TÜV Rheinland Group Globales Netzwerk Angestellte: Umsatz

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1 Sonnenenergienutzung durch Photovoltaik - Status, Technologie, Markt, Perspektiven Aachener Solartage, STAWAG , Aachen Wie ist die Qualität von PV-Modulen, Testergebnisse des TÜV Rheinland-Labors Dipl.-Ing. Willi Vaaßen TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH Am Grauen Stein, Köln, Germany Tel.: 0221/ , Fax 0221/ Internet:

2 Inhalt Kurzvorstellung TÜV Rheinland Geschäftsfeld Regenerative Energien Marktsituation PV-Modulqualität, Tests, Zertifizierung PV+Test PV-Anlagen Qualität 2

3 TÜV Rheinland Group TÜV Rheinland Group 100 operative Firmen (65 im Ausland) Globales Netzwerk 360 Niederlassungen in 62 Ländern Angestellte: > (davon 7000 in Deutschland) Umsatz ca. 1,4 Millarden Euro (40% im Ausland) 3

4 TÜV Rheinland. Begleiten. Entwickeln. Prüfen. Zertifizieren. Umsetzen. Erfassen. 4 4

5 140 Jahre Innovationen. Gewachsene Erfahrung für Ihren Erfolg Unternehmer gründen den DÜV zur Produktionsanlagen-Sicherung 1918 Aktivitäten im Bereich Bergbau und Energie 1957 Engagement im Umweltschutz: Staubkataster für Köln 2006 Beitritt zum UN Global Compact 2009 Weltweit größtes Photovoltaik-Labor 1900 Führerschein- und Autoprüfungen 1926 Labor für Werkstoffanalysen 1975 Arbeitsmedizin 1969 Internationale Produktprüfungen 2007 Präsenz auf allen Kontinenten 5

6 Globaler Marktführer in der Prüfung und Zertifizierung von Photovoltaik-Modulen TÜV Rheinland betreibt sieben akkreditierte PV-Labore weltweit (Köln, Bangalore/Indien, Daya/Taiwan, Yokohama/Japan, Shanghai/P.R. China, Tempe/Arizona und Südkorea) Mehr als 30 Jahre Erfahrung im Bereich der Photovoltaik am Hauptsitz in Köln Marktführer in Prüfung und Zertifizierung von Solarmodulen und - komponenten Team von 70 Ingenieuren und Technikern in Köln; weltweit insgesamt 250 PV-Experten Aktive Teilnahme an den wichtigen Standardisierungsgremien Forschung und Entwicklung im Bereich der Modulqualifizierung (Charakterisierung und Lebensdauerbeurteilung) 6

7 Dienstleistungen für Photovoltaik-Module und -Systeme Prüfung und Zertifizierung zur Bauartzulassung Prüfung von Prototypen und Komponenten als Teil der Produktentwicklung Leistungscharakterisierung von (C)PV-Modulen Langzeitbewitterung Benchmarking Sonnensimulator-Klassifizierung Qualifizierung von Montagesystemen Erweiterte Stresstests Dienstleistungen für PV-Großanlagen, Ertragsgutachten, Due Dilligence, Bankability, Monitoring Dienstleistungen für Solarthermische Systeme und Komponenten 7

8 Kostenentwicklung 2011 Quelle Prof Quaschning 8

9 Marktentwicklung und Schätzung der jährlichen PV-Installationen in :22 GWp weltweit Quelle: EPIA Quelle: EPIA Quelle: isuppli 9

10 Qualität von PV Modulen, Standards Bauartprüfung und Zertifizierung von (C)PV Modulen IEC 61215:2005 (EN 61215:2005) Terrestrische kristalline Silizium-Photovoltaik (PV)- Module - Bauarteignung und Bauartzulassung IEC 61646:2008 (EN 61646:2008) Terrestrische Dünnschicht-Photovoltaik (PV)-Module - Bauarteignung und Bauartzulassung IEC 61730:2004 (EN 61730:2007) Photovoltaik (PV)-Module - Sicherheitsqualifikation - Teil 1: Anforderungen an den Aufbau - Teil 2: Anforderungen an die Prüfung IEC 62108:2007 (EN 62108:2008) Konzentrator-Photovoltaik (CPV)-Module und Anordnungen - Bauarteignung und Bauartzulassung UL 1703:2003 Flat Plate Photovoltaic Modules and Panels 10

11 Bauartprüfung von PV Modulen nach IEC bzw. IEC Voralterung (5 kwh m -2 ) Visuelle Kontrolle Bestimmung der max. Leistung Isolationsprüfung Isolation Wet leakage unter Benässung current test Lichtalterung (Dünnschicht) Elektrische Parameter UV Voralterung 200 Temperatur Zyklen Feuchte- Wärme Prüfung Außenbewitterung Bypassdioden Prüfung Hot-Spot Prüfung 50 Temperatur Zyklen Feuchte-Frost Prüfung Festigkeit der Anschlüsse Isolation Wet leakage unter current Benässung test Lichtalterung (Dünnschicht) Mechanische Belastung Isolation Wet leakage unter Benässung current test Hagelschlag Prüfung 11

