Messkampagne, Evaluation und Fehlerbehebung bei 13 älteren PV-Anlagen für den SeV-Bayern e.v.

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1 Messkampagne, Evaluation und Fehlerbehebung bei 13 älteren PV-Anlagen für den SeV-Bayern e.v. Solarschmiede GmbH Infanteriestr. 19 Geb. 1A München BEC-Engineering GmbH Mitterfeldring Poing

2 SeV-Langzeituntersuchung 2 Zusammenfassung der ersten Messkampagne Im Auftrag des Solarenergiefördervereins Bayern e. V. werden 13 ältere PV-Anlagen untersucht. Bei der Untersuchung werden die Anlagen visuell und messtechnisch analysiert, Schäden und Fehler an den PV-Anlagen erfasst und wenn möglich sofort behoben. Zusätzlich wird eine Ertragsanalyse durchgeführt, wenn die Ertragsdaten vorhanden sind. Inhaltsverzeichnis 1 Motivation und Zielsetzung Kurzdarstellung der untersuchten Anlagen Zuordnung und Stammdaten der PV-Anlagen Energiemeteorologische Verteilung der Standorte Ausrichtung der PV-Anlagen Inbetriebnahmezeitraum der PV-Anlagen Kampagne A: 9 Sonne in der Schule PV-Anlagen Sieben ältere PV-Anlagen aus dem Bundesland Bayern PV-Anlage Jean-Paul-Schule Kassel Neue PV-Anlage Hauptschule Poing Kampagne B: 4 weitere netzgekoppelte Anlagen Bürger für Solarstrom Unterföhring Lärmschutzwand Etterschlag Flanitzhütte Neue Messe München... 40

3 3 SeV-Langzeituntersuchung 1 Motivation und Zielsetzung Im Auftrag des Solarenergiefördervereins Bayern e.v. wurden 13 netzgekoppelte PV-Anlagen untersucht. Die Motivation und Zielsetzung dieser Untersuchung ist, Fragen bezüglich des allgemeinen Zustands, Zuverlässigkeit und Alterung der Anlage und der einzelnen Komponenten zu klären. Zusätzlich wurden, soweit vorhanden, die spezifischen Jahresenergieerträge seid Inbetriebnahme erfasst und ausgewertet. Für die Anlagen aus den Bundesländern Bayern und Hessen wurde eine komplett neue Dokumentation erstellt, der Anlagenbetreiber mit einem Fragenkatalog interviewt und bei einem Vor-Ort-Termin die Anlage optisch und messtechnisch untersucht. Die Analyse und Vermessung der PV-Anlagen erfolgte nach folgenden Kriterien: Erstellung eines Protokolls / Anlagensteckbriefs mit den Anlagendaten Aufnahme von neuen Standortgegebenheiten und Veränderungen Mechanische- und elektrische Sichtprüfung der Komponenten Elektrische Prüfung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom Aufnahme der Generatorkennlinie mit dem Kennlinienmessgerät Messung der Isolationswiderstände vom Generator Fehlersuche, -behebung und -meldung Interview mit dem Anlagenbetreiber Teilweise Einsatz einer Thermografiekamera (in Zusammenarbeit mit dem ZAE Bayern)

4 SeV-Langzeituntersuchung 4 2 Kurzdarstellung der untersuchten Anlagen 2.1 Zuordnung und Stammdaten der PV-Anlagen Im Rahmen der Studie wurden 13 netzgekoppelte PV-Anlagen erfasst und untersucht. Neun Anlagen stammen aus dem vom SeV-Bayern betreuten Projekt Sonne in der Schule, drei Anlagen sind Eigentum der E.ON Bayern AG und zusätzlich wurde die Anlage Neue Messe München in die Langzeitstudie mit aufgenommen. Das Bild (2-1) zeigt die Zuordnung der untersuchten PV-Anlagen Sonne in der Schule E.ON Bayern Neue Messe Riem Bild 2-1: Zuordnung der untersuchten PV-Anlagen Bei den neun Anlagen aus dem Projekt Sonne in der Schule handelt es sich um geförderte Kleinanlagen im Leistungsbereich von etwa 1 kw p. Dabei wurden die Schulen bei der Anschaffung der Systemkomponenten finanziell unterstützt, der Aufbau wurde meist in Zusammenarbeit von Lehrern und Schülern umgesetzt. Die drei Anlagen der E.ON Bayern AG sind eine ehemalige Inselanlage mit 42 kw p zur elektrischen Versorgung eines Gasthofs und von zwei Wohnhäusern, eine Freilandanlage mit 51,6 kw p und einer als Lärmschutzwand ausgeführten, dreiteiligen Testanlage mit einer Gesamtleistung von 27,9 kw p. Diese Anlagen wurden bei einem Vororttermin komplett vermessen und untersucht. Von der kw p Anlage auf den Dächern der Neuen Messe München wurden die Module von einem Dach optisch kontrolliert und exemplarisch ein Verteilerkasten messtechnisch untersucht. Einen Überblick über die Stammdaten der untersuchten PV-Anlagen gibt die Tabelle (2-1).

