Optimierung der Bestimmung von Performance-Ratio und Leistungsverhalten von PV-Anlagen durch Gesamtanalyse der Qualität der Messdatenerfassung, insbesondere der Zelltemperatur

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird der Aufbau, Test- und Feldbetrieb einer autark arbeitenden Wettersta-tion behandelt. Diese dient dem Zweck, die Bestimmung der Anlagenqualität großer Photovoltaik-Anlagen zu optimieren. Um dafür die relevanten Messgrößen zu erfassen, wird die Wetterstation individuell aufgebaut. Die Station wird mit zwei hochgenauen Thermosäulen-Pyranometern des Fabrikats CMP11 der Firma Kipp&Zonen ausgestattet. Über eine Heiz- und Ventilationseinheit wird die sehr genaue Messdatenerfassung auch unter ungünstigen klimatischen Bedingungen, wie tiefe Temperaturen oder aufkommender Niederschlag, ermöglicht. Um einen spektralen Empfindlichkeitsbereich abzubilden, der dem von kristallinen Modulen ähnelt, werden zwei Silizium-Pyranometer des Fabrikats LI-200SZ der Firma Licor genutzt. Jeweils ein Paar der unterschiedlichen Sensortechnologien wird dabei in der horizontalen und in der geneigten Messebene abgeordnet. Der Testbetrieb der Wetterstation erfolgt auf dem Dach des Büros der Firma 8.2 in der Hamburger Innenstadt. Der Feldbetrieb wird in der PV-Anlage Tarp durchgeführt. Dort werden auch die Perfor-mance Ratio sowie das Leistungsverhalten der Solarmodule ermittelt. Die Performance Ratio der PV-Anlage Tarp beträgt für den Monat April 2012 89,96 %. Dieser Wert liegt deutlich oberhalb des zuvor in einem Ertragsgutachten berechneten Jahres-PR-Werts von 87,33 % für dieselbe Anlage. Jedoch beinhaltet nur der Jahres-PR-Wert die während einem vollen Jahr auftretenden klimatischen Schwankungen. Der hier berechnete Wert für April ist dabei lediglich als Momentaufnahme anzusehen, der keine Auswirkungen nach sich zieht. Im weiteren Schritt wird das Leistungsverhalten der Solarmodule bestimmt. Es zeigt sich, dass die Module innerhalb der PV-Anlage bei 1000 W/m² Einstrahlung eine Minderleistung von 3,56 % auf-weist. Mit abnehmender Einstrahlung steigt diese Minderleistung auf bis zu 10 % bei Einstrahlungen von 100 W/m² an. Abschließend hat sich gezeigt, dass eine Bewertung der Anlagenqualität, insbesondere des Leistungs-verhaltens der Solarmodule, nur unter bestimmten Voraussetzungen realisierbar ist. Eine tiefgreifende Anlagenüberwachung trägt entscheidend zur Bewertung bei. Je tiefer diese Sensorik in die PV-Anlage integriert ist, desto schneller kann unerwartetes Verhalten einzelner Strings eingegrenzt und Fehler beseitigt werden.