12 12 Zertifizierung von PV-Modulen Prüfeinrichtungen

13 Qualität von PV-Modulen, Leistungscharakterisierung Außentestfeld in Ancona mit XL Moover 13

14 14 Zertifizierung von PV-Modulen Zertifizierungsstruktur

15 Inspektion der PV-Modulproduktion im Rahmen der Zertifizierung Inhalte der Inspektionen Geltungsbereich Begutachtete Fertigungsbereiche Vorhandene Akkreditierungen, Zertifizierungen, Genehmigungen, Zulassungen Prüfmuster zur IEC Zertifizierung Produktion im betrachteten Zeitraum Komponenten und Materialien in der Fertigung Fertigungsprozess Qualitätssicherung SOURCE: KUKA Systems 15

16 16 Vermessung von PV-Modulen mit Sonnensimulatoren

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

18 Feuchte-Wärme Test Prüfbedingungen Prüftemperatur: 85 C ± 2 C Relative Luftfeuchte: 85% ± 5% Prüfdauer: 1000 Std. 18

19 19 Feuchte-Wärme Test Defekte: Delaminierungen

20 Feuchte-Wärme Test Defekte: Zellen und Folien Cracking of cells Shifting of cells 20

21 Mechanischer Belastungstest Testdurchführung 3 Druck-Zug Zyklen: 2400 Pa, 1 Stunde Optional: Letzter Zyklus: 5400 Pa 21

22 22 Mechanischer Belastungstest Defekte

23 23 Mechanischer Belastungstest 5400Pa empfehlenswert

24 Hagelschlagprüfung Testdurchführung Hagelschlag auf 10 versch. Positionen: Geschwindigkeit: 23 m/s Durchmesser: 2,5 cm 24

25 Bauartprüfung von PV Modulen nach IEC Visuelle Kontrolle Alterungsprüfungen nach IEC / IEC Feuer Prüfung Modul Bruchtest Isolationsprüfung Bypassdioden Prüfung Komponenten Prüfungen Folien Erdungsdurchgangsprüfung Temperatur Prüfung Teilentladungsprüfung Anschussdose Vorbedingung: Erfüllung von Anforderungen der IEC / IEC Rückstrombelast barkeitsprüfung Verrohrungs Biegeprüfung Kratztest Stoßspannungs prüfung Berührbarkeitsprüfung Dosenausschlagprüfung Berührbarkeitsprüfung Visuelle Kontrolle 25

26 Bauartzertifizierung von PV-Modulen (Sicherheitsprüfung) IEC Prüfaufbau nach ENV

27 Zertifizierung von PV-Modulen Internationale Anforderungen IEC / EN Spread of Flame (Gasflamme) und Burning Brand (Holzkrippen). Prüfmethode kommt aus dem UL790 Standard. Brandbelastungsprüfung für Dächer. Es können vier verschiedene Klassen geprüft werden: Klasse A/B: Brennerleistung kw Beflammungsdauer 10 min Krippe A: 2000g, B: 500g Klasse B: Brennerleistung kw Beflammungsdauer 4 min Krippe C: 10g 27

28 Zertifizierung von PV-Modulen, Sonderprüfungen Salznebelprüfung, Ammoniakprüfung Prüfung nach IEC 61701Ed.2 Salt mist corrosion testing of photovoltaic (PV) modules. 28

29 29 Qualitätsentwicklung IEC- Labortests: Fehlerstatistik

30 Qualitätsentwicklung IEC- Labortests: Fehlerstatistik 3% 3% 2% 1% 1% 2% 1% 1% 1% 1% 0% 1% 0% 19% Mechanical load test Damp heat test Thermal cycling 200 test Initial Measurements Humidity freeze test Hot-spot endurance test 6% Thermal cycling 50 test Cut Test Ground continuity test Bypass diode thermal test Other tests 10% Reverse current overload test Robustness of terminations test 17% Impulse voltage test Accessibility test Outdoor exposure test 13% 16% Hail impact test Module breakage test UV preconditioning test 30

31 31 Original TÜV Rheinland Zertifikat und Prüfzeichen

32 Gefälschte und nicht aussagekräftige Zertifikate 32

33 Qualität von PV-Modulen, Forschung und Entwicklung, Langzeitbewitterung in verschiedenen Klimazonen Außenexposition von Modulen an verschiedenen Standorten 33

34 Brandschutz bei PV-Anlagen Aktuelle Diskussion Seit 2009 mehren sich Artikel und Fernsehbeiträge, auch in den Fachmedien, zum Thema Photovoltaik und Feuer bzw. Brand, u.a.: Feuerwehr lässt Häuser mit Solardach abbrennen Welt Online 08/2010 Dächer mit PV-Anlagen bergen auch Gefahren Badische Zeitung 08/2010 Feuerwehr ist gut gerüstet, wenn das Solardach brennt - Badische Zeitung 09/2010 Löschen mit Risiko Photon 01/2011 Harmlos oder brandgefährlich? Sonne, Wind und Wärme 2010 Earth, Fire, Water and Solar PV magazine 04/2009 Photovoltaik-Anlage erschwerte den Einsatz erheblich lokale Zeitung 10/

