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Hagelschäden an PV-Anlagen mit Hilfe der InSitu Elektrolumineszenz erkennen

Hagelschläge auf PV-Module können so stark sein, das es zum Glasbruch kommt. So ein Schaden ist sehr leicht erkennbar, und einfach dem Hagel zuzuordnen. Leider ist das Deckglas des PV-Moduls deutlich robuster als die an das Glas laminierten Siliziumzellen. Diese brechen oft schon bei Belastungen, bei denen das Glas noch standhält.


Besonders bei diesem "grenzwertigen" Hagel, bei dem nur wenige oder sogar keine Module zu "Glasbruch" gehen, kommt es trotzdem zu erheblichen Schäden auf Zellebene. Problematisch wird das Ganze darüber hinaus, da diese Schäden direkt nach dem Hagelereignis mit herkömmlichen Verfahren nicht zu erkennen sind.
Weder in der Leistungsmessung (Anlagenertrag) noch mit thermografischen Verfahren lassen sich diese durch den Einschlag von Hagelkörnern verursachten Bruchbilder erkennen. Solch ein Bruchbild hat akut noch keinerlei Einfluss auf die Modulleistung. Aus diesem Grund ist, wie schon erwähnt, der Defekt nicht auf einer thermografischen Aufnahme zu erkennen.


Durch thermische Zyklen, die ein PV-Modul konstant durchläuft, besonders extrem im Winter, kommt es aber an den Zellbrüchen mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer immer stärkeren physischen Abtrennung der elektrischen Leiter, so das hier im Beispiel erhebliche Zellflächen mit der Zeit elektrisch inaktiv werden.
Erst dann ist eine Leistungsreduktion erkennbar. In diesem Zustand sind die Schäden dann auch bei thermografischen Untersuchungen zu erkennen. Leider kann es durchaus einige Jahre dauern, bis dieser Zustand eintritt.

Eine zerbrochene Zelle, wie in Bild 1, kann ohne Probleme zu einer Leistungsreduktion von mehr als 25% eines kompletten Modulstrangs (ca. 20 Module) führen, wenn ein solches Modul in der Anlage verbleibt. Daher ist es essentiell wichtig, typische durch Hagel hervorgerufene Zellbrüche zeitnah nach dem Entstehen zu finden um diese dem Hagelereignis zuzuordnen. Die PV-Anlage kann dann entsprechend wieder in Stand gesetzt werden. Diese Arten der Zellbrüche sind nur mit Hilfe von Elektrolumineszenzaufnahmen sichtbar zu machen.

Wichtig ist hierbei eine entsprechend hohe Bildauflösung (ca. 8 Megapixel pro Modul), um die Mikrorisse erkennen zu können. Zu einem deutlich späteren Zustand (bis zu ein paar Jahren) lassen sich die Brüche dann auch mit geringerer EL-Bildauflösung finden, dann sind diese allerdings auch schon mit thermografischen Verfahren erkennbar und wirken sich auch schon auf die Leistung aus. Der Vorteil der frühzeitigen Erkennung und direkten Zuordnung zum Hagelereignis ist nur bei hinreichender Bildauflösung und geschulter Begutachtung gegeben.


Photovoltaik-Module von Kyocera liefern Solarstrom für Modellprojekt des Berufskollegzentrums Detmold

Die Modernisierung des Berufskollegzentrums Detmold ist eines der größten Modellprojekte in Deutschland zur energetischen Sanierung von Schulgebäuden mit einem Investitionsvolumen von 7,8 Millionen Euro.

Durch die Ausstattung der Dächer mit 2.658 Photovoltaik-Modulen von Kyocera (Kyoto/Neuss) mit einer Nennleistung von 380 kWp spare das Berufskolleg in Zukunft jährlich nicht nur 148 Tonnen CO² ein, sondern produziere mehr Energie als es verbrauche und werde damit zur Plusenergieschule, berichtet Kyocera in einer Pressemittelung.

"Die Solarmodule von Kyocera haben sich bereits in zahlreichen Tests als besonders leistungsstark, langlebig und zuverlässig erwiesen. Daher bietet das Berufskollegzentrum Detmold für uns als Modellprojekt die ideale Möglichkeit, auch einen nachhaltigen Beitrag zur zukunftsweisenden Energieversorgung von Bildungseinrichtungen zu leisten", sagt Shigeru Koyama, Europa Chef der Kyocera Fineceramics GmbH.

Energieeffizienz-Steigerung um den Faktor 4 angetrebt

Bis dato gibt es im gesamten Bundesgebiet lediglich vier solche Projekte. Das Berufskollegzentrum Detmold habe sich allerdings als Bestandssanierung durch die angetrebte Energieeffizienz-Steigerung um den Faktor 4 deutlich von den anderen ab. Das Projekt soll Ende 2014 abgeschlossen werden.

Ziel ist es, 93 Prozent des Heizenergieverbrauchs und 50 Prozent des Stromverbrauchs für die 3.800 Schüler einzusparen. Der Gesamtenergiebedarf für Heizung, Trinkwasser und Beleuchtung soll um 70 Prozent reduziert werden. Insgesamt entspricht dies einer Senkung des Verbrauchs von 1,75 Millionen kWh auf 0,51 Millionen kWh. Durch die Netzeinspeisung des überschüssigen Stroms wird mit einem Ertrag von 250.000 Euro nach rund 21 Betriebsjahren gerechnet.

Eines der größten Photovoltaik-Indachprojekte in Deutschland

"Bei der Sanierung des Berufskollegzentrums Detmold handelt es sich um eines der größten Indachprojekte in Deutschland. Die damit verbundenen technischen Herausforderungen sind äußerst anspruchsvoll. Aber aufgrund der langjährigen Erfahrung mit den qualitativ hochwertigen Solarmodulen von Kyocera konnten wir diese Aufgabe erfolgreich abschließen", erklärt Thomas Stork, Geschäftsführer der Energetik Solartechnologie-Vertriebs GmbH, die für Entwicklung und Installation der eingesetzten Solaranlage zuständig ist.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) fördert die energetische Modernisierung als Forschungsobjekt im Rahmen seines Programms "Energieoptimiertes Bauen (EnOB)" mit 1,74 Millionen Euro. Die Hochschule Ostwestfalen-Lippe übernimmt die wissenschaftliche Begleitung des Baus. Erst kürzlich wurde das Sanierungskonzept im Rahmen der diesjährigen Berliner Energietage mit dem BMWi-Preis "Schule 2030 - Lernen mit Energie" in der Kategorie "Gesamtkonzept Sanierung" ausgezeichnet.


Quelle: Kyocera