REPORT. Januar Ermittlung des elektrischen Energieertrages von 12 PV-Modultypen, im Vergleich

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1 T Januar 21 REPORT Ermittlung des elektrischen Energieertrages von 12 PV-Modultypen, im Vergleich 1. Vorwort 2. Planung, Aufbau und Durchführung der Versuche 3. Messergebnisse 4. Fazit 5. Equipment

2 T Ermittlung des elektrischen Energieertrages von 12 PV-Modultypen, im Vergleich 1. Vorwort Im Frühsommer des Jahres 29 beschloss das T-Institut (wie bereits im Vorjahr), erneut kristalline PV-Module zu ermitteln, die sehr hohe Energieerträge erbringen. 2. Planung, Aufbau und Durchführung der Versuche 2.1 Planung, Vorüberlegungen Nach gründlichen Recherchen fiel die Entscheidung für folgende Module als Testobjekte: aleo S16 polykristallin Kyocera KC 175 GHT-2 polykristallin Schott Solar Poly 165 polykristallin Schott Solar ASE 3 polykristallin Romag SMT 6(6)225 polykristallin Tynsolar TYN-18 PC polykristallin Sharp NT 17 (E1) monokristallin Wuxi Shangpin SPSM-175D monokristallin Jiangyin Jetion JT175 (35) monokristallin Yunnan Tianda TD 175 M5 monokristallin ANTARIS ASM 175 monokristallin (Vorjahres-Bester) ANTARIS ASM 18 monokristallin (Nachfolgemodell d. Vorjahres-Besten) Jeder Modultyp wurde zu einem String, bestehend jeweils aus zwei, bzw. drei Modulen (abhängig von der Mpp-Spannung des jeweiligen Modultyps) verschaltet. Jeder String speiste über einen Wechselrichter Mastervolt Soladin 6 in das Stromnetz ein. Als Testzeitraum wurden die beiden Monate Juni und Juli 29 ausgewählt, da diese beiden Monate im langjährigen Mittel, die ertragreichsten Monate eines Jahres sind. Da die getesteten Module unterschiedliche geometrischen Ausmaße hatten, wurden die Erträge (gemessen in kwh) auf die Datenblatt Nennleistung (gemessen in kwp) bezogen, um die Erträge der unterschiedlich großen Module realistisch vergleichen zu können. 2.2 Messaufbau und Durchführung der Messreihen Wie bereits erwähnt, arbeiteten sämtliche Modultypen im Einspeisebetrieb. Gleichstromseitig wurden über digitale Multimeter sowohl Modulspannung, als auch Modulstrom von Messrechnern erfasst, so dass daraus die tatsächliche Modulleistung und die elektrische Energie der Module berechnet werden konnten. Der Zeittakt der Messdatenaufnahme wurde auf eine Minute festgelegt. Zusätzlich wurde pro Modultyp die ins Stromnetz eingespeiste Energie über geeichte Stromzähler gemessen. Weiterhin wurden alle, unter Punkt 2.1 erwähnten Maßnahmen realisiert, bzw. eingehalten. Um die Erträge realistisch einordnen zu können, wurden zeitgleich die globalen Einstrahlungsdaten (in W/m²) eines Pyranometers (wie es in professionellen Wetterstationen Verwendung findet) auf dem gleichen Dach protokolliert. Abb. 1 zeigt einen Teil der getesteten Module. Weitere getestete Module befinden sich in der Anordnung von Abb. 2. Jedoch gehören nicht alle abgebildeten Module zum Testaufbau. Es wurde auf absolut gleiche Betriebsbedingungen für alle Modultypen geachtet: Gleicher Test-Ort (Dach des Instituts-Gebäudes) Gleiche Ausrichtung nach Süden Gleicher Neigungswinkel 3 Gleiche Leitungslängen und -Querschnitte Wie bereits erwähnt: Gleiche Einspeise-Wechselrichter Keinerlei Verschattungen Sauberkeit der Moduloberflächen Gleiche Hinterlüftungsverhältnisse (Modulkühlung) Gleiche Messgeräte zur Erfassung der Messdaten etc. Abb. 3 zeigt das verwendete Pyranometer Mess-Station mit Wechselrichtern, digitalen Multimetern, Zählern und Messrechnern (am linken und rechten Bildrand), siehe Abb T-Report Januar 21