5 5 SeV-Langzeituntersuchung Tabelle 2-1: Stammdaten der untersuchten PV-Anlagen Nr. Zuordnung Anlage Ort Sonne in der Schule Sonne in der Schule Sonne in der Schule Sonne in der Schule Sonne in der Schule Inbetriebnahmedatum Neigung Josef-von- Fraunhofer- Schule Rudolf-Steiner- Schule Robert-Koch- Gymnasium Gymnasium/ Realschule Stammdaten Anlagengrösse Ausrichtung München 1,10 kw p 10 W Gröbenzell 1,06 kw p S 25 ~1998 Deggendorf 1,06 kw p S Puchheim 1,06 kw p S Jean-Paul-Schule Kassel 1,18 kw p 10 W Sonne in der Schule Gustav-Woehrnitz- Lohr am Main 1,06 kw p 2 SW Hauptschule Sonne in der Schule Sonne in der Schule Sonne in der Schule 10 E.ON Bayern Celtis-Gymnasium Schweinfurth 1,10 kw p S Deutschhaus- Gymnasium Würzburg 1,10 kw p S Hauptschule Poing 1 kw p S Bürger für Solarstrom Unterföhring Unterföhring 51,6 kw p S E.ON Bayern Etterschlag Etterschlag 8,7 kw p Ost 9,24 kw p Mitte 10 kw p West S E.ON Bayern Flanitzhütte Flanitzhütte 42 kw p S 13 SeV-Bayern Neue Messe Riem MW p S Energiemeteorologische Verteilung der Standorte Auf der Einstrahlungskarte in Bild (2-2) sind die Standorte der PV-Anlagen dargestellt. Die Karte zeigt die langjährigen Mittelwerte der Globalstrahlung auf die Horizontale in kwh/(m²*a) über einen Zeitraum von 20 Jahren. Sieben Anlagen liegen im Raum München wo die jährliche Globalstrahlung 1150 (kwh/m²*a) beträgt. Drei Anlagen stehen in Mittelfranken und zwei weitere in Ostbayern mit einer Globalstrahlung von etwa 1100 kwh/(m²*a). Eine Anlage ist in Kassel installiert wo die Globalstrahlung etwa 1000 kwh/(m²*a) beträgt. Die geografischen Breitengrade der Anlagen liegen zwischen 48 und 51, die Längengrade zwischen 9 und 13.

6 SeV-Langzeituntersuchung 6 Bild 2-2: Übersichtskarte mit den Standorten der untersuchten PV-Anlagen 2.3 Ausrichtung der PV-Anlagen Die Ausrichtung ist bei fast allen Anlagen ideal. Es gibt fast keine Südabweichung bei einer Neigung im Bereich von 25 bis 45. Ausnahme ist eine Fassadenanlage mit 60 Neigung und eine als Lärmschutzwand konstruierte Anlage mit einer Neigung von 75. Insgesamt sind es sieben Flachdachanlagen, je zwei Aufdach- und Freilandanlagen und je eine Fassaden- und Lärmschutzwandanlage. Elevation Azimut Bild 2-3: Ausrichtung der PV-Anlagen

7 7 SeV-Langzeituntersuchung 2.4 Inbetriebnahmezeitraum der PV-Anlagen Jahr Inbetriebnahmejahr Jahre 9 Jahre 10 Jahre 11 Jahre 12 Jahre 13 Jahre Anzahl der Anlagen Bild 2-4: Inbetriebnahmejahr der PV-Anlagen Die Grafik zeigt den Inbetriebnahmezeitraum der Anlagen. Die mit 13 Jahren älteste Anlage ist die Flanitzhütte. Der Altersdurchschnitt der untersuchten Anlagen beträgt 9,7 Jahre. Dabei wurde die im Oktober 2005 errichtete Anlage an der Hauptschule Poing nicht berücksichtigt.

