• Sinkt der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage (PV) im Laufe der Zeit?
  • Was kann man als Anlagenbesitzer tun? Worauf sollte geachtet werden?
  • Was helfen Wärmebildaufnahmen von der PV Anlage?
  • Strahlen PVA Elektrosmog aus? Wenn ja, wo und was können Sie tun?

3.2018 Geschrieben von Peter Maag Maag-isch® GmbH. Den ganzen Artikel als Downloaddatei und Quellenhinweise  finden Sie am Schluss.

 

Diese Fragen stellen sich wohl viele Anlagebesitzer vor der Entscheidung eine PV Anlage anzuschaffen und oftmals auch danach.

PVA sind hervorragende Kraftwerke, vor allem auch für private Besitzer. Sie arbeiten fast autonom und brauchen verhältnis-mässig wenig Unterhalt. Und genau um diesen geht es im nach-folgenden Artikel.

 

Die Qualität der PV Produkte kann ein Anlagebesitzer nur beeinflussen, indem er sich vor dem Kauf sehr gut informiert und sich entsprechend entscheidet.

Hingegen im Bereich des Unterhaltes und der Pflege können die Anlagebesitzer sehr viel für den Erhalt eines hohen Wirkungsgrades tun. 

Je nach Standort können solche Anlagen stark verschmutzen:

  •  Staub, vor allem auch Blütenstaub wirkt wie ein Lichtreduktionsfilter 

Bild: Aus Distanz sieht alles sauber und perfekt aus....

  • Staub von landwirtschaftlichen Arbeiten, wie z.B. mit Heugebläsen oder einfach nur schon dem Hofplatz-staub 

 

  • Ammoniak das aus Vieh-, Schweine- und Geflügel-betrieben ausdünstet verbindet sich mit Staub und setzt sich auf dem Solardach als dicker fester Film ab, der vorüberfliegende Staub wird förmlich davon angezogen
  • von Strassen- und von Gewerbebetrieben entstehender Staub und Schmutz, verklebt sich mit Regenwasser und verkrustet, die darunter liegende Zelle wird durch die „Verdunkelung“ in der Regel wärmer, produziert jedoch weniger Leistung (diese Erwärmung ist im Wärmebild sichtbar und ein Indikator für eine Fehlfunktion)
  • in der Nähe von Eisenbahnen entwickelt sich zudem oft zusätzlicher Schmutz
  • alles was von Bäumen fällt und herum geweht werden kann, wie Blätter und Nadeln bleibt oftmals am Rand zwischen dem Zellglas und dem Rahmen liegen und verrottet

Bild: .... aus der Nähe erkennt man die durch Algen und Staub stark verschmutzte Oberfläche der PV Anlage.

 

  • Veralgung, Flechten und Vermoosung können bei flacher liegenden Anlagen durchaus passieren
  • Vogelkot verhält sich ebenfalls wie eine starke Sonnenbrille und wirkt zudem ätzend
  • es bleiben Schmutzablagerungen am Übergang zwischen Glas und Rahmen
  • Schattenwurf von Anlagenteilen wie Schutzgittern, herausstehende Montageösen, nahe stehende Stangen, Antennen, Satellitenschüsseln, Kaminen,

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            Fahnen und vieles mehr sind Schattenspender und
            werden in der Summe oftmals unterschätzt
Verschmutzungen können je nach Verschmutzungsgrad und je nach Informationsquelle einen Leistungsverlust von bis zu 30% oder mehr ausmachen.

Im mitteleuropäischen Raum beginnt ab einer Anlagenneigung von ca. 12 bis 20 Grad die „Selbstreinigung“. Jedoch heisst das nicht, dass diese Anlage dann perfekt sauber ist. Sondern es werden durch Regen, Wind und Schnee nur ein kleiner Teil der

Bild: Schnee auf der PVA hat niemand gerne. Vorsicht! Das Ent-fernen kann Schäden an der PVA verursachen.

 

Verschmutzungen abgeführt. Festgebackener Vogelkot oder an-geklebter Blütenstaub bleibt nach wie vor an der Anlage.