3 Abb. 1: Ein Teil der Testanlage Abb. 2: Weitere getestete Module Abb. 3: Das verwendete Pyranometer Abb. 4: Mess- und Einspeise-Station 3. Messergebnisse 3.1. Diagramme Exemplarisch zeigt das nachfolgende Diagramm (Abb. 5) die Globalstrahlungskurven vom bis zum Globalstrahlung Datum Globalstrahlung (W/m²) Abb. 5: Globalstrahlung vom bis :43:37 AM 7:3:37 PM 3:23:37 AM 11:43:37 AM 8:3:37 PM 4:23:37 AM 12:43:37 PM 9:3:37 PM 5:23:37 AM 1:43:37 PM 1:3:37 PM 6:23:37 AM 2:43:37 PM 11:3:37 PM 7:23:37 AM 3:43:37 PM 12:3:37 AM 8:23:37 AM 4:43:37 PM 1:3:37 AM Uhrzeit T-Report Januar 21 3

4 T Ermittlung des elektrischen Energieertrages von 12 PV-Modultypen, im Vergleich Die protokollierten Ströme und Spannungen sind am Beispiel des polykristallinen Moduls aleo S16 zu sehen, für den Zeitraum vom bis zum (siehe Abb. 6). MT 16: aleo S16, 2 Module in Reihe, Wechselrichterbetrieb Uhrzeit Daraus konnten für den gleichen Zeitraum die Leistungskurven ermittelt werden (siehe Abb. 7). Uhrzeit :17:15 AM 2:2:16 PM 5:47:17 PM 9:32:19 PM 1:17:2 AM 5:2:22 AM 8:47:23 AM 12:32:25 PM 4:17:26 PM 8:2:27 PM 11:47:29 PM 3:32:3 AM 7:17:32 AM 11:2:33 AM 2:47:34 PM 6:32:36 PM 1:17:37 PM 2:2:39 AM 5:47:4 AM 9:32:42 AM 1:17:43 PM 5:2:44 PM 8:47:46 PM 12:32:47 AM 4:17:49 AM 8:2:5 AM 11:47:51 AM 3:32:53 PM 7:17:54 PM 11:2:56 PM 2:47:57 AM 6:32:59 AM 1:18: AM 2:3:1 PM 5:48:3 PM 9:33:4 PM 1:18:6 AM 5:3:7 AM 8:48:9 AM 12:33:1 PM 4:18:11 PM 8:3:13 PM 11:48:14 PM 3:33:16 AM 7:18:17 AM 1:17:15 14:21:16 18:25:18 22:29:19 2:33:21 6:37:22 1:41:24 14:45:25 18:49:27 22:53:28 2:57:3 7:1:32 11:5:33 15:9:35 19:13:36 23:17:38 3:21:39 7:25:41 11:29:42 15:33:44 19:37:45 23:41:47 3:45:48 7:49:5 11:53:52 15:57:53 2:1:55 :5:56 4:9:58 8:13:59 12:18:1 16:22:2 2:26:4 :3:5 4:34:7 8:38:8 12:42:1 16:46:12 2:5:13 :54:15 4:58:16 1 1, 9, 8 8, 7, Abb. 6: Gleichstrom u. Spannung am Modultyp aleo S16 Modulspannung (V) , 5, 4, 3, 2, 1,, Modulstrom (A) Datum MT 16: aleo S16, 2 Module in Reihe, Wechselrichterbetrieb Modulleistung (W) Abb. 7: Leistung des Modultyps aleo S16, vom bis Modulleistung (W) Datum 4 T-Report Januar 21

5 Aus der Leistung wiederum ließ sich der Energieertrag berechnen, welcher aus Abb. 8 zu ersehen ist. MT 16: aleo S16, 2 Module in Reihe, Wechselrichterbetrieb Uhrzeit Gleichstromarbeit (kwh) 1:17:15 14:18:16 18:19:18 22:2:19 2:21:21 6:22:22 1:23:24 14:24:25 18:25:27 22:26:28 2:27:3 6:28:31 1:29:33 14:3:34 18:31:36 22:32:37 2:33:39 6:34:4 1:35:42 14:36:43 18:37:45 22:38:47 2:39:48 6:4:5 1:41:51 14:42:53 18:43:54 22:44:56 2:45:57 6:46:59 1:48: 14:49:2 18:5:3 22:51:5 2:52:6 6:53:8 1:54:9 14:55:11 18:56:12 22:57:14 2:58:15 6:59: Gleichstromarbeit (kwh) Abb. 8: Energieertrag des Modultyps aleo S16, vom bis Datum 3.2. Auswertung der Messergebnisse Für alle 12 verwendeten Modultypen wurden jeweils die drei Diagramme für Spannung / Strom, Leistung und Energieertrag ermittelt. Um den Energieertrag der Modultypen untereinander vergleichen zu können, musste der jeweilige Ertrag (wie bereits erwähnt) auf die Datenblatt-Nennleistung der jeweiligen Modultypen bezogen werden. Dabei musste auch berücksichtigt werden, ob sich zwei oder drei Module in einem String befanden (abhängig von der Mpp-Spannung der Module). Die Datenblatt-Nennleistungen der getesteten Module lauten wie folgt: Modultyp: Nennleistung: aleo S16 18 Wp Kyocera KC 175 GHT Wp Schott Solar Poly Wp Schott Solar ASE 3 3 Wp Romag SMT 6(6) Wp Tynsolar TYN-18 PC 18 Wp Sharp NT 17 (E1) 17 Wp Wuxi Shangpin SPSM-175D 175 Wp Jiangyin Jetion JT175 (35) 175 Wp Yunnan Tianda TD 175 M5 175 Wp ANTARIS ASM Wp (Vorjahres-Bester) ANTARIS ASM Wp (Nachfolgemodell d. Vorjahres-Besten) T-Report Januar 21 5