8 8 SeV-Langzeituntersuchung 3 Kampagne A: 9 Sonne in der Schule PV-Anlagen Aus dem Programm Sonne in der Schule wurden neun Anlagen vermessen. Dabei stammen acht Anlagen aus dem Bundesland Bayern (7 ältere und eine neue), sowie eine Anlage aus Kassel im Bundesland Hessen. Die älteren Anlagen unterscheiden sich nach den Bundesländern und Ihrem Alter, die Ergebnisse werden hier einzeln dargestellt. Für die Evaluierung des Anlagenverhaltens wurde der Anlagenbetreiber, bzw. der Zuständige mit einem Fragenkatalog interviewt. Dabei wurden folgende Fragen gestellt: Was war die Motivation für den Anlagenbau (Stichworte)? Schülern Theorie und Praxis vermitteln Interesse an alternativen Energien Bewußtsein bei Schülern wecken Zukunftsperspektiven aufzeigen Spende Wie zufrieden ist der Betreiber mit der Technik und den Komponenten seiner Anlage (Der Betreiber bewertet in Form einer Benotung: sehr gut; gut; befriedigend; ausreichend und schlecht)? Der Betreiber bewertet in Form einer Benotung. Von den 9 Anlagenbetreibern gaben 6 die Note gut und 2 die Note sehr gut. Welche positiven und negativen Erfahrungen hat der Betreiber mit der Anlage gemach (Aufzählung)t? Positiv: Motivation von Schülern beim Aufbau mitzuarbeiten; Positive Resonanz bei Schülern und Lehrern; Facharbeiten für PV; Anlage läuft Negative: Wenig Interesse der Schüler; Wechselrichter Siemens SPN 1000 häufig ausgefallen Wurden die Module während der Betriebszeit gereinigt (in welchen Intervallen)? Die Hälfte der Anlagen wurde noch kein Mal seit der Inbetriebnahme gereinigt. Zwei Anlagen wurden zwei Mal gereinigt und eine Anlage wird alle zwei Jahre gereinigt. Sind im Moment vorhandene Schäden an der Anlage bekannt? Alle Anlagenbetreiber geben an, dass Ihnen im Moment keine Schäden an der Anlage bekannt sind. Würde der Betreiber rückblickend noch einmal bauen? Alle neun Betreiber würden rückblickend noch einmal bauen, darunter ein Betreiber, wenn dann gleich größer.

9 9 SeV-Langzeituntersuchung Welche Reparaturen wurden an der Anlage durchgeführt (Austausch)? Bei fünf Anlagen wurden bis heute keine Reparaturen durchgeführt. Die vier weiteren Anlagen hatten nur Reparaturen am Wechselrichter. Wie hoch waren die bisherigen Reparaturkosten? Die Reparaturkosten für den SPN 1000 Wechselrichter liegen im Schnitt bei 700,-. Wie hoch sind die jährlichen Betriebskosten? Die jährlichen Betriebskosten ist bei den Sonne in der Schule Anlagen gleich null, da der Wechselrichter ins Schulnetz einspeist und dadurch Kosten wie beispielsweise die Zählermiete entfallen. Sind Datenblätter der Anlage vorhanden? Datenblätter der eingebauten Komponenten sind gar nicht und falls schon nur unvollständig vorhanden. Gibt es alte Stromrechnungen und notierte Erträge? Die Jahresenergieerträge der PV-Anlagen wurden soweit vorhanden aufgenommen und untersucht. Komplette Monatserträge seit Inbetriebnahme sind von 33% der Anlagen vorhanden. Bei 55% der untersuchten Anlagen gibt es die kompletten Jahreserträge seit Inbetriebnahme. Von 45% der Anlagen sind vereinzelte Jahreserträge vorhanden, Die Grafik (3-1) gibt einen Überblick zu den vorhandenen Ertragsdaten der Anlagen Monats- und Jahreserträge seid Inbetriebnahme Teilweise Monatserträge und Jahreserträge seid Inbetriebnahme Jahreserträge seid Inbetriebnahme 1 Teilweise Jahreserträge Bild 3-1: Übersicht zu den vorhandenen Ertragsdaten der einzelnen Anlagen

