Messdaten als wichtige Planungsgrundlage

Der Bau einer Solaranlage ist mit hohen Investitionen und standortspezifischen Entscheidungen verbunden. Doch wie hoch der Ertrag einer bestimmten Technologie ist, lässt sich am Reissbrett nur bedingt vorhersagen. Es gibt zwar zahlreiche Simulationsprogramme, aber zu wenig Referenzkraftwerke neuerer Technologie mit exzellenten Messdaten. Will man die Nennleistung und deren Beständigkeit über die Betriebsjahre präzise ermitteln, braucht es ein ausgeklügeltes Messsystem und eine wissenschaftliche Analyse der Messdaten. Im Rahmen einer Masterarbeit am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) wurde deshalb eine detaillierte Analyse von fünf unterschiedlichen Solarmodultechnologien vorgenommen. Diese Arbeit ist eingebunden in ein mehrjähriges gemeinsames Forschungsprojekt der EKZ, welches mit  der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Franz Baumgartner durchgeführt wird.

Bau einer Referenzanlage

Berechnet wird die potenzielle Leistung von Solaranlagen meist anhand von Mittelwerten. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass in der Realität Leistungsunterschiede von bis zu fünf Prozent auftreten können, was den jeweiligen Jahresertrag einer Anlage um den gleichen Betrag verändert. Um diese Schwankungen minimieren zu können, wurden nun unterschiedliche Solartechnologien genauer untersucht: Die ZHAW School of Engineering baute zusammen mit den Elektrizitätswerken des Kantons Zürich (EKZ) unter Beteiligung der Oerlikon Solar eine Referenzanlage in Dietikon. In ihr wurden fünf verschiedene Solarmodultechnologien auf ihren Energieertrag getestet: Polykristallinem Silizium, Silizium-HIT, Dünnschicht uc-Si/a-Si, Dünnschicht-CIS und Dünnschicht-CdTe. Anschliessend wurden die ermittelten Daten mit den Angaben der Hersteller (Mittelwerte) verglichen. Um die Nennleistung praxisnah überprüfen zu können, wurden die Panels sowohl unter Sonneinstrahlung als auch im Labor getestet. Bei Freiluft-Messungen spielen insbesondere die wetter- und standortbedingten Schwankungen eine zentrale Rolle. Sie haben grossen Einfluss auf die Planbarkeit spezifischen Jahreserträge einer Anlage.

Gute Ausgangswerte noch genauer bestimmt

Aus den Messungen resultierte einerseits, dass die von den Herstellern gemachten Angaben über den Nennwert bei den untersuchten renommierten Herstellern in den ersten Jahren realistisch sind. Die getesteten Module sind, bis auf ein Sonderfall, in ihrer Leistung stabil. Andererseits zeigte sich auch, dass vor der Anschaffung einer grösseren Anlage stets Stichprobenmessungen der Nennleistung bzw. Outdoor-Referenzmessungen durchgeführt werden sollten. Denn es lassen sich keine pauschalen Aussagen über den Energieertrag einzelner Modulklassen machen. Diese müssen, gleich wie die Nennleistungsangaben der Hersteller, Planungsbezogen und am Einzelfall geprüft werden, da einige Einflussgrössen Standort abhängig sind und diese unterschiedlich auf die jeweiligen Technologien einwirken.