4.3 Fritzsche PVT Module - tuv.com · vom verwendeten PV Modul Glasabdeckung Luftspalt Gehäuse...

20
PVT Module: Entwicklung, Prüfung und Normung Ulrich Fritzsche TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH Am Grauen Stein 51105 Köln, Germany www.tuv.com/solarenergy +49 221 806 5222

Transcript of 4.3 Fritzsche PVT Module - tuv.com · vom verwendeten PV Modul Glasabdeckung Luftspalt Gehäuse...

PVT Module:Entwicklung, Prüfung und Normung

Ulrich Fritzsche

TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbHAm Grauen Stein51105 Köln, Germanywww.tuv.com/solarenergy+49 221 806 5222

Inhalt

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“2

Entwicklung, Technik, Marktsituation Entwicklung, Technik, Marktsituation

Prüfung, angepasste Verfahren, ForschungsbedarfPrüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf

Normung und Zertifizierung Normung und Zertifizierung

Marktentwicklung und AussichtenMarktentwicklung und Aussichten

Entwicklung, Technik und Marktsituation

3

Flüssiger Wärmeträger

� Mit und ohne zusätzliche Glasabdeckung

� Kraftschlüssige und mechanische Anbindung

� Metallische- sowie Kunststoff- “Absorber“

� Druckgeführt oder Drucklos

� Rückseitige Wärmedämmung oder freie Konvektion

� Marktverteilung: etwa 90 % unabgedeckt

� Thermische Leistungsfähigkeit ca. 30…70 %

� 2/3 ohne Rückseitendämmung

� Idee eines Rucksackabsorbers unabhängig vom verwendeten PV Modul

Glasabdeckung

Luftspalt

WärmedämmungGehäuseBildquelle: Fraunhofer ISE

Bildquelle: ISFH

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Entwicklung, Technik und Marktsituation

4

Luft als Wärmeträger

� Ohne zusätzliche Glasabdeckung

� Teilweise unveränderte Modulrückseite

� Metallische- sowie Kunststoff- Luftkanäle

� Nahezu Druckloser Betrieb

� Üblicherweise keine zusätzliche Wärmedämmung

� Nicht leitender Wärmeträger

� Geringe Modulmodifikation

� Nur geringfügige Erhöhung der Modultemperatur bei Stagnation

Bildquelle: BASE

Bildquelle: GSE Integration

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Entwicklung, Technik und Marktsituation

5

Weitere Anwendungen

� CPVT bereits bisher z.T. mit Wasserkühlung

� Bisher war thermische Energie ein Abfallprodukt

� Aufwändige Mechanik

� Marktchancen???

� Thermische Solarkollektoren mit PV Modulen als Abdeckung

� Keine Wärmeabfuhr über Modulrückseite

� Starker Anstieg der Zelltemperatur

� Keine Synergie, sondern Antagonie

Bildquelle: Solarhybrid

Bildquelle: Solvar Systems

Solarglas

PV-Zelle

AbsoberWärmedämmung

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf

6

?

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf

7

NOCT/ NMOT

� Stagnation und Standardbetrieb müssen abgedeckt werden

� Unabhängig vom Wärmeträger

� Bei welchen Betriebspunkten?

� NMOT als Basis für ganzheitliche Leistungsbetrachtung

Basierend auf IEC 61215 und 61730

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf

� Angemessene Temperaturbelastung (RTI)

� Wet leakage test bei wärmegedämmten PVT‘s

� HF-Prüfung mit anschließender thermischen Leistungsprüfung

� TC Prüfung mit druckbelastetem Absorber (Polymere)

� Temperature Test bei wärmegedämmten PVT‘s

� TC Temperaturbereich bei abgedeckten PVT‘s

� Druckbelastung des Fluidkreislaufs während Klimaprüfungen

8

Basierend auf IEC 61215 und 61730

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf

9

Überschrift

� Diskussion über geeignetes Verfahren zur thermischen Leistungsprüfung

� Indoor/ outdoor

� Stationär/ Quasi-Dynamisch

� Leistungsdegradation nach Klimaprüfungen

� Grenze zwischen ISO und IEC?

� Übernahme von IEC Prüfungen (ML, Hagel etc.)

� Darstellung der Leistungsergebnisse

� Gültigkeit für unterschiedliche elektrische Leistungsklassen

Basierend auf EN ISO 9806

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf

10

Basierend auf ISO 9806

Darstellung der Leistungsergebnisse

� Thermische Leistungswerte werden i.d.R. windabhängig dargestellt

� Eine thermische Leistungsprüfung für einen kompletten elektrischen Leistungsrange

� Ermittlung der äquivalenten Zelltemperatur für die thermischen Betriebspunkte

� Keine allgemeine elektrische Leistungsdarstellung möglich

� Berechnung der elektrische Leistung mit STC-Werten der jeweiligen Leistungsklasse

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf

11

Combined

performance test

Temperature test

Bypass diode test

Hot spot test

Kombinierte Prüfprozedur

EN ISO 9806:2013

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

12

Normung und Zertifizierung

CENELEC TC 82WG 2: IEC 61215

& IEC 61730

CENELEC TC 82WG 2: IEC 61215

& IEC 61730

CEN TC 312WG 1: EN ISO 9806

CEN TC 312WG 1: EN ISO 9806

IECEE certification scheme

PVT: ?