10 SeV-Langzeituntersuchung Sieben ältere PV-Anlagen aus dem Bundesland Bayern Allgemeine Anlagendaten Die PV-Anlagen sind in Ihren Systemkomponenten sehr ähnlich. Sie unterscheiden sich teilweise nur im Modultyp und dem Montagesystem. Je nach Aufstellungsort sind unterschiedliche Halterungssysteme im Einsatz. Bei einigen Anlagen ist die Unterkonstruktion eine Spezialanfertigung aus Stahlträgern oder mit Betonsockeln befestigt. Die Systemkomponenten sind nachfolgend zusammengefasst: Modultypen: a) Siemens SM 55 (4 Anlagen) mit P DC,Gen = 1,10 kw p b) Siemens SM 110 (3 Anlagen) mit P DC,Gen = 1,06 kw p Halterung: Flachdach: Bodengestell SGM 4/8 Fassade: Alu-U-Schienen mit Edelstahlschrauben Aufdach: IBC Schrägdachhalterung DC-Kabel: H07RN-F (1x 2,5mm² Modul DC Verteiler / 1x 10mm² DC Verteiler - WR) DC Verteiler: Siemens GA 5 16 mit Überspannungsableiter VM 75 Wechselrichter: Siemens SPN 1000 (1 Anlage Austauschgerät Fronius Sunrise) Ergebnisse der Anlagenanalyse Umgebungsbedingungen Keine Veränderungen in der Umgebung sind bei 4 Anlagen festgestellt worden. Die ursprünglich auf einer Terrasse des Celtis Gymnasiums montierte Anlage in Schweinfurth wurde im Jahr 2005 wegen eines Umbaus demontiert. Im April dieses Jahres wurde der Generator auf dem Schrägdach des Neubaus wieder montiert und in Betrieb genommen. An der Anlage Robert-Koch-Gymnasium in Deggendorf kommt es durch Bäume im Osten und Westen zu Verschattungen. In das Panoramabild (3-2) ist der Sonnenbahnverlauf mit Horizon eingezeichnet. Am Vormittag ist über das gesamte Jahr eine Ertragsminderung durch die Verschattung vorhanden. Bild 3-2: Panorama vom Robert-Koch-Gymnasium in Deggendorf (Verschattung durch Bäume im Osten) Generator Die Siemens Module SM 55 und SM 110 haben optisch große Unterschiede. Die SM 55 Module des Robert-Koch-Gymnasiums in Deggendorf zeigen sehr starke Delaminationen. Bei einem Modul ist eine Zelle (auf der Rückseite ist die Anschlussdose) zu fast 50% delaminiert. Bei drei weiteren Anlagen sind einzelne Module von Delaminationen betroffen. Verfärbungen der EVA-Folie wurden an zwei Anlagen festgestellt, an drei Anlagen sind die Zellen leicht verschmutzt.

11 11 SeV-Langzeituntersuchung Bild 3-3: Siemens SM110 Modul der Fraunhofer Schule Bild 3-4: Siemens SM50 Modul vom Gymnasium- Realschule Puchheim Bild 3-5: Leichte Delaminationen an den Leiterbahnen (SM110) Bild 3-6: Starke Delaminationen am SM50 Modul (Robert-Koch-Gymnasium) Bild 3-7: Deckel der Anschlussdose fehlt (SM50) Bild 3-8: Leichte Verschmutzung der Zellen Es wurde der Isolationswiderstand zwischen der positven DC-Leitung und GND und der negativen DC-Leitung zu GND gemessen die folgende Grafik zeigt die Ergebnisse dieser Messung. Alle Isolationswerte liegen deutlich über der Grenze von 1 M.

12 SeV-Langzeituntersuchung Isolationswiederstand in MOhm DC+ -> GND; 97 DC- -> GND; 100 DC+ -> GND; 492 DC- -> GND; 407 DC+ -> GND; 208 DC- -> GND; 222 DC+ -> GND; 892 DC- -> GND; 807 DC+ -> GND; DC- -> GND; DC+ -> GND; DC- -> GND; DC+ -> GND; DC- -> GND; Fraunhofer Rudolf-Steiner Robert-Koch Puchheim Gustav-Woehrnitz Celtis Deutschhaus Bild 3-9: Isolationswiderstände der Anlagen Mit dem vom SeV-Bayern e.v. zur Verfügung gestellten Kennlinienmessgerät der Firma PV-Engineering GmbH wurden die Generatorkennlinien gemessen. Die Messtoleranz des Messgerätes beträgt 5%. Aus dieser Messung lässt sich die Leistungsreduktion des Generators, bezogen auf die Leistungsangabe des Moduldatenblatts berechnen. 0,00% -2,00% Fraunhofer; ; 700 W/m² Rudolf-Steiner; ; 902 W/m² Robert-Koch; ; 610 W/m² Puchheim; ; 720 W/m² Gustav-Wöhrnitz; ; 959 W/m² Celtis; ; 1045 W/m² Deutschhaus; ; 673 W/m² -4,00% Leistungsreduktion in % -6,00% -8,00% -10,00% -12,00% -14,00% Bild 3-10: Leistungsreduktion der Anlagen

