PVT Module: Entwicklung, Prüfung und Normung Ulrich Fritzsche TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH Am Grauen Stein Köln, Germany

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1 PVT Module: Entwicklung, Prüfung und Normung Ulrich Fritzsche TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH Am Grauen Stein Köln, Germany

2 Inhalt Entwicklung, Technik, Marktsituation Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf Normung und Zertifizierung Marktentwicklung und Aussichten 2

3 Entwicklung, Technik und Marktsituation Flüssiger Wärmeträger Mit und ohne zusätzliche Glasabdeckung Kraftschlüssige und mechanische Anbindung Metallische- sowie Kunststoff- Absorber Bildquelle: ISFH Glasabdeckung Luftspalt Druckgeführt oder Drucklos Rückseitige Wärmedämmung oder freie Konvektion Marktverteilung: etwa 90 % unabgedeckt Thermische Leistungsfähigkeit ca % Gehäuse Bildquelle: Fraunhofer ISE Wärmedämmung 2/3 ohne Rückseitendämmung Idee eines Rucksackabsorbers unabhängig vom verwendeten PV Modul 3

4 Entwicklung, Technik und Marktsituation Luft als Wärmeträger Ohne zusätzliche Glasabdeckung Teilweise unveränderte Modulrückseite Metallische- sowie Kunststoff- Luftkanäle Bildquelle: BASE Nahezu Druckloser Betrieb Üblicherweise keine zusätzliche Wärmedämmung Nicht leitender Wärmeträger Geringe Modulmodifikation Nur geringfügige Erhöhung der Modultemperatur bei Stagnation Bildquelle: GSE Integration 4

5 Entwicklung, Technik und Marktsituation Weitere Anwendungen CPVT bereits bisher z.t. mit Wasserkühlung Bisher war thermische Energie ein Abfallprodukt Aufwändige Mechanik Bildquelle: Solvar Systems Marktchancen??? Solarglas PV-Zelle Thermische Solarkollektoren mit PV Modulen als Abdeckung Wärmedämmung Bildquelle: Solarhybrid Absober Keine Wärmeabfuhr über Modulrückseite Starker Anstieg der Zelltemperatur Keine Synergie, sondern Antagonie 5

6 Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf? 6

7 Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf Basierend auf IEC und NOCT/ NMOT Stagnation und Standardbetrieb müssen abgedeckt werden Unabhängig vom Wärmeträger Bei welchen Betriebspunkten? NMOT als Basis für ganzheitliche Leistungsbetrachtung 7

8 Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf Basierend auf IEC und Angemessene Temperaturbelastung (RTI) Wet leakage test bei wärmegedämmten PVT s HF-Prüfung mit anschließender thermischen Leistungsprüfung TC Prüfung mit druckbelastetem Absorber (Polymere) Temperature Test bei wärmegedämmten PVT s TC Temperaturbereich bei abgedeckten PVT s Druckbelastung des Fluidkreislaufs während Klimaprüfungen 8

9 Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf Basierend auf EN ISO 9806 Überschrift Diskussion über geeignetes Verfahren zur thermischen Leistungsprüfung Indoor/ outdoor Stationär/ Quasi-Dynamisch Leistungsdegradation nach Klimaprüfungen Grenze zwischen ISO und IEC? Übernahme von IEC Prüfungen (ML, Hagel etc.) Darstellung der Leistungsergebnisse Gültigkeit für unterschiedliche elektrische Leistungsklassen 9

10 Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf Basierend auf ISO 9806 Darstellung der Leistungsergebnisse Thermische Leistungswerte werden i.d.r. windabhängig dargestellt Eine thermische Leistungsprüfung für einen kompletten elektrischen Leistungsrange Ermittlung der äquivalenten Zelltemperatur für die thermischen Betriebspunkte Keine allgemeine elektrische Leistungsdarstellung möglich Berechnung der elektrische Leistung mit STC-Werten der jeweiligen Leistungsklasse 10

11 Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf Kombinierte Prüfprozedur Combined performance test EN ISO 9806:2013 Bypass diode test Temperature test Hot spot test 11

12 Normung und Zertifizierung CENELEC TC 82 WG 2: IEC & IEC CEN TC 312 WG 1: EN ISO 9806 IECEE certification scheme PVT:? Solar Keymark Network WG PVT 12

