Fehlerbewertung an Modulen im Feld mittels Thermographie · PDF fileReferent Bernhard Weinreich [email protected] Fehlerbewertung an Modulen im Feld mittels Thermographie 13

Referent Bernhard Weinreich

[email protected]

Fehlerbewertung

an Modulen

im Feld

mittels

Thermographie

13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

© 2011 Cartoonist Michael Hüter

28.‐29. Nov 2016 TÜV Rheinland, Köln

Seite 4 © 2016 HaWe Engineering GmbH • Bernhard Weinreich • Outdoor Thermografie • 13. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Stand der Technik und Ziele

Entwicklung eines Standards

Thermografische Feldstudie: Erfahrung zur Häufung von Modulfehlern

Ausblick zur Weiterentwicklung des Verfahrens

Zusammenfassung

Inhalt

1 + 1 = 2


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

Stand der Technik und Ziele


• 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

Exemplarische Interpretations- /Planungsfehler

Verschattungen

System – Asymmetrien (Mismatch) z.B.

• wegen variierender Orientierung

• fehlerhafter Systemzusammenstellung:

normale WR mit mehreren MPP-Trackern,

SunPower-Modul, variierende Stranglängen

Exemplarische Installationsfehler

D Azimut

(Reinigungsintervalle)

Exkurs: Beispiele über Modulfehler hinaus


2011 – Initiierung Normungsprozess durch

Solarschmiede (heute: HaWe Engineering)

© 2015 Cartoonist Michael Hüter

Entwicklung von Richtlinien und Standards


Motivation: Vergleich PV-Thermo.-Gutachten


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

Normung: Historie und Institutionen


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 300 kW

PV-Thermo. als zusätzliche Maßnahme

zur Qualitätssicherung immer sinnvoll

Große PV-Anlagen über 1 MW (≙ 2 Hektar) 10 MW

PV-Thermo. auch bei Mehrfachmessungen

über die Anlagen-Lebensdauer immer

wirtschaftlich, auch regelmäßige Prüfungen

Wirtschaftlichkeit zur Anlagengröße


Darstellung der Ergebnisse:

1 aktives MegaWatt

mit knapp 5.000 Modulen

Leistungsverluste und Mängel

1) knapp 1,5 MW inaktive

Generator-Anteile

2) über 1.500 mangel-

hafte Module …

3) … gefährden die Verfüg-

barkeit von etwa 6 MW

Download der Feldstudie: www.hawe-eng.com

gefährd

en

Fiktive 100 MW Anlage

aus 41 überprüften

MW-Anlagen mit

½ Million Module

Feldstudie Modulfehler 2013: Überblick

http://www.hawe-eng.com/




I.

II.

III.

Feldstudie Modulfehler 2013: Folgeentwicklungen


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

Feldstudie: Zusammenfassung und neue Erkenntnisse


0

10

20

30

40

50

60

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Modul-Übertemp.

Linear (Modul-Übertemp.)

Modul-STC-Übertemperatur in Kelvin

Mo

du

l-ST

C-L

eist

un

gs-

verl

ust

in W

att

Exempl.: Prognose von

12 Dünnschicht-Modulen

mit Minderleistung und

12 Referenzmodulen aus

einer Thermografie

Bestätigung der Verluste

mittels Kennlinie im Feld

und im Labor

Ausblick Evaluierung: Minderleistung zu DT


A B C D E F

2 0 0 0 0 0 1

0 3 1 4 3 1 2

2 20 12 12 6 2 3

2 41 43 23 21 2 4

3 25 20 23 22 2 5

3 16 18 27 24 0 6

2 33 40 30 34 0 7

1 29 12 16 10 0 8

0 4 3 1 0 0 9

0 1 0 1 0 0 10

F E D C B A

1 0 0 0 0 0 0

2 0 1 2 1 0 0

3 0 4 5 5 7 0

4 2 13 14 19 13 0

5 1 10 14 13 12 0

6 0 13 15 12 8 1

7 0 10 14 18 14 0

8 0 3 7 7 6 0

9 0 0 1 2 0 0

10 0 0 0 0 0 0

Exemplarisch: Häufungs-

verteilung 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

Ausblick „Big-Data“: 600 Module, aktive Zellbrüche


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.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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