13 13 SeV-Langzeituntersuchung Die Ergebnisse dieser Messung sind gut wenn man bedenkt, dass hier noch verschiedene Einflüsse wie der Mess- und Extrapolationsfehler vom PVPM-Messgerät von ca. 5% und Verschattung zu beachten ist. Die Siemens Module hatten damals zusätzlich eine Fertigungstolareranz von ±10%. Halterung/DC-Kabel/Verteilerkasten Von den sieben Anlagen sind vier auf einem Flachdach, zwei auf einem Schrägdach und eine als Fassadenanlage realisiert. Der Zustand von allen Halterungssystemen ist gut. Nur bei der Anlage des Robert-Koch-Gymnasiums ist an den Fundamentschrauben leichter Flugrost. In einem guten Zustand sind auch die DC- Anschlussleitungen bei allen Anlagen. Die Kabel der Gustav-Woehrnitz-Hauptschule sind mit Moos bewachsen und bei der Anlage Celtis-Gymnasium wurden die Kabel nach dem Umbau unter dem Generator nicht befestigt. An den Verteilerkästen der Anlagen wurde kein Defekt festgestellt. Die Überspannungsableiter sind alle voll funktionsfähig. Bild 3-11: Moosablagerung an den DC-Kabeln (Gustav-Woehrnitz-Hauptschule) Bild 3-12: Keine Kabelbefestigung unter dem Generator (Celtis-Gymnasium) Wechselrichter Bei vier Anlagen ist der originale Siemens Wechselrichter SPN 1000 noch in Betrieb. Je zweimal zur Reparatur war der Wechselrichter bei den Anlagen Deutschhaus- Gymnasium und Robert-Koch-Gymnasium, je dreimal zur Reparatur bei der Anlage Gustav-Woehrnitz-Hauptschule Der Aufstellungsort des Wechselrichters beim Robert-Koch-Gymnasium ist in einem Wandschrank (ca. 1m³ Luftvolumen) ohne Belüftung. Bei der Fraunhofer-Schule ist der Wechselrichter in einem Glaskasten montiert wo es ebenfalls zu einem Wärmestau kommen kann.

14 SeV-Langzeituntersuchung 14 Bild 3-13: Siemens SPN 1000 Wechselrichter im Schaukasten (Fraunhofer-Schule) Bild 3-14: Siemens SPN 1000 Wechselrichter in Wandschrank (Robert-Koch-Gymnasium) Erträge der Anlagen Die folgenden Grafiken zeigen, soweit vorhanden, die spezifischen Jahreserträge der untersuchten PV-Anlagen. Zusätzlich werden die regionalen spezifischen mittleren Jahreserträge aus der Internetdatenbank des Solarenergie-Fördervereins Deutschland e.v. (SFV) dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass die Datenbank je nach Region unterschiedlich viele Anlagen enthält und gerade vor dem Jahr 2000 teilweise nur sehr wenige Anlagen mit Erträgen vorhanden sind Ertrag in kwh/kwp Jahr Josef-von-Fraunhofer-Schule München Mittelwert_Region Bild 3-15: Spezifische Erträge der Fraunhofer-Schule München (Jahre und 2002 fehlen)

15 15 SeV-Langzeituntersuchung Ertrag in kwh/kwp Jahr Rudolf-Steiner-Schule Gröbenzell Mittelwert_Region Bild 3-16: Spezifische Erträge der Rudolf-Steiner-Schule Gröbenzell (Jahre fehlen) Ertrag in kwh/kwp Jahr Robert-Koch-Gymnasium Deggendorf Mittelwert_Region Bild 3-17: Spezifische Erträge vom Robert-Koch-Gymnasium Deggendorf (Jahre 1999, 2000 und 2001 fehlen) Ertrag in kwh/kwp Jahr Gymnasium/Realschule Puchheim Mittelwert_Region Bild 3-18: Spezifische Erträge vom Gymnasium/Realschule Puchheim (Jahr 2000 fehlt)

16 SeV-Langzeituntersuchung Ertrag in kwh/kwp Jahr Gustav-Woehrnitz-Hauptschule Lohr Mittelwert_Region Bild 3-19: Spezifische Erträge der Gustav-Woehrnitz-Hauptschule Lohr am Main Ertrag in kwh/kwp Jahr Celtis-Gymnasium Schweinfurt Mittelwert_Region Bild 3-20: Spezifische Erträge vom Celtis-Gymnasium Schweinfurth Ertrag in kwh/kwp Jahr Deutschhaus-Gymnasium Würzburg Mittelwert_Region Bild 3-21: Spezifische Erträge vom Deutschhaus-Gymnasium Würzburg