Es ist mit einem schmutzigen Auto zu vergleichen. Wenn es im Regen steht, ist es danach auch nicht einfach nur sauber.
Allgemein wird empfohlen eine regelmässige Anlagenreinigung bei Landwirtschaftsbetrieben und in der Nähe von staubent-wickelnden Gewerbebetrieben ab einem Turnus von ca. 6 Monaten zu planen. Kleinanlagen auf Einfamilienhäusern können auch schon mal nur alle eins bis zwei Jahre gereinigt werden. 

Wer selber reinigen will:

  • sollte keinen Hochdruckreiniger dazu einsetzen
  • muss auf stark ätzende und scheuernde Reinigungs-mittel verzichten
  • sollte unbedingt kalkarmes, möglichst destilat - gleiches Wasser verwenden
  •  nicht trocken scheuern, um Kratzer zu vermeiden

Achtung Garantieverlust! Solarzellen sind in der Regel mit einer hauchdünnen Antireflexschicht überzogen und können durch falsches Reinigen beschädigt werden. Das reduziert oder löscht unter Umständen sogar die Herstellergarantie.

Professionelle Reiniger verwenden anlageschonendes, destilatgleiches Wasser und für solche Reinigungsarbeiten speziell hergestellte Geräte.

 

Verschattungen

Leistungsverhinderer sind „Verschattungen“, welche manchmal erst nach dem PV Anlagenbau bemerkt werden. Um solche Fälle vorauszusehen, gibt es sogenannte „Verschattungs- simulationen“. Unter Einbezugnahme z.B. von (wachsenden) Bäumen, Dachaufbauten, Kaminen oder auch Schatten von Bergen stellen sie die „Verschattung“ auf der zu bauenden PV 

Bild: Verschattungen analysieren und in den Bauplan mit einbeziehen.


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Anlage dar. Leistungsmischrechnungen mit verschatteten Anlagenteilen sind anspruchsvoll.
Es gibt spezielle in Anlagen verbaubare „Tracker“, welche aus verschatteten PV Anlagebereichen die optimale Leistung heraus holen. Ohne solche Tracker finden die angeschlossenen Wechselrichter nicht immer den optimalsten „Arbeitspunkt“ für die maximale Leistung. Verschattungen können nicht immer verhindert werden. Es gibt Spezialisten, welche ein soge- nanntes Verschattungsmanagement planen und Empfehlungen abgeben.

Äusserst interessant und wichtig ist es vor dem Bau einer PV Anlage über "die eigenen Grenzen" zu schauen wo Verschattungen auf die PV Anlage, je nach Sonnenstand, Tages- und Jahreszeit einen Einfluss haben können. (Z.B. hohe Nachbargebäude, Strommasten, Stromleitungen, Fahnen, Bodenerhebungen, entfernte Türme usw.

 

Anlagen können von aussen Schaden nehmen oder einen inneren Defekt be-kommen:

  • Hagel, durch starken Wind herumgeschleuderte Sachen oder Steinschlag (z.B. Lausbubenstreiche)
  • Anlagen sind 365 Tage im Jahr Kälte bis hin zu hohen Temperaturen ausgesetzt, das bedeutet, dass diese Teile sich um Millimeter bis hin zu Zentimeter bewegen. Diese Bewegungen können im dümmsten Fall Schäden an der Anlage verursachen.
  • Es können auch ganze Module ausfallen die nichts mehr produzieren.

  • Zellenausfälle bedeuten, dass dort in der Regel eine Vorkehrung in Aktion tritt, die verhindert, dass die nach-folgenden Zellen (im String) ausfallen. Die ausgefallene Zelle wird quasi überbrückt und wärmt sich auf. Dadurch entsteht ein sogenannter Hotspot, der mit Hilfe von Wärmebildaufnahmen sehr gut sichtbar gemacht werden kann. 

