Nicht immer laufen Aufbau und Betrieb einer Photovoltaikanlage nach Plan. In Bestandsanlagen kann der Blitz einschlagen oder ein heftiges Unwetter für Ausfälle sorgen, die schnell behoben werden müssen. Oder einem Anlagenbetreiber kommen kurz vor Ablauf der Gewährleistungszeit Zweifel an der zugesagten Leistungsfähigkeit seiner Module, und er überlegt, wie er den Modulhersteller bei Mängeln unter Umständen in Regress nehmen kann. Andere Betreiber wiederum wollen nur die Effizienz ihrer Strings durch Umordnung und Zusammenfassung zueinander passender Module steigern. In erster Linie aber werden Anlagenbauer und -betreiber ein großes Interesse daran haben, durch geprüfte, hohe Modulqualität maximale Rentabilität zu sichern.
Reduzierter Aufwand
In allen genannten Fällen ist guter Rat nicht teuer: Seit es mobile Photovoltaik-Testcenter gibt, müssen die Module für Prüfzwecke nicht mehr in ein stationäres Testlabor gebracht werden. Das erspart einigen Aufwand: Waren bislang die Module bereits eingebaut, mussten sie demontiert, gereinigt, verpackt und zum Labor transportiert werden. Dort kamen sie in die Warteschlange, durchliefen nach etwaiger Wartezeit die Prüfung, wurden noch einmal verpackt, zurücktransportiert und wieder montiert. Dieser Ablauf dauert seine Zeit, ist kostspielig und birgt einige Risiken, vor allem während des Transports durch möglicherweise ungeeignete Verpackung und unsachgemäße Handhabung. Gleichzeitig ist damit zwar die Qualität eines Moduls beim Verlassen des Testlaborsbekannt und auch gut dokumentiert. Was aber davon auf der Baustelle übrig bleibt, ist weitgehend unbekannt, denn durch Augenschein lässt sich Qualität nicht prüfen. Das gilt auch für Module aus einem Lager, die entnommen, transportiert, geprüft, zurücktransportiert und wieder eingelagert werden.
Die Alternative: Nicht die Photovoltaikmodule kommen in das Testlabor, sondern das Labor kommt zu den Modulen. Dieses Vorgehen reduziert Kosten und Risiken des Transports erheblich, denn es ist billiger und risikoärmer, ein mobiles Photovoltaik-Testcenter mit einem simplen Pkw-Anhänger zur Photovoltaikanlage zu bringen, als hunderte von Modulen zur nächsten Teststation zu fahren.
Qualitätssicherung vor Ort
Für Michael Radig, Division Manager Quality Assurance/Supply Chain Management von Gehrlicher Solar, bedeutet die neue Testmöglichkeit vor Ort eine leichtere Umsetzung projektbezogener Qualitätssicherungsmaßnahmen: Wenn die Qualität der Photovoltaikmodule am Einbauort genau bekannt ist, lassen sich eventuelle Qualitätseinbußen durch den Transport erkennen und in geeigneter Weise kompensieren. Als Qualitätsmerkmale besonders gefragt sind vor allem die Leistungsmessung und detaillierte Elektrolumineszenzaufnahmen. Während bei Bestandsanlagen die gemessene Leistung zum Teil darüber entscheidet, welche Module zu einem String mit maximaler Effizienz kombiniert werden können, gibt die Auswertung der Elektrolumineszenz Auskunftüber das voraussichtliche Langzeitverhalten der Module. Allerdings ist für deren Interpretation das kundige Auge eines Modulspezialisten mit viel Erfahrung notwendig. Dieses kundige Auge fand die Gehrlicher Solar bei Geschäftspartner BEC-Engineering: Das Unternehmen setzt seit dem Frühjahr 2012 das mobile Photovoltaik-Testcenter von MBJ Services ein und ist damit der erste Franchise-Partner von MBJ.
