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Leistungsverlust bei PV-Modulen

Photovoltaik (PV)-Module haben die Art und Weise, wie wir Sonnenenergie nutzen, revolutioniert und bieten eine umweltfreundliche und nachhaltige Lösung für unseren steigenden Energiebedarf. Doch wie jede Technologie unterliegen auch PV-Module mit der Zeit einem Leistungsabfall. In diesem Artikel werden wir uns mit den Gründen für die Leistungsdegeneration befassen und den zu erwartenden Leistungsverlust nach verschiedenen Zeiträumen untersuchen: 1 Jahr, 5 Jahre, 10 Jahre und 20 Jahre.

Gründe für Leistungsdegeneration bei PV-Modulen

Leistungsdegeneration, auch bekannt als Leistungsverschlechterung oder Leistungsverlust, ist ein unvermeidliches Phänomen, das während der Betriebslebensdauer von PV-Modulen auftritt. Sie ist gekennzeichnet durch eine allmähliche Verringerung der Leistungsabgabe der Module. Diese Verschlechterung ist auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen, darunter intrinsische Materialeigenschaften, Umwelteinflüsse und Herstellungsprozesse.

Intrinsische Materialeigenschaften: Die intrinsischen Eigenschaften der in PV-Modulen verwendeten Materialien spielen eine wichtige Rolle bei der Leistungsdegeneration. Die meisten PV-Module verwenden Solarzellen auf Siliziumbasis, die bestimmten inhärenten Beschränkungen unterliegen. Bei Siliziumzellen kann es zu einer lichtinduzierten Degradation (LID) kommen, bei der die Einwirkung von Sonnenlicht eine vorübergehende Leistungsminderung bewirkt. Moderne Moduldesigns und fortschrittliche Fertigungstechniken haben jedoch die Auswirkungen von LID auf die Gesamtleistung erheblich reduziert.

Umwelteinflüsse: Auch Umweltfaktoren tragen zur Leistungsverschlechterung von PV-Modulen bei. Ein wichtiger Umweltfaktor ist die Temperatur. Hohe Temperaturen können sich negativ auf die Modulleistung auswirken, da sie die Widerstandsverluste innerhalb der Zellen erhöhen. Dies führt zu einem Rückgang der Gesamtleistung des Moduls. Darüber hinaus kann ein längerer Aufenthalt bei hohen Temperaturen den Materialabbau beschleunigen, was im Laufe der Zeit zu einem schnelleren Leistungsabfall führt.

Ein weiterer Umweltfaktor, der die Leistung von PV-Modulen beeinflusst, sind Feuchtigkeit und Nässe. Das Eindringen von Feuchtigkeit in das Modul kann zu Korrosion, Delamination und elektrischen Lecks führen. Diese Probleme können zu Leistungsverlusten führen und die Gesamteffizienz des Moduls beeinträchtigen. Um diese Auswirkungen abzumildern, setzen die Hersteller verschiedene Verkapselungs- und Versiegelungstechniken ein, um PV-Module vor feuchtigkeitsbedingten Schäden zu schützen.

Herstellungsverfahren: Die bei der Herstellung von PV-Modulen angewandten Fertigungsverfahren können ebenfalls einen Einfluss auf die Leistungsdegeneration haben. Schwankungen in den Herstellungsprozessen, wie die Qualität der verwendeten Materialien und die Präzision der Montage, können sich auf die langfristige Leistung der Module auswirken. Sorgfältige Herstellungsverfahren und strenge Qualitätskontrollen sind entscheidend für die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von PV-Modulen.

Erwartete Leistungseinbußen

  • 1 Jahr: Im ersten Betriebsjahr weisen PV-Module in der Regel einen minimalen Leistungsverlust auf, der in der Regel im Bereich von 0,5 % bis 2 % liegt. Diese anfängliche Verschlechterung kann auf LID und die anfängliche Stabilisierung des Systems zurückgeführt werden.
  • 5 Jahre: Nach fünf Betriebsjahren wird der Leistungsabfall deutlicher. Im Durchschnitt können PV-Module während dieses Zeitraums einen Leistungsverlust von 5 % bis 10 % aufweisen. Faktoren wie LID, PID, Temperatureffekte und Umweltfaktoren tragen zu diesem Rückgang bei.
  • 10 Jahre: Nach zehn Jahren können PV-Module einen Leistungsverlust von 10 % bis 20 % aufweisen. Die kumulativen Auswirkungen von LID, PID, Temperaturschwankungen und Umweltbelastungen verschlechtern die Leistung weiter.
  • 20 Jahre: Nach zwanzig Betriebsjahren weisen PV-Module im Allgemeinen einen Leistungsverlust von 20 bis 30 % auf. Dies mag zwar erheblich erscheinen, aber es ist wichtig zu wissen, dass moderne PV-Module auf Langlebigkeit ausgelegt sind und oft mit Leistungsgarantien ausgestattet sind, die eine Mindestleistung über einen bestimmten Zeitraum garantieren.