  • Umwandler und andere sekundäre Anlagenteile können einen Defekt erleiden.
  • das Antireflexschutzlaminat kann sich ablösen, das kann z.B. bei falscher Reinigung passieren

Was kann der Anlagebesitzer tun, um solche Ursachen zu finden und zu ver-hindern?

 

  • regelmässige eigene Sichtkontrollen, insbesondere nach der Winter- und Sturmzeit
  • regelmässige Kontrolle durch Fachleute, verbunden mit Wärmebildaufnahmen
  •  regelmässige Reinigung durch Fachpersonen oder mit Hilfe geeigneter, professioneller, speziell für Photovoltaikanlagen hergestellte Reinigungsgeräte
  • Verschattung überprüfen und wo möglich die Ursachen entfernen 

Führen eines Leistungsbuches:

 

Wichtig für Einträge in einem Leistungsbuch ist, dass die 

Bild: mit Hilfe hochauflösender Drohnenbilder können auch in grosser Höhe Details bis hin zu Rissen und Vogelkot sehr gut sichtbar gemacht werden.

 

Sonnenintensität für jede Dachseite separat gemessen werden sollte. Denn bei einigen Dächern stehen die Anlagen nicht zu 100% im idealen Winkel zur Sonne und die meisten Anlagen richten sich nicht selber nach dem optimalen Sonnenstand aus. 


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Fotomontage: Auswahl möglicher Anzeigen im Wärmebild in der Anlage. Diese Unregelmässigkeiten können analysiert und bereinigt werden.

 

Viele Leistungen werden automatisch durch die Anlage selbst schon protokolliert. Hierbei ist es wichtig für den Anlagehalter, diese zu verstehen und richtig zu interpretieren. Im Leistungs- buch sollten auch spezielle Ereignisse wie z.B. Stürme, Schäden, Reparaturen Wärmebildaufnahmen und Reinigungen notiert werden. 

 

Wie wird festgestellt, ob eine Anlage ihre Leistung erbringt?

 

In der Theorie ist dies sehr einfach. Man misst die Leistung in Bezug auf die Sonneneinstrahlung (Intensität) und vergleicht sie mit der Hersteller Leistungsangabe in kWp (Kilowatt Peak) und der Gesamtleistung. Die Frage, wie genau diese Messungen sind und ob dadurch jeder Zellendefekt gefunden werden kann bleibt hier offen. Die Herstellerwerte sind Laborwerte, wonach Zellen/Module normalerweise nach einer all- gemeinen Norm getestet und gemessen wor- den sind. 


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Es gibt Anlagen, bei denen die Leistungen einzelner Module und Zellen recht detailliert angezeigt bzw. gemessen werden können. Auf diese Weise können Modul- oder gar Zellschä- den und demzufolge Leistungsabfälle festgestellt werden. Manchmal sind es keine Zellschäden sondern „nur“ Unter-brüche bei den Anschlussstellen oder starke Verschmutzung.

Wie sicher und aussagekräftig sind diese Messungen? Dies kann der Autor nicht beurteilen.

 

Es gibt Anlagenbauer, welche vorbildlich ihre Messresultate durch Sichtkontrollen mit Hilfe von Wärmebildaufnahmen ergänzen. Sie scheuen dies nicht, obwohl die Wärmebild-methode die harte Realität des Zustandes auf dem PV-Dach präzise und sehr schnell anzeigt. Die Kombination Messungen und Wärmebildaufnahme liefert hervorragende und aussagekräftige Resultate über den PVA Zustand. 

 

Wärmebildfotografie einer PV Anlage

 

Wärmebildaufnahmen sind keine Leistungsmessinstrumente, hingegen zeigen sie klar und deutlich an, wo eine Anlage Leistungsprobleme haben kann. Bei kleineren Anlagen reichen oftmals 3 - 4 Wärmebilder aus. 


