Fehlerbewertung an Modulen im Feld mittels Thermographie

Transkript

1 13. Workshop Photovoltaik-Modultechnik Fehlerbewertung an Modulen im Feld mittels Thermographie Nov 2016 TÜV Rheinland, Köln Referent Bernhard Weinreich 2011 Cartoonist Michael Hüter

2 Inhalt Stand der Technik und Ziele Entwicklung eines Standards Thermografische Feldstudie: Erfahrung zur Häufung von Modulfehlern Ausblick zur Weiterentwicklung des Verfahrens Zusammenfassung = 2 Seite 4

3 Stand der Technik und Ziele PV-Thermographie allein Hot-Spots in Modulen finden PV-Thermographie = differenzierendes Analyseinstrument für: > 40 x schleichende oder Brandschutz relevante Modulfehler Viele Arten von Planungs- und Installationsfehlern, Bewertung von Verschmutzung, Gestell-Fehlern, etc. Langfristige Ziele sind: Verbessertes Verständnis von Modulfehlern bis zur Berechnung von Leistungsverlusten aus Thermogrammen Automation der Auswertung Seite 5

4 Exkurs: Beispiele über Modulfehler hinaus Exemplarische Interpretations- /Planungsfehler Verschattungen (Reinigungsintervalle) System Asymmetrien (Mismatch) z.b. wegen variierender Orientierung fehlerhafter Systemzusammenstellung: normale WR mit mehreren MPP-Trackern, SunPower-Modul, variierende Stranglängen Exemplarische Installationsfehler Visualisierung der Klemmpositionen Falsch angeschlossene Module im Leerlauf, Kurzschluss oder mit Verpolung Flächig fehlende Gummiauflager zwischen Modul und Oberprofil; Folge: Vollständige Deinstallation einer MW - Anlage zur Wahrung der Modulgarantie D Azimut Seite 6

5 Entwicklung von Richtlinien und Standards 2011 Initiierung Normungsprozess durch Solarschmiede (heute: HaWe Engineering) 2015 Cartoonist Michael Hüter Seite 7

6 Motivation: Vergleich PV-Thermo.-Gutachten Seite 8

7 Normung: Historie und Institutionen 2011 Initiierung Normungsprozess durch Solarschmiede (heute: HaWe Engineering) 2013/14 Start DKE / AK IR-Messtechnik 2014 Veröffentlichung der ersten Richtlinie durch den deutschen Thermografen Verband VATh 2015 Start IEC Arbeitskreis 2016 Entwurfsversionen der DKE: DIN VDE V und ggf. noch IEC Seite 9

8 Wirtschaftlichkeit zur Anlagengröße Kleine PV-Anlagen unter 100 kw PV - Thermografie nur durch Installateur, lokale Bau- und Elektrothermografen oder bei konkretem Verdacht kosteneffizient. 10 kw Mittlere PV-Anlagen 100 kw 1 MW PV-Thermo. als zusätzliche Maßnahme zur Qualitätssicherung immer sinnvoll 300 kw Große PV-Anlagen über 1 MW ( 2 Hektar) 10 MW PV-Thermo. auch bei Mehrfachmessungen über die Anlagen-Lebensdauer immer wirtschaftlich, auch regelmäßige Prüfungen Seite 10

9 Feldstudie Modulfehler 2013: Überblick Darstellung der Ergebnisse: 1 aktives MegaWatt mit knapp Modulen Leistungsverluste und Mängel 1) knapp 1,5 MW inaktive Generator-Anteile 2) über mangelhafte Module 3) gefährden die Verfügbarkeit von etwa 6 MW gefährden Fiktive 100 MW Anlage aus 41 überprüften MW-Anlagen mit ½ Million Module Download der Feldstudie: Seite 11

10 Feldstudie Modulfehler 2013: Folgeentwicklungen III. II. I. Seite 13

11 Feldstudie: Zusammenfassung und neue Erkenntnisse Tendenz zu häufigeren Degradationen (Bräunungen) von Rückseitenfolien bei verschiedenen Herstellern mit möglichen langzeit Risiken nicht nur für Module mit heißen Zellen Höherer Anteile defekter Dioden (niederohmig und durchgebrannt) (ggf. sowohl durch Überlast wie Blitzschläge aber auch thermal-run-away) Höherer Anteil an Anlagen mit PID Aber über alle erkennbare Fehlerarten insgesamt Trend zu geringeren Fehlerquoten bei neueren Modulen Seite 16

12 Modul-STC-Leistungsverlust in Watt Ausblick Evaluierung: Minderleistung zu DT Exempl.: Prognose von 12 Dünnschicht-Modulen mit Minderleistung und 12 Referenzmodulen aus einer Thermografie Bestätigung der Verluste mittels Kennlinie im Feld und im Labor Modul-Übertemp. Linear (Modul-Übertemp.) ,5 1 1,5 2 2,5 3 Modul-STC-Übertemperatur in Kelvin Seite 17

13 Ausblick Big-Data : 600 Module, aktive Zellbrüche Exemplarisch: Häufungsverteilung von 600 thermisch aktiven Zellbrüchen Vergleich mit Verteilung der Degradation der Rückseitenfolien Vergleich mit simulierter Druckbelastung; Quelle: ISFH Hameln Kajari-Schröder S. Mikrorisse in PV-Modulen unter mechanischer Belastung Vortrag, 26tes PV-Symposium, Bad Staffelstein 2011 Ein mögliches Fazit: Übertemperaturen um AD gehen in der Regel auch von diesen aus A B C D E F F E D C B A Seite 18

14 Zusammenfassung PV-Thermographie ist ein wertvolles Instrumment für viele Fragestellung zu Anlagenbetrieb und Modulqualität, lässt sich aber nicht plakativ auf ein Argument reduzieren. Die neuen Regelwerke werden die weitere Akzeptanz erhöhen, insbesondere im Fall von Reklamationen bei Modulherstellern. Die Anwendung sollte im Einzelfall auf Basis ökonomischer Gesichtspunkte entschieden werden. Wichtige zukünftige Entwicklungen wie bessere Verlust und Langzeitprognosen sind in Arbeit. Es gibt viele weitere nutzbare Potentiale beispielsweise in der statistischen Auswertung bestehender Daten. Seite 21

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!