Robuste PV-Systeme für raue Umgebungen


Extreme Standorte, wie etwa salzhaltige Umgebungen in Meeresnähe, belasten PV-Anlagen und ihre Komponenten jeweils unterschiedlich. Foto: SolarEdge

Ob in Nordeuropa mit seinen kalten Wintern, in der Mojave-Wüste mit ihren heißen, staubigen Sommern – PV-Systeme sind unterschiedlichsten, anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt. Um ihnen standhalten zu können, müssen die Komponenten einer PV-Anlage robust sein. Angefangen bei der Produktgarantie bis hin zur Anzahl der Betriebsstunden gibt es eine Reihe von Beständigkeitstests, deren Nutzen Lior Handelsman, Gründer des PV-Unternehmens SolarEdge in diesem Artikel beschreibt.

Zu den wichtigsten Tests zählt die Fähigkeit, großen Temperaturdifferenzen standzuhalten. PV-Ausrüstungen sollten in einem großen Temperaturbereich funktionieren. Bei Wechselrichtern bewegt sich dieser zwischen -40 °C und +60 °C und bei Aufdachanlagen bis zu +85 °C. Technische Geräte, die sowohl für heiße als auch für kalte Umgebungen geeignet sind, also einen großen Temperaturbereich abdecken, müssen umfangreich geprüft werden. Bei SolarEdge werden elektrische Ausrüstungen beispielsweise einem Temperaturwechseltest unterzogen. Dabei durchlaufen sie 1.500 Zyklen bei Temperaturen von -40 °C bis +80 °C. Das entspricht einer Betriebszeit von mehr als 35 Jahren. Ebenso wichtig ist der Burn-in-Test, bei dem die Produktlebensdauer beschleunigt wird, um festzustellen, ob die Ausrüstung die erwartete Lebensdauer und Leistung erreicht. Ein weiterer wichtiger Test ist der HTOL-Test (High temperature operating life), der in einem Szenario mit moderatem Klima durchgeführt wird, das einer Betriebsdauer von mehr als 35 Jahren entspricht. Bei diesem Test werden elektrische Ausrüstungen einer Temperatur von 125 °C ausgesetzt, um festzustellen, ob die Produktlebensdauer den Erwartungen entspricht. Diese Tests beziehen sich besonders auf den Betrieb bei unterschiedlichen Temperaturen. Es gibt jedoch noch weitere Umgebungsbedingungen, durch die der Betrieb eines PV-Produkts beeinträchtigt werden kann.

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Durch feuchte und salzhaltige Luft können PV-Anlagen erheblich beeinträchtigt werden. Da eine große Prozentzahl der Weltbevölkerung an den Küsten wohnt, ist es von großer Bedeutung, dass die in diesen Gebieten installierten PV-Geräte feuchtebeständig sind. Diese Geräte müssen nicht nur direkt so ausgelegt sein, dass sie feuchten Umgebungsbedingungen standhalten, sie müssen auch eingehend getestet werden. Um bei einer hohen Luftfeuchtigkeit von bis zu 95 % (nicht-kondensierend) betrieben werden zu können, müssen die Produkte ordnungsgemäß versiegelt sein und aus korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt sein. Im Rahmen der Tests muss die PV-Ausrüstung einer Feuchte-Wärme-Prüfung unterzogen werden. Sie erfolgt bei 85 °C und 85 % relativer Luftfeuchte und dauert 1.200 Stunden. Dies entspricht einer Betriebszeit von nahezu 28 Jahren. In Bezug auf den Salzgehalt in der Luft sollte für PV-Ausrüstungen garantiert sein, dass sie in jeder Entfernung vom Meer oder von salzhaltigen Umgebungen installiert werden können. Sie dürfen nur nicht direkten Spritzern Salzwasser ausgesetzt sein. Bei der Installation von Anlagen in Meeresnähe muss sichergestellt werden, dass die Ausrüstung für diese Bedingungen eine Garantie hat.

In staubigen und sandigen Gegenden sind die Schutzarten IP 65 und IP 68 angesagt.