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Wärmebildaufnahmen sind für Anlage-besitzer:

 

  • bei der Anlagenübernahme und
  • vor Ablauf der Garantiezeit sehr wertvoll 

 

Einerseits zeigen sie zwischen der Anlagenübernahme und der Garantieabnahme (nach meistens etwa 23 Monaten) an, was sich zwischenzeitlich verändert hat. Und andererseits sind sie ergänzende Informationsinstrumente zur reinen Leistungs-berurteilung einer Anlage. Kleinere Schäden und Verschmutz-ungen liegen je nach Anlagengrösse „in der Streuung“ einer Leistungsberechnung und werden deshalb bei reiner Messung nicht immer erkannt.

 

Der Anlagenerbauer

 

kann sich mit Hilfe solcher Aufnahmen gegenüber dem An-lagenhersteller schützen, indem er im Garantiefall Wärmebild-fotobeweise zusätzlich vorlegt. 

 

Was kann mit Hilfe der Wärmebildfotografie erkannt werden?

 

  • Hotspots (heisse Stelle, wo eine defekte Zelle automatisch "überbrückt" wurde), solche Zellen können sich bis zur Zerstörung erhitzen (es gab deswegen auch schon Brände)

  • Zell- oder Modulglasrisse, welche von Auge beinahe nicht sichtbar sind

  • Ausfall von ganzen Modulen oder Teilen davon

  • inaktive Stellen, verursacht durch Schattenwurf, das ist für die Optimierung der Anlage interessant

  • Kurzschlüsse in den Solarzellen

  • Verschmutzungen z.B. durch Vogelkot

  • sich im Leerlauf befindliche Module (z.B. bei Ver-schattung) 

Wir setzen für Inspektionen auch die derzeit modernste Drohne welche  2 Kameras gleichzeitig an Bord hat ein. Mit Wärmebild- und 30-fach Zoom Kamera.

Wie werden Wärmebildaufnahmen ge-macht?

Bild: Originalaufnahme einer 1.5 Jahre alten PVA

 

Grundsätzlich Tagsüber bei möglichst voller Sonnenbe-strahlung. 

 

Bei einer gut zugänglichen Anlage:

  • mit Hilfe terrestrischer Wärmebildkameras
  • grosse Anlagen können schneller mit Hilfe von Drohneneinsätzen fotografiert werden

Bei Anlagen auf Giebel- oder Schräg-dächern:

 

Das Problem bei den meisten PV Anlagen ist, dass die Sicher-heitsvorrichtungen (Geländer, Ösen für Sicherheitshaken usw.) für die Handwerker nicht immer vorhanden sind. Zudem wurden schon viele Anlagen so verbaut, dass der Kontrolleur gar keinen Platz hat, um auf dem Dach um die Anlage herum steigen zu können.

  • Die effizienteste Fotografiermethode ist hier in den meisten Fällen der Drohneneinsatz mit Wärmebild, Normalbild und mit starkem Zoom für Detailaufnahmen. 

 

Was kann mit Hilfe von Drohneneinsätzen bei der optischen Kontrolle eingespart werden?

 

  • Kosten für Skylifte oder Hebebühnen

  • das gefährliche Aufsteigen mit Leitern und

  • Sichern mit „Gstältli“ und Seilen 

  • ab grösseren Gebäudehöhen obligatorische Gerüste oder Geländer

  • viel Zeit,denn ein Drohnenüberflugdauert für hervorragende Aufnahmen je nach Anlagegrösse ab ca. 2-3 Stunden Vorbereitungs- und Flugarbeit vor Ort 


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Welche Leistungsverlust kommen über-haupt und in welcher Grössenordnung vor?

 

Berechnungsgrundlagen zu dieser Frage können online für jede PVA Fläche online gefunden werden. Doch was bedeuten solche Zahlen für Ihre Anlage?