IECEE certification scheme

PVT: ?

Solar Keymark NetworkWG PVT

Solar Keymark NetworkWG PVT

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Normung und Zertifizierung

� Aktuell keine PVT Norm

� Erster Entwurf für gemeinsame PVT-Norm unter IEC 61215-2-x aus BMWi gefördertem DIN Projekt PVT-Norm (01FS12036)

� PVT Aktivitäten in TC 82 bekannt

� Noch kein New Work Item

� Zertifizierungsprogramm Solar Keymark zertifiziert bereits PVT

- Neuer Annex J

- Basis: EN 9806

- Gültige IEC 61215/ 61730 Zertifizierung muss nachgewiesen werden

- I.d.R. Modul Zertifizierung + PVT Nachprüfungen entsprechend Re-testingGuideline

- Offene Punkte:

- Kumulierte Leistungsdarstellung

- „Geeignete“ Methode der thermischen Leistungsmessung

23.11.2015 Präsentation TÜV Rheinland13

Aktueller Status

Normung und Zertifizierung

14

Auszug aus Annex J – Solar Keymark Scheme Rules

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Normung und Zertifizierung

� Neue Norm oder Technical Specification?

� Modifizierung der Re-Testing Guideline?

� Finanzierung?

� Mögliche Beteiligung anderer P-Member & Experten?

- Italien, Spanien, Schweiz, Österreich, etc.

� Projektfinanzierung über EU möglich?

� Industriebeteiligung eher gering, da überwiegend KMU‘s

� Welche Techniken sollen berücksichtigt werden?

� Etc.

15

New Work Item

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Normung und Zertifizierung

- Basierend auf der offiziellen IECEE IEC 61730 re-testing Guideline:

16

Prozedur bei der Verwendung bereits zertifizierter PV- Module

Modification of frame

� Damp heat (MST 53) if an adhesive system is used to mount the module

� Dielectric withstand test (MST 16) if the area or location of contact to the laminate changes

� Wet leakage current (MST 17)� Ground continuity test (MST 13) if change in

method of assembly� Fire test (MST 23) if the new frame material is

flammable� Several additional retests will be required

according to IEC 61215

Wann spricht man bei PVT’s von einerRahmenänderung? Das Rahmenprofil und die Befestigung wird i.d.R. nicht geändert.

Modification of back sheet

� Damp heat (MST 53) � Wet leakage current (MST 17)� Dielectric withstand test (MST 16)� Cut susceptibility test (MST 12)� Impulse voltage test (MST 14)� Fire test (MST 23) if change in material� Temperature test (MST 21) if change in

material� Partial discharge test (MST 15) ) if change in

material� Several additional retests will be required

according to IEC 61215Kammertemperaturen zu “scharf” für außenliegende Abdeckmaterialien oder zu niedrig für wärmegedämmte Systeme?

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Ausblick

� Falsche Fragestellung, da Produkte bereits verfügbar

� Erstes Ziel muss das Verhindern von gravierenden Schäden sein

� Beim ersten Personenschaden ist es bereits zu spät

� Technik wird schon seit Jahren totgesagt, existiert aber immer noch

� Neue Anwendungsgebiete erhöhen die Akzeptanz

� Eigene Norm kann der Vermarktung helfen und das Produkt näher in den Focus stellen

� Nur realitätsnahe Leistungsangaben können Verbreitung fördern

� Fantasieangaben werden Kunden nur verwirren

Die Einzige verbleibende Frage ist:

Eine eigene neue Norm oder spezielle Kapitel in der Re-testing Guideline

17

Lohnt sich der ganze Aufwand?

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Ausblick

18

� Kombination mit Wärmepumpe vielversprechend

� Ersatz für laute, konventionelle Luftwärmepumpen

� Minimierung von Erdsonden

� Taufunktion im Winterbetrieb

� Effizienzoptimierung speziell bei Indach- oder Gebäudeintegrierten Montagen

� Direkte WW-Bereitung weniger sinnvoll

� Niedriges Temperaturniveau durch WP oder Niedertemperatur Raumheizung

Aussichten der PVT Nutzung

Bildquelle: ISFH

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

Ausblick

19

� Langzeitvermessung von zwei PVT Kollektoren

� Eingehende Eingangsvermessungen im Labor

� Langzeit Außenmessung in Italien

� Variation von Wetterbedingungen und Eintrittstemperaturen

� MPP-Tracking und regelmäßige IV-CurveErfassung

Ziel:

� Verifizierung von Modellen zur Leistungs-bestimmung von PVT und der Nutzung der Methode der ECT als Schnittstelle PV T

Zeitraum:

� Sommer 2015 bis mind. Sommer 2016

Gefördert durch:

Solarenergieförderverein Bayern e.V.

Laufendes Projekt PVT Energy Yield

13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

20 13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“