April 2015

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F ü R S O l A R E E N E R g I E S y S T E m E I S E

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Die klimatischen Einflüsse, die auf Solar-

anlagen einwirken, sind je nach Standort

sehr verschieden. Dadurch ergeben

sich unterschiedliche Anforderungen für

Materialien und Komponenten von

PV-Modulen und thermischen Kollektoren.

Um die Auswirkungen der unterschied-

lichen Witterungseinflüsse auf die Bestän-

digkeit von Solarkomponenten zu unter-

suchen, betreibt das Fraunhofer-Institut

für Solare Energiesysteme ISE Außenprüf-

stände in vier verschiedenen Klimaten:

�� Freiburg, Deutschland – gemäßigtes

Stadtklima

Mitteleuropäischer Referenzstandort mit

moderaten Temperaturen, Feuchtigkeit,

UV-Strahlung sowie moderaten Schnee-

und Windlasten.

�� Zugspitze, Deutschland – alpines Klima

Alpenstandort mit kaltgemäßigtem

Hochgebirgsklima, starken Temperatur-

schwankungen, hoher UV-Strahlung

sowie großen Schnee- und Windlasten.

�� Sede Boqer – Negev Wüste;

Israel – arides Klima

Wüstenklima mit hohen Temperaturen,

großen Temperaturschwankungen, hoher

Global- und UV-Strahlung sowie Soiling.

�� Pozo Izquierdo – Gran Canaria;

Spanien – maritimes Klima

Maritimes Klima mit salzhaltiger Atmo-

sphäre und hoher relativer Feuchte.

Hier kann die Korrosionsbeständigkeit

verschiedener Komponenten,

Potential Induced Degradation (PID)

und Soiling untersucht werden.

Wir bieten unseren Kunden an, Module,

Kollektoren sowie Materialien und Kompo-

nenten an unseren Außenprüfständen

zu exponieren und deren Verhalten in den

verschiedenen Klimaten präzise zu moni-

toren. In Kooperationen bieten wir auch

Außenprüfungen in den USA und in

Saudi-Arabien an. Die Messwerte aus der

Freibewitterung unserer eigenen Exponate

können wir dabei als Referenz verwenden.

Freibewitterungsanlagen:

1 auf den Kanarischen Inseln.

2 im Wüstenklima.

3 an alpinem Standort (3000m Höhe).

Fraunhofer-Institut für

Solare Energiesysteme ISE

Heidenhofstr. 2

79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-0

Fax +49 761 4588-9000

www.ise.fraunhofer.de

Photovoltaische Module und

Kraftwerke – Gebrauchsdauer von

Modulen und Materialien

Dr. Karl-Anders Weiss

Telefon + 49 761 4588-5474

pvmod.reliable@ise.fraunhofer.de

www.ise-reliability.org/pv

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FREIBEWITTERUNG IN UNTER-SCHIEDLICHEN KLIMATEN

Messtechnik

Auf Basis unserer langjährigen Erfahrung

haben wir ein leistungsfähiges

PV-Monitoring-System zur Langzeiterfassung

von Strom-Spannungs (IU-)-Kennlinien

entwickelt, das weltweit im Einsatz ist. Für

jedes Exponat lassen sich die Messfrequenz

und Messgeschwindigkeit individuell

einstellen. Wir haben mit dieser Technik

die Möglichkeit, Exponate zeitgleich und

damit unter exakt gleichen Bedingungen

zu messen und zu vergleichen. Exponate

können mit Sensoren ausgestattet werden,

um beispielsweise Temperaturen der

Rückseiten, des Absorbers oder von

Verklebungsstellen zu messen. Auf Grund

von geänderten Bauvorschriften spielen

insbesondere die Klebestellen eine große

Rolle. Mit Hilfe des Klima-Monitorings

können wir die realen lokalen Belastungen

in Form eines »klimatischen Fingerab-

drucks« (Abb. 6) spezifizieren (Temperatur,

Auf Basis satellitengestützter Klimadaten

und eigener Messwerte, die wir mit Hilfe

Geographischer Informationssysteme (GIS)

aufbereiten, können wir die Belastungen

und damit die Anforderungen an Module

weltweit prognostizieren.

Analytik

Ergänzend zum Monitoring haben wir die

Möglichkeit, Materialveränderungen in

unseren Laboren umfassend zu analysieren.

Damit werden Alterungsreaktionen am

Material sowohl chemisch als auch physika-

lisch nachvollziehbar.

Beschleunigte Alterungstests

Unsere Verfahren zur beschleunigten

Alterung ermöglichen es, die realen

Stressbedingungen im Labor nachzubilden.

Damit können weitere Untersuchungen

an Materialien und Exponaten in kurzer

Prüfzeit durchgeführt werden.

Temperaturschwankung, Luftfeuchtigkeit,

Windgeschwindigkeit und Windrichtung).

Jeder Standort ist außerdem mit zahlreichen

Pyranometern ausgestattet, die die Global-

strahlung und die UV-Einstrahlung messen.

Mittels spezieller Spektroradiometer wird

diese Strahlung genau charakterisiert.

Darüber hinaus sind unsere Standorte mit

hochwertigen Outdoor-Referenzzellen des

Fraunhofer ISE ausgestattet. Die Korrosivität

und das Soiling-Potenzial sind ebenfalls

Standorteigenschaften, die wir in unserem

Klima-Monitoring berücksichtigen.

Geographische Informationssysteme (GIS)

Durch die Kombination von Proben und

Klima-Monitoring in den unterschiedlichen

Klimaten, ist es uns möglich, die Einflüsse

von Klimafaktoren mit den beobachteten

Materialveränderungen in Verbindung zu

bringen. Die so erhaltenen Erkenntnisse

fließen in unsere Simulationsmodelle ein.

4 A / B Proben aus unterschiedlichen Metallen

(Al, Cu, Fe, Zn) zur Messung der atmosphärischen

Korrosion an verschiedenen Standorten.

5 Kartierung des globalen Korrosions-

potenzials.

6 »Klimatischer Fingerabrduck«: klimatische

Belastungsfaktoren unserer Freibewitterungs-

standorte in direkter Relation zueinander.

4 B

4 A

6

5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

UV Belastung

Korrosivität

Soiling-PotenzialTemperatur- schwankungen

relative Feuchte

Strahlung

Umgebungstemperatur

FreiburgGran CanariaZugspitzeNegev Wüste