 

Die Wirkungsgradbestimmenden Faktoren sind unter anderem:

 

  • Photovoltaikmodule (Qualität des verwendeten Materials, einfache oder Tandemzelltypen, die Bauweise der Zellen
  • Wechselrichter welche für die Umwandlung vom erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom zuständig sind
  • Standort des Wechselrichters (möglichst nahe am Einspeisepunkt ins Netz)
  • an die Anlage angepasster Leitungsquerschnitt (hier zu sparen bedeutet Leistungsverlust und Brandrisiko)
  • Verschmutzungsgrad der Anlage 

Bild: hier sieht man sehr gut, wo die Anlage im verschatteten Be-reich liegt. Links auf dem kleinen Dach, sieht man verschiedene Hot-spots. Diese Anlage ist zum Zeitpunkt der Aufnahme 1.5 Jahre alt.

 

  • Verschattungen (je nach Tages-, Jahres und Winterzeit)

  • „Degradation" einer Anlage, in der Regel auf die Dauer von ca. 20 Jahren berechnet. Je nach Qualität der Zellen kann der Leistungsverlust innerhalb von 20 Jahren ca. 10-20 Prozent betragen. Üblich wird mit einer Leistungs-abnahme von ca. 0.5% je Jahr gerechnet. Neuere Studien schreiben von nur noch 0.1% je Jahr. Jedoch wird angemerkt, dass dies möglicherweise mit der immer stärkeren Sonneneinstrahlung zu tun habe.

  • Bei sogenannten Dünnschichtzellen (amorphen Zellen) liegt der Verlust in den ersten 1000 Betriebsstunden bei bis zu 25% und verändert sich danach nur noch wenig.

  • die Dauer der Schneebedeckung auf der PV Anlage

Die Langzeiterfahrung kommt langsam zum Tragen und hilft uns Leistungsverluste besser zu verstehen. 

Bild: diese Dachseite liegt bei der Aufnahme in der vollen Sonne. Sie zeigt keinerlei Unregelmässigkeiten auf.


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Theoretische Leistungsverlustberechnung bei einer kleineren Anlage, z.B. auf einem Einfamilienhaus:

 

Annahme: 3 Jahre alte PV Anlage welche in den letzten 12 Monate keinen Service und keine Reinigung erhielt.

 

Verschmutzung Annahme: 18% 

(Reiniger schreiben von bis zu 30%)

 

Defekte Zellen Annahme: 0.5% Verlust

 

Degradation: 1.5%

 

Generatorfläche 266 m2 > davon 20% = 53.20 m2 wären theoretisch inaktiv.

 

 

Alleine durch die nicht aufhaltbare Degradation

fehlen nach 36 Monaten ca.1.5% Leistung = Fr. 65.- Ertrag und

entspricht ca. 4m2 Generatorfläche die nicht mehr arbeitet.

 

Quasi verlorener Hypozins

bei 1.5% Verzinsung: Fr. 219.- je Jahr.

 

Ertragsverlustnach 12 Monaten 20% von Fr. 4350.- = Fr. 870.-

Ohne künftigen Service und Unterhalt steigen die Ertragsver-luste mit Sicherheit..

 

Der rechnende Besitzer könnte hier versucht sein zu sagen, dass sich eine Reinigung und eine Anlagenkontrolle (noch) nicht rentiert. Bedenkt man jedoch, dass der Verlust vorher schon ansteigend war und nach dem 12. unterhaltsfreien Monat in der obigen Berechnung noch und wahrscheinlich steiler ansteigen wird, so dürfte ein Service und eine Reinigung einen länger-fristig grossen Mehrwert und eine Wirkungsgradsteigerung bzw. -zurückholung nahe an die ursprüngliche Leistung bringen. 

Approximatives Rechnungsbeispiel einer grossen PVA mit 4'000 m2 Generator-fläche:

 

Annahme: 3 Jahre alte PV Anlage welche in den letzten 12 Monate keinen Service und keine Reinigung erhielt.

 

Verschmutzung Annahme: 18% 

(Reiniger schreiben von bis zu 30%)

 

Defekte Zellen Annahme: 0.5% Verlust

Degradation: 1.5%

 

Ertragsverlust:
20% von 58’730.- = Fr. 11'746.- rechnerischer Minderertrag.

 

Theoretisch inaktive Generatorfläche:
20% von 4’000 m2 = 800 m2 wären im 36. Monat rechnerisch inaktiv oder fehlen für die optimale Produktion dieser Anlage.