13 Normung und Zertifizierung Aktueller Status Aktuell keine PVT Norm Erster Entwurf für gemeinsame PVT-Norm unter IEC x aus BMWi gefördertem DIN Projekt PVT-Norm (01FS12036) PVT Aktivitäten in TC 82 bekannt Noch kein New Work Item Zertifizierungsprogramm Solar Keymark zertifiziert bereits PVT - Neuer Annex J - Basis: EN Gültige IEC 61215/ Zertifizierung muss nachgewiesen werden - I.d.R. Modul Zertifizierung + PVT Nachprüfungen entsprechend Re-testing Guideline - Offene Punkte: - Kumulierte Leistungsdarstellung - Geeignete Methode der thermischen Leistungsmessung Präsentation TÜV Rheinland

14 Normung und Zertifizierung Auszug aus Annex J Solar Keymark Scheme Rules 14

15 Normung und Zertifizierung New Work Item Neue Norm oder Technical Specification? Modifizierung der Re-Testing Guideline? Finanzierung? Mögliche Beteiligung anderer P-Member & Experten? - Italien, Spanien, Schweiz, Österreich, etc. Projektfinanzierung über EU möglich? Industriebeteiligung eher gering, da überwiegend KMU s Welche Techniken sollen berücksichtigt werden? Etc. 15

16 Normung und Zertifizierung Prozedur bei der Verwendung bereits zertifizierter PV-Module - Basierend auf der offiziellen IECEE IEC re-testing Guideline: Modification of back sheet Damp heat (MST 53) Wet leakage current (MST 17) Dielectric withstand test (MST 16) Cut susceptibility test (MST 12) Impulse voltage test (MST 14) Fire test (MST 23) if change in material Temperature test (MST 21) if change in material Partial discharge test (MST 15) ) if change in material Several additional retests will be required according to IEC Kammertemperaturen zu scharf für außenliegende Abdeckmaterialien oder zu niedrig für wärmegedämmte Systeme? Modification of frame Damp heat (MST 53) if an adhesive system is used to mount the module Dielectric withstand test (MST 16) if the area or location of contact to the laminate changes Wet leakage current (MST 17) Ground continuity test (MST 13) if change in method of assembly Fire test (MST 23) if the new frame material is flammable Several additional retests will be required according to IEC Wann spricht man bei PVT s von einer Rahmenänderung? Das Rahmenprofil und die Befestigung wird i.d.r. nicht geändert. 16

17 Ausblick Lohnt sich der ganze Aufwand? Falsche Fragestellung, da Produkte bereits verfügbar Erstes Ziel muss das Verhindern von gravierenden Schäden sein Beim ersten Personenschaden ist es bereits zu spät Technik wird schon seit Jahren totgesagt, existiert aber immer noch Neue Anwendungsgebiete erhöhen die Akzeptanz Eigene Norm kann der Vermarktung helfen und das Produkt näher in den Focus stellen Nur realitätsnahe Leistungsangaben können Verbreitung fördern Fantasieangaben werden Kunden nur verwirren Die Einzige verbleibende Frage ist: Eine eigene neue Norm oder spezielle Kapitel in der Re-testing Guideline 17

18 Ausblick Aussichten der PVT Nutzung Bildquelle: ISFH Kombination mit Wärmepumpe vielversprechend Ersatz für laute, konventionelle Luftwärmepumpen Minimierung von Erdsonden Taufunktion im Winterbetrieb Effizienzoptimierung speziell bei Indach- oder Gebäudeintegrierten Montagen Direkte WW-Bereitung weniger sinnvoll Niedriges Temperaturniveau durch WP oder Niedertemperatur Raumheizung 18

19 Ausblick Laufendes Projekt PVT Energy Yield Langzeitvermessung von zwei PVT Kollektoren Eingehende Eingangsvermessungen im Labor Langzeit Außenmessung in Italien Variation von Wetterbedingungen und Eintrittstemperaturen MPP-Tracking und regelmäßige IV-Curve Erfassung Ziel: Verifizierung von Modellen zur Leistungsbestimmung von PVT und der Nutzung der Methode der ECT als Schnittstelle PV T Zeitraum: Sommer 2015 bis mind. Sommer 2016 Gefördert durch: Solarenergieförderverein Bayern e.v. 19

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