17 17 SeV-Langzeituntersuchung 3.2 PV-Anlage Jean-Paul-Schule Kassel Die Anlage auf der Turnhalle der Jean-Paul-Schule in Kassel unterscheidet sich von den Anlagen aus Bayern in den Systemkomponenten. Es handelt sich hierbei um eine 1,08 kwp Anlage Allgemeine Anlagendaten Ausrichtung: 10 W Neigung: 30 Generator: Halterung: DC-Kabel: Wechselrichter: SMA SWR 850 9x Kyocera KC 120 mit P DC,Gen = 1,08 kw p Flachdach: IBC SAG Flachdachaufständerung H07RN-F (1x 2,5mm² Modul DC Verteiler / 1x 10mm² DC Verteiler - WR) Ergebnisse der Anlagenanalyse Umgebungsbedingungen Die Anlage ist nicht in die Blitzschutzanlage des Gebäudes integriert. Im Süden, vor den Modulen, stehen drei Blitzschutzstangen mit ca. 1m Abstand, was zu einer leichten Verschattung der Module führt. Im Südwesten steht ein Baum der am späteren Nachmittag ebenfalls den Generator leicht verschattet. Bild 3-22: Panorama der Jean-Paul-Schule in Kassel (leichte Verschattung durch einen Baum im Südwesten) Bild 3-23: Blitzschutzstangen etwa 1 m vor dem Generator Bild 3-24: Leichte Verschattung durch Baum am Nachmittag

18 SeV-Langzeituntersuchung 18 Generator Der optische Eindruck der Module ist gut, die Zellen zeigen keine Delaminationen und die EVA-Folie keine Verfärbung. An den unteren Modulrändern wurde eine leichte Verschmutzung festgestellt. Diese wirkt sich bei diesem Modultyp stärker aus, weil die Zellen bündig mit der Rahmenkante des Moduls sind. Bild 3-25: Guter Zustand der Zellen Bild 3-26: Leichte Verschmutzung am Modulrand Der Isolationswiderstand ist mit 53 G zwischen DC+ zu GND und 158 G ist im gültigen Wertebereich. Die STC Leistungsbestimmung ergab eine Gesamtleistung der Anlage von 756 W. Laut Datenblatt müsste die Anlage eine Leistung von 1080 W haben. Was eine Leistungsreduktion von 30% bedeutet. Dabei ist der Mess- und Extrapolationsfehler vom PVPM-Messgerät mit ca. 5% des PVPM Messgerätes nicht eingerechnet. Die folgende Grafik zeigt die gemessenen Kennlinien der Gesamtanlage Strom in A Spannung in V Gem. Kennl. A Gem. Kennl. B Bild 3-27: Gemessene Kennlinie des gesamten Generators

19 19 SeV-Langzeituntersuchung Halterung/DC-Kabel Die SAG Flachdachaufständerung von IBC ist mit Aluschienen- und Edelstahlschraubenmaterial ausgeführt und zeigt keine Alterserscheinungen. Die Anschlussleitungen sind mit Blechschellen an den Modulen befestigt und sind in einem guten Zustand. Lediglich vor der Dacheinführung sind die Kabel ungeschützt der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Bild 3-28: Flachdachaufständerung aus Alu Bild 3-29: Kabelführung über 0,5 m direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt Wechselrichter Der SMA SWR 850 Wechselrichter hängt an der Wand im Dachboden der Turnhalle. Er wurde im Oktober 2003 nach einem Ausfall durch ein Austauschgerät ersetzt Erträge der Anlage Von den Erträgen der Anlagen fehlen die Daten von Im Jahr 2003 ist der Unterschied zu dem Mittelwert der Region auf den Wechselrichterdefekt zurückzuführen Ertrag in kwh/kwp Jahr Jean-Paul-Schule Kassel Mittelwert_Region Bild 3-30: Spezifische Erträge der Jean-Paul-Schule Kassel ( fehlen die Daten)

20 SeV-Langzeituntersuchung Neue PV-Anlage Hauptschule Poing Das Projekt Sonne in der Schule feierte im Jahr 2005 ihr 10 jähriges Jubiläum. Im Oktober 2005 ging die Jubiläumsanlage der Hauptschule Poing in Betrieb. Bei dieser Anlage konnte auf die Erfahrungswerte aus 10 Jahren Sonne in der Schule zurückgegriffen werden Allgemeine Anlagendaten Ausrichtung: Süd Neigung: 28 Generator: Halterung: DC-Kabel: 6x Shell SE 160L mit P DC,Gen = 960 W p Flachdach: Holzkonstruktion mit Betonsockeln Solarkabel H+S H07RN-F (1x 6mm² Modul - WR) Wechselrichter: SMA SWR 850 Überwachung: Weblog Meteocontrol Ergebnisse der Anlagenanalyse Bild 3-31: Generator mit 6 Shell SE160L Modulen Bild 3-32: Flachdachaufständerung aus einer Holzkonstruktion Bild 3-33: Wechselrichter SMA SWR 850 Bild 3-34: Weblog von der Firma Meteocontrol