 

"Nicht aktiver“ Hypozins bei 20% inaktiver Anlage:

bei 1.5% Verzinsung: Fr. 2581.- je Jahr

 

Degradation:

im Idealfall 0.5% je Jahr = 1.5% beträgt Fr. 881.- Ertragsausfall

und entspricht ca. 60 m2 theoretisch inaktiver Generatorfläche.

 

(Diese approximativen Berechnungen können natürlich von Objekt zu Objekt abweichen. Sie basieren auf Leistungsbe- rechnungen und Zahlen von Onlinerechnern, Links dazu finden Sie am Schluss dieses Artikels.)


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Egal wie man es betrachtet kann daraus erkannt werden, dass ein regelmässiger Unterhalt durchaus wertvoll sein kann. Wer eine gut funktionierende Anlage möchte, kommt an Unterhaltskosten nicht vorbei.

 

Bedenken Sie: der „verlorene Minderertrag“ kann nie mehr eingeholt werden!

 

Der Preis für Service und Unterhalt ist je nach Anlage sehr unterschiedlich und kann nur individuell als Angebot z.B. von Ihrem Installateur eingefordert werden.

Zudem hängt der Preis letztlich auch davon ab, was ersetzt und repariert werden muss.

 

Wärmebildaufnahmen aus der Luft beginnen bei ca. Fr. 550.- und liegen im Schnitt zwischen Fr. 600.- und Fr. 750.- je Objekt. Die Aufwendungen variieren je nach Objektgrösse und Abklärungsaufwand für die Startbewilligungen.

 

Terrestrische Wärmebildaufnahmen liegen bei uns im Bereich von Fr. 145.- je Stunde.

 Im „Wärmebildserviceabonnement“ günstiger.

 

Fazit:

  • Photovoltaikanlagen sind genial, werden immer effizienter und sind zu empfehlen.
  • Erträge aus Photovoltaikanlagen mittels Service und Reinigung stets auf hohem Niveau zu erhalten kostet, ist jedoch längerfristig sehr wertvoll.

  • Verlorengegangene Produktion kann nicht mehr eingeholt werden.

  • Nichts tun kostet auch und über die Jahre

    sogar sehr viel. 

Gönnen Sie nicht nur Ihrem Auto den regelmässigen Service!

 

Die meist noch teurere PV Anlage hält 365 Tage jedem Wetter stand und hat Ihre re- gelmässige Aufmerksamkeit verdient.

 

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  • Sie können damit Vergleiche vorher - nachher anstellen.
  • Mit Hilfe von Dachtotos aus der Luft können Ver- Verschattungen sehr gut festgestellt werden.

Mögliche Drohneneinsatztermine sind:

  • Projektplanung
  • Übernahme /Übergabe einer PV Anlage
  • Garantieabnahme nach ca. 23 Monaten
  • danach in regelmässigen Abständen
  • ergänzend zu den Leistungsmessungen der PVA Service-Fachleute

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Zum Schluss die Frage: Produzieren PVA gefährlichen Elektrosmog?

 

Der Generator auf dem Dach ist eher kein Problem. Hingegen strahlen die Wechselrichter und die Netzeinspeisestellen für Mensch, Tier, Lebensmittel und sogar Pflanzen bis zu 50 Meter störenden Elektrosmog aus.

Das kann auch Ihre Nachbarn treffen!

Solcher Elektrosmog kann organische Zellen beeinflussen.

 

Mit speziellen Convertern kann solcher Elektrosmog in positive Energie umgewandelt und wirkt auf die Umwelt vitalisierend.


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Wir wünschen Ihnen viele sonnige Tage und Freude an Ihrer Photovoltaikanlage!

Peter Maag

Maag-isch® GmbH, Kantonsstrasse 1

8863 Buttikon Telefon 079 363 96 46

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Berechnungsbelege:

 

Erhaltene Werte: bei 266 m2 

 

Erhaltene Werte bei 4000m2 


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