Begriff
Performance Ratio (PR)
Die Performance Ratio misst, welcher Teil der Energie, die eine Solaranlage erzeugen konnte, in Strom umgewandelt wurde. Formel nach IEC 61724-1 und chilenisches Beispiel.
Begriff
Degradation von Solarmodulen
Degradation ist der allmähliche und dauerhafte Leistungsverlust eines Solarmoduls im Lauf der Jahre. Die meistzitierte Übersichtsarbeit, von NREL, trug rund 2.000 Feldmessungen aus vier Jahrzehnten zusammen und ermittelte einen Median von 0,5 % pro Jahr. Sie unterscheidet sich von der Verschmutzung, die sich durch Reinigung rückgängig machen lässt, und von Defekten, die einzelne Module betreffen.
Kurz gefasst
- Median der Fachliteratur: 0,5 % pro Jahr; Mittelwert 0,8 %.
- In Santiago maß eine zweijährige Studie je nach Technologie zwischen 1,3 % und 2,8 % pro Jahr.
- Verschmutzung ist keine Degradation: Sie lässt sich durch eine Reinigung beheben.
- Um eine Garantie geltend zu machen, muss man die Leistung messen, nicht schätzen.
Wie viel normal ist
Dirk Jordan und Sarah Kurtz von NREL werteten die in 40 Jahren Feldversuchen veröffentlichten Degradationsraten aus. Aus rund 2.000 Messungen ergaben sich ein Median von 0,5 % pro Jahr und ein Mittelwert von 0,8 %. Der Unterschied zwischen beiden Zahlen sagt etwas aus: Die meisten Module altern langsam, und einige wenige sehr schnell.
Die verfügbaren chilenischen Daten liegen höher. Die Studie von Fraunhofer Chile und der Universidad Católica in Santiago maß in den Jahren 2014 und 2015 an ihren Modulfeldern:
| Technologie | Gemessene jährliche Degradation |
|---|---|
| Polykristallin | 1,29 % |
| Monokristallin | 1,74 % |
| Dünnschicht | 2,77 % |
Zwei Jahre sind ein kurzer Zeitraum, um Degradation zu messen, und die ersten Jahre eines Moduls sind meist die mit dem größten Verlust. Dennoch sind es in Chile gemessene Werte, und man sollte sie vor Augen haben, wenn man eine Ertragsprognose über 25 Jahre prüft.
Warum sie degradieren
| Mechanismus | Was es ist |
|---|---|
| Lichtinduzierte Degradation (LID) | Anfangsverlust in den ersten Stunden oder Wochen der Exposition |
| Potenzialinduzierte Degradation (PID) | Leckstrom zwischen den Zellen und dem Rahmen, in Strings mit hoher Spannung |
| Mikrorisse | Risse in den Zellen, die mit der Zeit Bruchstücke isolieren |
| Verfärbung des Einkapselungsmaterials | Das Material, das die Zellen schützt, dunkelt unter ultravioletter Strahlung nach |
| Delamination und Feuchtigkeit | Ablösung von Schichten, die Wasser eindringen lässt und die Kontakte korrodiert |
| Versagen der Rückseitenfolie | Rissbildung, die spannungsführende Teile freilegt |
Hitze, ultraviolette Strahlung und Temperatursprünge beschleunigen fast alle. Deshalb ist der Norden Chiles eine anspruchsvolle Umgebung, und das ist der Daseinsgrund von Konsortien wie AtaMoS-TeC.
Was keine Degradation ist
- Verschmutzung. Lässt sich durch eine Reinigung beheben. In Santiago kann sie pro Tag zwischen 0,13 % und 0,56 % des Ertrags kosten.
- Neue Verschattung. Ein Baum, der gewachsen ist, oder ein Nachbargebäude.
- Einzelne Defekte. Eine Diode, ein Steckverbinder oder ein abgetrennter String.
Sie zu verwechseln führt zu teuren Entscheidungen: Module auszutauschen, die nur verschmutzt waren, oder einen Defekt, der unter die Garantie fiel, als „normale Degradation“ hinzunehmen.
Wie sie gemessen wird
- Trend der Performance Ratio. Mit mehreren Jahren an Daten und einem zuverlässigen Einstrahlungssensor zeigt die Steigung der PR die Degradation der Gesamtanlage.
- I-V-Kennlinien. Man misst die tatsächliche Leistung eines Strings oder eines Moduls und vergleicht sie mit der Nennleistung laut Typenschild, korrigiert um Bestrahlungsstärke und Temperatur.
- Labor. Ein Sonnensimulator misst das Modul unter Standardbedingungen. Das ist der Nachweis, den ein Hersteller akzeptiert.
Die Garantie
Module haben zwei verschiedene Garantien. Die Produktgarantie deckt Herstellungsfehler ab. Die Leistungsgarantie sichert zu, dass die Leistung über einen langen Zeitraum nicht unter einen bestimmten Prozentsatz fällt, in der Regel mit einem maximalen Verlust im ersten Jahr und einer festen Steigung danach. Die genauen Werte stehen im Garantiezertifikat des jeweiligen Herstellers, und man muss sie vor dem Kauf lesen, nicht erst bei der Reklamation.
Häufige Fragen
Was häufig gefragt wird
Wie stark degradiert ein Solarmodul pro Jahr?
Der Median der veröffentlichten Feldmessungen beträgt 0,5 % pro Jahr, laut der Übersichtsarbeit von Jordan und Kurtz (NREL). Eine zweijährige Studie in Santiago ergab höhere Werte, je nach Technologie zwischen 1,29 % und 2,77 % pro Jahr.
Wie lange hält ein Solarmodul?
Es hat kein Enddatum: Es erzeugt weiter Strom, solange es nicht ausfällt, jedes Jahr etwas weniger. Die Leistungsgarantien der Hersteller decken üblicherweise 25 Jahre oder mehr ab.
Woran erkenne ich, ob meine Module stärker als normal degradiert sind?
Durch Messen. Ein Audit vergleicht den tatsächlichen Ertrag mit dem erwarteten, schließt Verschmutzung und Defekte aus und misst die Leistung einer Stichprobe von Strings mit I-V-Kennlinien.
Quellen
Woher die Daten stammen
- Jordan, D. und Kurtz, S., Photovoltaic Degradation Rates — An Analytical Review, Progress in Photovoltaics 21 (2013).
- Urrejola et al., Effect of soiling and sunlight exposure on the performance ratio of photovoltaic technologies in Santiago, Chile, Energy Conversion and Management 114 (2016).
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