (%) , 98,7 44,9 36,9 7,9 Mittelwert monokr. Mittelwert polykr. Z-EA75 (a-si) SN-GS-4D39D (a-si) FS 27 (CdTe) Abb. 5: Prozentuale Datenblatt-Nenn-Leistungsanteile der verschiedenen Zellenarten, pro m², bezogen auf monokristallin 4 T-Report März 1

5 Ergebnisse der Messreihen Abb. 6 zeigt die absoluten elektrischen Energieerträge pro m² aller beteiligten Modultypen im Zeitraum vom bis zum Pro Quadratmeter gelieferte elektrische Energie, absolut (kwh) vom bis pro Quadratmeter gelieferte elektrische Energie (kwh) ,7 Yunnan Tianda TD 175 M5 monokristalin polykristalin Dünnschicht 141, 138,7 ANTARIS ASM 175 AI Sharp NU-18 E1 124, Tynsolar TYN-18 PC 137,6 134,1 Kyocera KC 175 GHT aleo S16 61,9 Z-EA75 51, SNGS-4D39D 11,6 FS 27 Abb. 6: Pro m² gelieferte elektrische Energie, absolut (kwh) vom bis T-Report März 1 5

6 T Aussagekräftige Untersuchungsergebnisse beim Vergleich von Dünnschicht- und kristallinen Modulen Fasst man die mono- und polykristallinen Modultypen jeweils wieder als Mittelwerte zusammen, so ergibt sich Abb. 7. Absolut-Erträge der verschiedenen Zellenarten (kwh), pro Quadratmeter, bis Abb. 7: Absolut-Erträge der verschiedenen Zellenarten (kwh), pro m², bis Absolut-Erträge [kwh], pro Quadratmeter und Jahr ,8 Mittelwert monokr. 132, Mittelwert polykr. 61,9 Z-EA75 (a-si) 51, SN-GS-4D39D (a-si) 11,6 FS 27 (CdTe) Die zugehörige prozentuale Betrachtung pro m², bezogen auf monokristallin, ist aus Abb. 8 zu ersehen. Prozentuale Erträge der verschiedenen Zellenarten (%), pro Quadratmeter, bezogen auf monokristallin bis Abb. 8: Prozentuale Erträge der verschiedenen Zellenarten (%), pro m², bezogen auf monokristallin im Zeitraum bis ProzentualeErträge (%), pro Quadratmeter, bezogen auf monokr , Mittelwert monokr. 96,5 Mittelwert polykr. 45,3 Z-EA75 (a-si) 37,3 SN-GS-4D39D (a-si) 74,3 FS 27 (CdTe) 6 T-Report März 1

7 Den Verlauf der absoluten Energieerträge pro m² demonstriert Abb. 9. absoluter Energie-Ertrag pro Quadratmeter und Monat (kwh) absoluter Energie-Ertrag pro Quadratmeter und Monat (kwh) Beobachtungszeitraum: bis (12 Monate) Abb. 9: absoluter Energie- Ertrag pro m² und Monat (kwh) Mittelw. monokr. Mittelw. polykr. Okt 8 Nov 8 Dez 8 Jan 9 Feb 9 Mär 9 Apr 9 Mai 9 Jun 9 Jul 9 Aug 9 Sep 9 Okt 9 Wählt man nun wieder monokristallin als Bezugswert (1%) so ergibt sich Abb. 1. prozentualer Energie-Ertrag pro Quadratmeter und Monat (%), bezogen auf monokristallin prozentualer Energie-Ertrag pro Quadratmeter und Monat (%), bezogen auf monokristallin Beobachtungszeitraum: bis (12 Monate) Abb. 1: prozentualer Energie-Ertrag pro m² und Monat (%), bezogen auf monokristallin Mittelw. monokr. Mittelw. polykr. Okt 8 Nov 8 Dez 8 Jan 9 Feb 9 Mär 9 Apr 9 Mai 9 Jun 9 Jul 9 Aug 9 Sep 9 Okt 9 T-Report März 1 7

8 Die Bewertung Wir bleiben am Ball In keiner Situation konnten wir bei den Tests unter Realbedingungen auf dem Dach, bezogen auf die jeweils gleiche Flächeneinheit (1 m²) und bei einer gemeinsamen Ausrichtung nach Süden sowie dem Neigungswinkel von 25, einen Vorteil bei den amorphen oder bei den CdTe Dünnschichtmodule gegenüber den kristallinen Modulen im Energieertrag feststellen. Derzeit finden weitere Messreihen statt, wobei sowohl Dünnschicht- als auch kristalline Module unter einem Neigungswinkel von 25 nach Westen ausgerichtet werden. Aussagekräftige Ergebnisse werden Mitte des Jahres 1 vorliegen. Die Jahres-Energieerträge (Abb. 8) verhielten sich nahezu exakt so, wie es aus den prozentualen Datenblatt-Nennleistungsanteilen (Abb. 5) zu erwarten war. In den Monaten mit Schwachlicht (Spätherbst, Winter, zeitiges Frühjahr) lagen die Dünnschichtmodule prozentual sogar noch weiter hinter den kristallinen Modulen als im Sommer (siehe Abb. 1 ). Dipl.-Ing. (FH) Eberhard Zentgraf T-Institut für Technische Innovation GmbH & Co. KG Am Heerbach Waldaschaff Tel.: +49 () T Institut für Technische Innovation GmbH & Co. KG T

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