35 Brandschutz Photovoltaikanlage Quelle: FFW Goch 35

36 36 Brandrisiko Photovoltaikanlage Online-Umfrage Analyse der Fehlerursachen

37 PV+Test Unabhängiger Modulvergleichstest Von Solarpraxis und TÜV Rheinland

38 Was ist PV+Test? Unabhängige Qualitätstests von kristallinen PV-Modulen, die weit über den Anforderungen der IEC Normen hinausgehen. Tests werden von den Modulherstellern selber finanziert Module werden anonym am Markt eingekauft Hersteller entscheidet, ob die Testergebnisse veröffentlicht werden sollen. Kein Risiko eines Reputationsverlustes bei schlechten Ergebnissen Ergebnisse werden in den Zeitschriften der Solarpraxis AG kontinuierlich veröffentlicht ( photovoltaik & PV-magazine ) Öffentlich zugängliche kontinuierlich wachsende Best off -Liste

39 PV+Test Gewichtungen Verarbeitung Leistung Sicherheit Alterungsbeständigkeit

40 PV+Test Prüfablauf 1 Modul (Referenz) 2 Module 2 Module Preconditioning (nach IEC 50380: 20kW/m²) -> Anfangsdegradation Eingangsprüfungen, elektrische Sicherheit Visuelle Inspektion, STC-Leistung, Dielektrischer Widerstand, Wet leakage current, Accessibility test, Offensichtlichkeitsprüfung, Elektroluminesenz Dokumentation: - Zertifikate - Datenblatt - Installationsanleitung Verhalten bei verschiedenen Einstrahlungen und Temperaturen in Anlehnung an DIN EN IEC Zyklen Temperaturwechsel + Iso, WL, STC, EL weitere 200 Zyklen Temperaturwechsel + Iso, WL, STC, EL 1000h Damp heat Test + Nachmessung (Iso, WL, STC, EL) weitere 1000h Damp heat Test + Nachmessung (Iso, WL, STC, EL) Verarbeitung: - Blasen, Einschlüsse - Klebungen - Kanten - Elektrolumineszenz - PID Test (mit negativer Prüfspannung) + STC, EL PID Test (mit positiver Prüfspannung) + STC, EL Mechanische Belastung 2400 Pa + Nachmessung (Iso, WL, STC, EL) Weitere Kriterien: - Garantie - Montagefreundlichkeit Stossspannungstest Mechanische Belastung 5400 Pa + Nachmessung (Iso, WL, STC, EL)

41 PV+Test - Ein Instrument zur Marktüberwachung Unabhängige und verlässliche Produktprüfungen Ergänzt und verifiziert die IEC Zertifizierungen. Ermöglicht eine bessere Orientierung und Transparenz im Markt. Prüfungen und Gewichtungen wurden durch einen Industriebeirat abgestimmt. Das PV+Test Prüfzeichen hilft Herstellern von Qualitativ hochwertigen Modulen diese auszuzeichnen und zu bewerben. Weitere Informationen auf

42 42 PV Test Testverfahren und Bewertungskriterien

43 Qualitätssicherung bei PV Großanlagen Schadensbilder von Anlagen 43

44 Qualitätssicherung bei PV Großanlagen Schlechte Modulqualität 44

45 45 Qualitätsicherung bei PV Großanlagen durch TÜV Rheinland

46 Ertragsausfallrisiken Abweichungen von Nennleistungen (Modul Test Statistiken) 16 Abweichungen von Nennleistungen verschiedener Modultypen (ohne Module für PV Großanlagen) Basis: 684 getestete PV Module in 2009 (136 Modultypen, maximal 20 Stück von jedem Typ) 10 8 Nominalertrag < Quelle: TÜV Rheinland PV-Labor Abweichung in % 46

47 Ertragsausfallrisiken Abweichungen von Nennleistungen (Modul Test Statistiken) 25 Abweichungen von Nennleistungen verschiedener Modul-Typen (Module für PV-Großanlagen) Basis: 9422 getestete PV - Module ( ), 21 Modultypen 20 19,22 17, ,40 14, ,32 8,96 6,71 5 3,41 3,47 0,96 0,47 0,02 0,03 0,13 0,35 0,03 0,04 0,08 0, Quelle: TÜV Rheinland PV-Labor Abweichung in % Nominalertrag 47

48 48 Inspektionen, Abnahmen

49 Dienstleistungen TÜVdotCOM Zertifizierung für PV-Großanlagen Die Abnahme der PV-Anlage erfolgt nach einen vordefinierten Kriterienkatalog (Sicherheit, Normenkonformität, Funktionalität und Performance) TÜVdotCOM Der PV-Anlage wird eine individuelle TÜVdotCOM-ID zugeordnet Dauerhafte Einhaltung der Kriterien kann durch wiederkehrende Prüfungen (Jahres und 3- Jahres-Prüfungen) sichergestellt werden Sicherheit für Investoren Sicherstellung der Bankability Außenwirkung des TÜVdotCOM-Siegel 49

50 50 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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