13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Fehlerbewertung an Modulen im Feld mittels Thermographie 28.‐29. Nov 2016 TÜV Rheinland, Köln © 2011 Cartoonist Michael Hüter

Referent Bernhard Weinreich [email protected]

Inhalt

Stand der Technik und Ziele Entwicklung eines Standards Thermografische Feldstudie: Erfahrung zur Häufung von Modulfehlern Ausblick zur Weiterentwicklung des Verfahrens

Zusammenfassung

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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

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Exkurs: Beispiele über Modulfehler hinaus Exemplarische Interpretations- /Planungsfehler

D Azimut

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 © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

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Entwicklung von Richtlinien und Standards 2011 – Initiierung Normungsprozess durch Solarschmiede (heute: HaWe Engineering)

© 2015 Cartoonist Michael Hüter © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

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Motivation: Vergleich PV-Thermo.-Gutachten

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Normung: Historie und Institutionen 2011 – Initiierung Normungsprozess durch Solarschmiede (heute: HaWe Engineering) 2013/14 – Start DKE / AK 373.0.30 IR-Messtechnik 2014 – Veröffentlichung der ersten Richtlinie durch den deutschen Thermografen Verband VATh 2015 – Start IEC 62446-3 – Arbeitskreis

2016 – Entwurfsversionen der DKE: DIN VDE V 0126-23-3 und ggf. noch IEC 62446-3 © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

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Wirtschaftlichkeit zur Anlagengröße

Kleine PV-Anlagen unter 100 kW 10 kW PV - Thermografie nur durch Installateur, lokale Bau- und Elektrothermografen oder bei konkretem Verdacht kosteneffizient. 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 © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

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Feldstudie Modulfehler 2013: Überblick

Darstellung der Ergebnisse:

Leistungsverluste und Mängel 1)

knapp 1,5 MW inaktive Generator-Anteile

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über 1.500 mangelhafte Module …

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… gefährden die Verfügbarkeit von etwa 6 MW

gefährden

1 aktives MegaWatt mit knapp 5.000 Modulen

Fiktive 100 MW Anlage aus 41 überprüften MW-Anlagen mit ½ Million Module

Download der Feldstudie: www.hawe-eng.com © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

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Feldstudie Modulfehler 2013: Folgeentwicklungen

III. II.

I.

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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 © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

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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 60

Modul-STC-Leistungsverlust in Watt

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Modul-STC-Übertemperatur in Kelvin

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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;

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Quelle: ISFH Hameln Kajari-Schröder S. „Mikrorisse in PV-Modulen unter mechanischer Belastung“ Vortrag, 26tes PV-Symposium, Bad Staffelstein 2011

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Ein mögliches Fazit: Übertemperaturen um AD gehen in der Regel auch von diesen aus

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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. © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!