6 T Ermittlung des elektrischen Energieertrages von 12 PV-Modultypen, im Vergleich Aufgrund der o. g. Messreihen ergaben sich für den Messzeitraum bis zum folgende Energieerträge in kwh pro kwp [kwh/kwp], siehe Diagramm Abb.9 (Reihenfolge wie in obiger Tabelle). Testanlage, pro Modultyp gelieferte elektrische Energie pro Nenn-kWp von 1. JUNI bis 31. JULI pro Modulpaar gelieferte elektrische Energie (kwh / kwp) , 256,8 254,2 249,9 248, 25,5 248,7 247,7 239,1 aleo S16 Kyocera KC 175 GHT-2 Schott Poly 165 Schott ASE 3, poly Romag SMT6(6)225 Tynsolar TYN-18 PC Sharp NT-17 (E1), Wuxi Shangpin SPSM-175D Jiangyin Jetion JT 175 (35) Yunnan Tianda TD 175 M5 ANTARIS AS M 175 AI ANTARIS ASM 18 AI 243,4 261, 261, T-Report Januar 21

7 In Abb. 1 sind die Module nach Leistung gerankt: Testanlage, pro Modultyp gelieferte elektrische Energie pro Nenn-kWp von 1. JUNI bis 31. JULI pro Modulpaar gelieferte elektrische Energie [kwh / kwp] ,5 261, 259, 256,8 254,2 25,5 249,9 248,7 248, 247,7 ANTARIS ASM 18 AI ANTARIS AS M 175 AI aleo S16 Kyocera KC 175 GHT-2 Schott Poly 165 Sharp NT-17 (E1), Schott ASE 3, poly Wuxi Shangpin SPSM-175D Romag SMT6(6)225 Jiangyin Jetion JT 175 (35) Yunnan Tianda TD 175 M5 Tynsolar TYN-18 PC 243,4 239, T-Report Januar 21 7

8 4. Fazit 5. Equipment Der Vorjahres-Beste ANTARIS ASM 175 erwies sich weiterhin als sehr starkes Modul und landete auf dem zweiten Platz in einem Feld von namhaften Herstellern. Das Nachfolgemodell ANTARIS ASM 18 belegte allerdings mit nur hauchdünnem Vorsprung Platz 1. Bemerkenswerter Weise drängt sich die Spitze sehr eng zusammen. So liegt das, den fünften Platz haltende Schott Solar Poly 165, gerade mal 2,8 Prozentpunkte hinter dem Führenden, was noch im allgemeinen Toleranzbereich (+/- 3 %) liegt. Dem Modell Tynsolar TYN-18 PC, welches auf dem 12. Platz landete, fehlen allerdings bereits 8,6 Prozentpunkte im Vergleich zu Platz 1. Art des Gerätes: Hersteller: Typ: Wechselrichter Mastervolt Soladin 6 Digitalmultimeter Voltcraft VC 82 Zähler AEG Form J16 G Messrechner Dell Modell DHM Messrechner IP Ideas Plus TYP: 1242 S26 Mess-Software Microsoft VB 6. Auswertesoftware Microsoft EXCEL 23 Dipl.-Ing. (FH) Eberhard Zentgraf T-Institut für Technische Innovation GmbH & Co. KG Am Heerbach Waldaschaff Tel.: +49 () info@tec-institut.de T Institut für Technische Innovation GmbH & Co. KG T