21 21 SeV-Langzeituntersuchung Die ein Jahr alte Anlage ist in einem guten Zustand. Es wurde ein Isolationswiderstand von 8 G zwischen DC+ zu GND und 18 G - und GND gemessen. Die Leistungsmessung mit dem PVPM Messgerät ergab eine Generatorleistung von 992 W/m², die im Vergleich zum Moduldatenblatt um 3,3% höher ist Erträge der Anlage Die folgende Grafik zeigt den spezifischen Ertrag der Anlage im Zeitraum von bis mit 1062 kwh/kw p. Der Durchschnitt in der Region liegt in diesem Zeitraum bei 959 kwh/kw p Ertrag in kwh/kwp Zeitraum Hauptschule Poing Mittelwert_Region Bild 3-35: spezifischer Ertrag der Anlage seid Inbetriebnahme

22 22 SeV-Langzeituntersuchung 4 Kampagne B: 4 weitere netzgekoppelte Anlagen Die folgenden vier Anlagen sind wesentlich größer als die im vorigen Kapitel untersuchten 1 kw p Anlagen. Hier handelt es sich um zwei Freilandanlagen, eine aufgeständerte Flachdachanlage und eine Versuchsanlage die als Lärmschutzwand realisiert wurde. Zuständig für die zwei Freilandanlagen und die Versuchsanlage ist die E.ON Bayern AG. Die 1 MW p Anlage auf den Dächern der neuen Messe München wird von den Stadtwerken München betreut. Für die Auswertung wurden die Jahresbetriebsberichte, soweit vorhanden verwendet. 4.1 Bürger für Solarstrom Unterföhring Bild 4-1: PV-Anlage Bürger für Solarstrom in Unterföhring Die PV-Anlage Bürger für Solarstrom in Unterföhring befindet sich auf dem Werksgelände von EON Bayern direkt neben der A99 und wurde im Jahr 1994 erbaut Allgemeine Anlagendaten Ausrichtung: Süd Neigung: 35 Generator: Halterung: DC-Kabel: Wechselrichter: Überwachung: 456x Siemens M100L mit P DC,Gen = 45,6 kw p Flachdach: HB Träger aus Stahl; Schraubenmaterial verzinkt NYY-O 1x 4mm² (Modul DC-Verteiler) (NYCWY-0,6/1kV 1x 16mm² (C-Verteiler - WR) USV Reihe B42 Simatic S5

23 23 SeV-Langzeituntersuchung Im November 2005 wurden bereits zum zweiten Mal nach 2003 Module gestohlen. Der PV-Generator hatte ursprünglich 516 Module mit Nennleistung von 51,6 kw p. Die monokristallinen Module ohne Rahmen sind auf HB Träger montiert, nach Süden mit einem Neigungswinkel von 35 ausgerichtet. Insgesamt ist die Anlage auf neun Teilgeneratoren aufgeteilt. Die Teilgeneratoren bestehen aus je 48 oder 60 Modulen, wovon jeweils 12 Module in Reihe geschaltet sind. An der Rückseite der PV-Generatoren sind die DC-Verteilerkästen für jeden Teilgenerator montiert. Das Bild (4-1) zeigt die PV-Anlage Bürger für Solarstrom mit den Informationstafeln Ergebnisse der Anlagenanalyse Umgebungsbedingungen Die PV-Anlage liegt direkt neben der Autobahn A99 und ist nahezu unverschattet. Eine leichte Verschattung des südlichsten Teilgenerators tritt durch einen Baum am Morgen auf. Die Bilder (4-2 und 4-3) zeigen die Verschattungssituation am um 9:30. Bild 4-2: Leichte Verschattung eines Teilgenerators am Morgen Bild 4-3: Teilverschatteter Generator am um 9:30h Das Bild (4-4) zeigt das vom Dach des Betriebsgebäudes aufgenommene Panoramabild. Bild 4-4: Panoramabild der PV-Anlage Unterföhring Generator An den Modulen der Firma Siemens wurde eine Sichtprüfung hinsichtlich Verfärbung, Delamination und Verschmutzung durchgeführt. Eine Braunfärbung der EVA-Folie ist bei allen Modulen erkennbar, Delamination an den Zellen wurden keine festgestellt. Eine leichte Verschmutzung des gesamten PV-Generators liegt vor, was wahrscheinlich an der Nähe zur Autobahn liegt.