Lichtdichte Messkammer
Das mobile Photovoltaik-Testcenter von MBJ passt in einen kompakten Pkw-Anhänger. Zum Messen wird die Heckklappe geöffnet und ein Trägerrahmen herausgezogen, der Module bis zu einer Größe von 1.060 mal 1.700 Millimeter aufnimmt. Nach mechanischer Fixierung und elektrischer Kontaktierung verschwindet das Modul in der lichtdichten Messkammer. Mit einem neu entwickelten flächigen LED-Flasher hohen Wirkungsgrades erfolgt dann die Leistungsmessung. Zur Aufnahme der Elektrolumineszenzstrahlung im nahen Infrarotbereich werden sechs NIR-Kameras parallel eingesetzt, deren Bilder über eine Stitch-Software zu einer Gesamtschau vereinigt werden. Damit rücken die Kameras recht nahe an das Modul heran, ein Grund für die kompakten Maße des Testcenters.
Nur die Suche nach Hot Spots im Infrarotbereich, dem dritten Untersuchungsverfahren des mobilen Photovoltaik-Testcenters, benötigt mehr Platz: Dazu wird der Einschub mit dem Modul wieder herausgezogen, eine in das System integrierte IR-Kamera aktiviert und das Modul – natürlich in geeigneter Weise vorgespannt – thermisch betrachtet und dokumentiert. Das Tageslicht stört dabei nicht.
Alle Funktionen werden vom Bordrechner gesteuert, die Ergebnisse können vor Ort auf einem 24-Zoll-Bildschirm dargestellt und interpretiert werden. Die Kombination von Leistungsmessung und Elektrolumineszenzaufnahme kann flexibel und schnell durchgeführt werden, so dass viele Module pro Tag geprüft werden können.
Leistung präzise gemessen
Durch die schnelle Blitzfolge des LED-Flashers und seine hohe Effizienz sind Mehrfachmessungen möglich. Dabei erfolgt die Leistungsmessung angelehnt an IEC 60861 Procedure 2. In der Praxis dürfte es eher selten vorkommen, dass die Modultemperatur exakt dem STC-Wert von 25 Grad Celsius entspricht. Daher wird die aktuelle Modultemperatur durch einen Sensor erfasst. Genau an dieser Stelle kommt es auch auf die Sorgfalt und das Fachwissen des Testpersonals an. Je genauer die beiden Koeffizienten bekannt sind und je näher die Messtemperatur an 25 Grad Celsius liegt, desto genauer wird auch die Leistungskennzeichnung. Für eine Optimierung des letzten Kriteriums lässt sich übrigens das jeweilige Modul oder auch der gesamte Anhänger aufheizen.
Für sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Leistungsmessung empfiehlt es sich, ein Photovoltaik-Referenzmodul einzusetzen, das im Labor eingehend vermessen wurde und dessen Verhalten daher genau bekannt ist. Es wird in einer Serie von Modultests gelegentlich eingeschoben, so dass anhand einer Reihe von Referenz-Messpunkten die Prüfpunkte der Photovoltaikmodule bewertet werden können.
Noch stärker als bei der weitgehend automatisiert ablaufenden Leistungsmessung erfordert die Auswertung und Interpretation der Elektrolumineszenzaufnahmen das kundige Auge eines erfahrenen Photovoltaikexperten. Die Aufnahmen der sechs NIR-Kameras zeigen den gegenwärtigen Ist-Zustand und können Kennzeichnungen kritischer Bereiche enthalten. Was sich daraus langfristig entwickeln könnte, bleibt der Erfahrung und der daraus resultierenden Interpretationsfähigkeit der Experten überlassen.
Verbessertes Management
Seine guten Erfahrungen mit den aussagekräftigen Messungen des mobilen Photovoltaik-Testcenters vor Ort ermutigten Michael Radig von Gehrlicher Solar, über die projektbezogene Qualitätssicherung hinaus die Dienstleistung von BEC-Engineering auf das Supply Chain Management zu erweitern. So wurden mehrere Modullieferungen von bestehenden und geplanten Lieferanten einem Vergleichstest unterworfen, bei dem Elektrolumineszenzaufnahmen und Leistungsmessungen die entscheidende Rolle spielten. Damit war Gehrlicher in der Lage, vergleichsweise kostengünstig die von den Kunden erwartete Einbauqualität zu prüfen und zu halten.
