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 GmbH Am Grauen Stein 51105 Köln, Germany www.tuv.com/solarenergy +49 221 806 5222

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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

    13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“

  • 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

    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

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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.

    15

    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“

  • 20 13.11.2015 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik“