4.3 Fritzsche PVT Module - tuv.com · vom verwendeten PV Modul Glasabdeckung Luftspalt Gehäuse...
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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
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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
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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
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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
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?
13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“
Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf
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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
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Basierend auf IEC 61215 und 61730
13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“
Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf
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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
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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
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Prüfung, angepasste Verfahren, Forschungsbedarf
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Combined
performance test
Temperature test
Bypass diode test
Hot spot test
Kombinierte Prüfprozedur
EN ISO 9806:2013
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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
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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
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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.
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New Work Item
13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“
Normung und Zertifizierung
- Basierend auf der offiziellen IECEE IEC 61730 re-testing Guideline:
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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
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Lohnt sich der ganze Aufwand?
13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“
Ausblick
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� 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
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� 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“