24 SeV-Langzeituntersuchung 24 Bild 4-5: Braunfärbung der EVA-Folie Bild 4-6: Guter Zustand der Zellen Bild 4-7: Leichte Verschmutzung des Generators Bild 4-8: Modulanschlussdose mit Bypassdioden Der Isolationswiderstand von allen einzelnen Strängen wurde mit >2 M zwischen DC+ zu GND und >3,5 M gemessen und ist in Ordnung. Mit dem PVPM-Messgerät wurden alle Stränge der Anlage gemessen. Dabei wurden pro Strang drei Messungen durchgeführt. Die folgende Grafik zeigt exemplarisch die Kennlinie eines Strangs mit 12 Modulen. Die auf STC umgerechnete Leistung beträgt 1108 W. Hatten die PV-Module bei Inbetriebnahme exakt 100 W, ergibt dies eine Leistungsreduktion von 7,7% (ohne Betrachtung der Mess- und Extrapolationsfehler). Bild 4-9: Kennlinie eines Strangs mit 12 Modulen

25 25 SeV-Langzeituntersuchung Halterung/DC-Kabel/DC-Verteilerkasten Die Modultraggestelle sind aus feuerverzinkten Stahlprofilen gefertigt und zeigen keine Alterserscheinungen. Die 4 mm² Kabel vom Typ NYY-O zur Verbindung der Module mit dem DC-Verteilerkasten zeigen optisch keine Mängel. Die 16 mm² Kabel vom DC-Verteilerkasten zum Betriebsgebäude sind im Boden verlegt. Die DC- Verteilerkästen sind in einem guten Zustand, die Überspannungsableiter sind funktionsfähig. Jeweils 4 bzw. 5 Stränge sind über Strangdioden zusammengefasst. An zwei Strängen waren die Schrauben zur Kabelbefestigung nicht angezogen. Eine Bypassdiode war beim Vorort Termin defekt, dies wurde Hr. Bettinger von IBB Solar mitgeteilt und ist mittlerweile behoben. Bild 4-10: Modultragetische aus feuerverzinktem Stahl Bild 4-11: DC-Verteilerkasten mit Überspannungsableiter und DC-Freischalter Bild 4-12: Massive Stahlträger im Boden verankert Bild 4-13: Defekte Strangdiode im DC- Verteilerkasten

26 SeV-Langzeituntersuchung 26 Wechselrichter Im Betriebsgebäude ist ein 50 kw Wechselrichter der Firma Siemens eingebaut. Er ist zentral aufgebaut und besteht aus den Komponenten Wechselrichter, DC/AC- Unterverteilung und dem Steuerschrank. Die Trafostation ist zusätzlich im Betriebsgebäude integriert. Bild 4-14: Betriebsgebäude mit der Trafostation Bild 4-15: Wechselrichter USV Reihe 42 im Betriebsgebäude Erträge der Anlage Seit der Inbetriebnahme im Jahr 1996 sind die Jahreserträge der Anlage vorhanden. War der spezifische Ertrag der Anlage in den ersten Jahren deutlich besser als der regionale Mittelwert, so liegt er ab 2003 deutlich darunter. Gründe hierfür sind diverse Anlagenausfälle (Diebstahl von Modulen 2003 und 2005) und die bessere PR von neueren Anlagen Ertrag in kwh/kwp Jahr Bürger-für-Solarstrom Unterföhring Mittelwert_Region Bild 4-16: Spezifische Erträge Bürger-für-Solarstrom Unterföhring

27 27 SeV-Langzeituntersuchung 4.2 Lärmschutzwand Etterschlag Die PV-Lärmschutzwand Etterschlag ist am in Betrieb gegangen. Mit den vom Bayernwerk als Forschungsprojekt realisierten Demonstrationsanlagen zur Einbindung von Photovoltaik in Lärmschutzwände wurden folgende Ziele verfolgt: Kostenreduktion durch Nutzung von Lärmschutzwänden als Träger- Konstruktion für PV-Anlagen Betriebserfahrungen mit integrierten PV-Lärmschutz-Anlagen sammeln Weiterentwicklung der drei unterschiedlichen Konzepte Es ist keine Dokumentation der Anlagen vorhanden, wodurch eine Fehlersuche und Auswertung der Messergebnisse teilweise nicht genau durchgeführt werden konnte. Von den Anlagenteilen Ost und West sind die genauen Modulleistungen nicht bekannt. Die folgende Grafik zeigt das Schema der drei Anlagen. Bild 4-17: Schema der Versuchanlage Etterschlag Allgemeine Anlagendaten Anlage Ost Anlage Mitte Anlage West Ausrichtung: Süd Süd Süd Neigung: Leistung 8,7 kwp 9,24 kwp 10 kwp Generator: 100xFabrimex/PBE ~87 Wp 48xSiemens M110 72xSiemens M / 55 Wp Halterung: Spezialkonstruktion An Vorderseite der Lärmschutzwand 60x Bitsch/GSS 162 Wp DC-Kabel: H07RN-F H07RN-F H07RN-F Wechselrichter: Sputnik SolarMax10 10kWp Dorfmüller DMI300 DMI400 Spezialkonstruktion Sputnik SolarMax10 10 kwp