Lebensverlängernde Möglichkeiten für ein Balkonkraftwerk

  1. Regelmäßige Wartung: Regelmäßige Wartung ist eine äußerst sinnvolle Maßnahme zur Verlängerung der Lebensdauer von PV-Modulen. Sie erfordert nur minimalen Aufwand und Kosten, kann sich aber erheblich auf die Gesamtleistung auswirken. Die Reinigung der Module und die Inspektion der elektrischen Anschlüsse und der Montagestruktur tragen dazu bei, die Effizienz zu erhalten und potenzielle Probleme zu vermeiden. Dies ist eine praktische und effektive Strategie, welche bei jeder Anlagengröße durchgeführt werden sollte.
  2. Überwachung und Leistungsanalyse: Die Überwachung liefert Echtzeitdaten über die Modulleistung und ermöglicht so eine schnelle Erkennung von Problemen. Durch die Analyse der Leistungsdaten können die Benutzer proaktiv auf Abweichungen reagieren und so eine optimale Stromerzeugung sicherstellen. Überwachungssysteme sind mit höheren Anfangsinvestitionen verbunden, doch die langfristigen Vorteile in Bezug auf die frühzeitige Erkennung von Problemen und die Leistungsoptimierung machen sie zu einer vertretbaren Strategie. Insbesondere mit steigender Anlagengröße rechnet sich diese Maßnahme schnell.
  3. Systemdesign und Komponentenauswahl: Ein durchdachtes Systemdesign und die Auswahl der anderen Systemkomponenten können sich erheblich auf die Lebensdauer eines PV-Moduls ausüben. Die richtige Dimensionierung des Systems, die Auswahl hochwertiger Komponenten und eine effiziente Verkabelung minimieren Leistungsverluste, verbessern die Gesamtleistung und verringern die Wahrscheinlichkeit einer Über- oder Unterauslastung. Auch wenn dies eine sorgfältige Planung und höhere Vorlaufkosten erfordert, verbessern diese Maßnahmen die langfristige Zuverlässigkeit und Effizienz der PV-Anlage erheblich und machen sie zu einer sinnvollen Investition. Bei großen Anlagen stellt die Planung einen erheblichen Kostenfaktor da. Bei kleineren Anlagen hingegen sind die Kosten und Komplexitäten überschaubar.
  4. Umweltaspekte: Die Berücksichtigung von Umwelteinflüssen bei Installation und Betrieb verlängert ebenfalls die Lebensdauer. Angemessene Belüftung, Schutz vor extremen Temperaturen, Abdichtung und Entwässerungsmaßnahmen tragen dazu bei, die Umweltbelastungen zu verringern. Diese Maßnahmen können zwar zusätzlichen Planungs- und Installationsaufwand erfordern, tragen aber zur Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Moduls bei und sind daher eine sinnvolle Entscheidung.
  5. Garantie und Qualitätssicherung: Beim Kauf des PV-Modules ist es sinnvoll, die Garantien zu prüfen und die Qualität sicherzustellen. Eine längere Garantiezeit zeigt, dass der Hersteller Vertrauen in die Langlebigkeit seines Produkts hat, und kann für Sicherheit sorgen. Das Verständnis der Garantiebedingungen und der Qualitätssicherungsmaßnahmen hilft den Nutzern, mögliche Leistungseinbußen einzuplanen und fundierte Entscheidungen zu treffen. Qualitativ hochwertigere Module können zwar etwas teurer sein, aber ihre längere Lebensdauer und Zuverlässigkeit rechtfertigen die Investition. Hochwertige Module kommen mit mindestend 10 Jahren Herstellergarantie und 20 Jahre auf eine lineare Leistungsabgabe.

Fazit

Der Leistungsverlust bei PV-Modulen ist ein natürlicher Vorgang, der sich nicht aufhalten lässt. Moderne Module schaffen aber nach 20 Jahren immer noch zwischen 70 und 80% ihrer ursprünglichen Leistung, teilweise sogar deutlich mehr. Damit kann man sich sicher sein, dass man über einen langen Zeitraum auch von der Leistung profitieren kann. Nichtsdestotrotz ist es ratsam den Modulen regelmäßig Wartung und Pflege zukommen zu lassen. Insbesondere kleinere Maßnahmen, wie das Abwaschen gröberen Schmutzes kann hier die Lebensdauer noch einmal deutlich verlängern.