Damit elektrische Ausrüstungen staubbeständig und wasserdicht sind, ist es, wie bereits erwähnt, besonders wichtig, sie zu versiegeln. Die zwei maßgeblichen Schutzarten sind hierbei IP65 und IP68. Ausrüstung mit Schutzart IP65 ist beständig gegen das Eindringen von feinen Partikeln wie Staub und Wasser. Diese Schutzart ist besonders wichtig für Orte, die extremen Bedingungen wie Sand- und Staubstürmen oder Regen ausgesetzt sind oder sich in der Nähe von Bewässerungssystemen befinden. Die Schutzart IP68 steht für Staubbeständigkeit und Wasserdichtheit. Dies bedeutet, dass IP68-konforme Geräte auch bei vollständigem und beständigem Eintauchen in Wasser geschützt sind. Um diese Schutzart zu erfüllen, muss das Gerät grundsätzlich von einem Gehäuse ummantelt sein. Bei Wechselrichtern etwa genügt die Schutzart IP65. Für Anlagen auf Modulebene wird jedoch die Einhaltung der Schutzart IP68 empfohlen.

Ammoniakhaltige Luft im Bereich von Viehställen erfordert nicht nur von PV-Modulen, sondern auch von Wechselrichtern spezielle Dichtigkeitsstandards.

Ebenso wichtig als Photovoltaik-Standort sind ammoniakhaltige Umgebungen, wie etwa landwirtschaftlich genutzte Flächen. Die Dächer und Felder eines landwirtschaftlichen Betriebs sind üblicherweise gut für PV-Anlagen geeignet, da sie hinreichend Platz bieten und es keine physischen Hindernisse gibt, die sich negativ auf die Anlagenauslegung auswirken können. Dennoch müssen bei der Einführung von Photovoltaik in Landwirtschaftsbetrieben besondere Faktoren berücksichtigt werden. Viele Wechselrichterhersteller raten tatsächlich davon ab, ihre Geräte in ammoniakhaltigen Umgebungen zu installieren. Die Ausrüstung kann jedoch auf mechanische Beständigkeit und Dichtheit gegenüber Ammoniakdämpfen geprüft werden. Zum Beispiel sollte man auf den Standard 2 PfG 1911/03.2001 Absatz 6.3.1 des TÜV-Rheinland achten. Bei diesem Test werden die Produkte 480 Stunden (20 Zyklen zu je 24 h) in einer stark ammoniakgesättigten Atmosphäre gelagert und danach die üblichen Ausfallmechanismen analysiert.

Bei der Beschaffung von Ausrüstung für PV-Systeme ist es wichtig sicherzustellen, dass sie auch unter anspruchsvollen Bedingungen robust bleiben. Neben den rauen Bedingungen, denen ein gewöhnliches Dach meist ausgesetzt ist, sind Robustheit und Langlebigkeit eines Produkts Anzeichen für seine Beständigkeit und Qualität. Der Blick in die Produktgarantie ist eine der besten Möglichkeiten, die Qualität eines Produkts zu messen. Die Garantie ist ein Beweis dafür, wie sehr das Unternehmen selbst an sein Produkt und seine Herstellung glaubt. Bei Wechselrichtern mit 12 Jahren Garantie, die einfach auf 20 Jahre erweitert werden kann, ist zu erkennen, dass das Unternehmen hinter seinen Produkten steht. Dies gilt auch für Ausrüstungen auf Modulebene, die eine Garantie von 25 Jahren bieten. Eine Garantie ist allerdings nur so gut wie die Bankfähigkeit eines Unternehmens. Also vergewissern Sie sich, dass das Unternehmen finanziell gut aufgestellt ist.

Der Autor, Lior Handelsman, gründete SolarEdge im Jahr 2006 und ist zurzeit Vizepräsident im Bereich Marketing und Produktstrategie. Vor der Gründung von SolarEdge arbeitete Handelsman elf Jahre beim israelischen Electronics Research Department, ERD, einem der nationalen Forschungslabore. 

14.2.2017 | Quelle: Solaredge (Text und Fotos) | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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