PV-Anlagenkomponenten: Mehr als nur der kleine Unterschied

Guido Ege, Leiter Systemprodukte bei der Stuttgarter Lapp Gruppe; Foto: Lapp Gruppe

„Klein aber oho – welche Rolle spielen Komponenten für die Zukunft der PV“ unter diesem Titel veröffentlicht das CleanEnergy Project heute die Ergebnisse seiner aktuellen Umfrage zu den Bereichen der Photovoltaik, die weniger häufig im Fokus der Öffentlichkeit stehen als politische Entscheidungen oder der Zellwirkungsgrad. Nach dem Auswerten der Umfrageergebnisse sprach das CleanEnergy Project mit Guido Ege, Leiter Systemprodukte bei der Stuttgarter Lapp Gruppe, um einige der Umfragethemen genauer zu beleuchten. Guido Ege erläuterte im Gespräch, welche Wechselwirkung sich zwischen Komponenten sowie elektronischen Bauteilen und der Weiterentwicklung der Photovoltaik ergeben.

Herr Ege, auf die Frage, ob man innerhalb der Garantiefrist einer PV-Anlage trotzdem damit rechnen muss, Komponenten auszutauschen, antworteten 64 Prozent der Umfrageteilnehmer mit ja. Welche Komponenten sind hier besonders häufig betroffen?

Die Billigproduktwelle ist auf den meisten Märkten mittlerweile vorüber, sodass bei heutigen Marken-Photovoltaikanlagen die Komponenten besser sind als ihr Ruf. Qualitativ hochwertige Kabel, Steckverbindungen etc. haben eine ähnliche Lebensdauer wie die Module und überstehen zum Beispiel eine 25-Jahre Garantiephase meist ohne Probleme. Anders sieht das bisher bei Wechselrichtern aus, deren elektronische Komponenten naturgemäß anfälliger sind. Hier planen viele Anbieter von Solaranlagen bereits bei der Budgetierung einen zweiten Wechselrichter für die 25-Jahrspanne ein. Elektronik ist immer anfälliger als mechanische Teile. Trotzdem lässt sich der Fortschritt nicht einfach aufhalten, und auch wenn wir uns manchmal darüber ärgern, wenn der Computer mal wieder abstürzt – ich würde nicht auf die Erfindung verzichten wollen.

Jetzt sollen ja aber auch Solarmodule mithilfe elektronischer Komponenten wie Brandschutz, Leistungsoptimierer und vieles mehr intelligenter werden. Allerdings ist Elektronik, wie Sie selbst sagen, wesentlich anfälliger als die meisten bisherigen Bauteile einer Solaranlage. Kommen die Besitzer einer Anlage so nicht etwa vom Regen in die Traufe?

Wenn die Elektronik dazu kommt aber die Anschlusskonzepte beim Alten bleiben, dann könnten Sie damit durchaus Recht haben. Herkömmliche Anschlussdosen, auch JunctionBox genannt, sind meist aus Plastik und befinden sich an der Rückseite der Solarmodule. Wenn Sie also nach zehn Jahren oder bei einer vorzeitigen Störung hier Elektronik wie Brandschutz oder Leistungsoptimierer austauschen wollen, ist das erste Problem, überhaupt an die Dose heran zu kommen. Es müsste das gesamte Modul vom Dach abmontiert werden.

Danach können Sie die Kunststoffdose vielleicht öffnen aber fast sicher nicht mehr mit der nötigen Dichtigkeit verschließen, wenn sich das Material bereits jahrelang unter Witterungseinflüssen verzogen hat. Wenn Feuchtigkeit in eine undichte Anschlussdose eindringt, erhöht sich nicht nur der Widerstand und die Leistung des Moduls sinkt, es kann durch den höheren Widerstand auch zu einer Überhitzung und schlimmstenfalls zum Brand kommen.

Wie sähe denn ein alternatives Anschlusssystem aus?

Da ist zum einen das Material. Hier bieten sich Aluminium-Anschlussdose EPIC SOLAR RAZOR; Foto: Lapp Gruppewitterungsbeständige Materialien wie Aluminium an. Eine solche Dose kann man nicht nur einfacher öffnen und wieder schließen als Plastikdosen, sie verzieht sich auch nach Jahren nicht und bleibt so dicht.

Mindestens genauso wichtig ist es, die Anschlussdosen einfacher zugänglich zu machen. Lapp und FPE Fischer haben dazu eine Aluminium-Anschlussdose entwickelt, die in den Rahmen von Solarmodulen integriert wird und von der Modulvorderseite aus geöffnet werden kann. Auf diese Weise ist der Aufwand, an Anschlüsse und elektronische Komponenten zu kommen, nur ein Bruchteil von der heutigen Methode, das ganze Modul abzumontieren und die Wartungskosten verringern sich damit drastisch.

90 Prozent der Umfrageteilnehmer hielten es für wichtig beziehungsweise sehr wichtig, dass Solaranlagen aufgerüstet werden können, wenn neue, intelligente Zusatzkomponenten auf den Markt kommen. Ist das ein Punkt über den Hersteller nachdenken oder ist das ohnehin bei heutigen Anlagen möglich?

Darüber nachgedacht wird ganz bestimmt. Generell können natürlich auch heutige Anlagen aufgerüstet werden. Mit den aufwändigen Montagearbeiten und den eben beschriebenen Problemen, die sich bei traditionellen Anschlusssystemen ergeben würden, wäre das aber wenig sinnvoll. Die Wartungskosten würden explodieren und dazu kämen die Sicherheitsrisiken.

Auf längere Sicht denke ich daher aber, dass es sehr wichtig ist, hier neue Konzepte einzusetzen, die einen einfachen Zugang zur Anschlussstelle bei Solarmodulen bieten, damit an dieser Stelle einfach und sicher gewartet oder nachgerüstet werden kann. Solaranlagenbesitzer die heute ein System kaufen, würden sonst die nächsten Entwicklungsstufen verpassen. Sie würden sich ja auch keinen PC kaufen, bei dem Sie keine neue Software aufspielen können.

Sind Solaranlagen denn momentan wirklich noch so „dumm“? Wo sehen Sie das höchste Potenzial im Bereich intelligenter Komponenten?

Dumm klingt natürlich nicht besonders nett, denn auch heute arbeiten Solaranlagen ja bereits sehr effizient. Es kommt natürlich auch darauf an wie alt die Anlage ist, denn die Entwicklung geht sehr schnell voran. Zurzeit ist bei den meisten PV-Anlagen aber, wie gesagt, die Elektronik lediglich am Wechselrichter zu finden. Auch Leistungsoptimierer sind dort angebracht und steuern so ganze Reihen von Modulen.

Elektronik, die direkt am Module angebracht ist, hat einige entscheidende Vorteile. Wenn beispielsweise ein Schatten auf ein Modul fällt, könnte dieses separat von einem Leistungsoptimierer reguliert werden. Technologien, wie etwa MPP Tracker direkt ins Modul zu integrieren, werden daher heiß diskutiert. Andere Themen, wie Brandschutz, könnten in Zukunft  auch vom Gesetzgeber gefordert werden. Mit Brandschutzelektronik direkt am Modul kann die Technik aber auch deutlich effektiver wirken, als es bei einer Abschlatung über den Wechselrichter möglich wäre. Darüber hinaus könnten auch hier einzelne Module schnell und sicher abgeschaltet werden, sobald Brandgefahr besteht.

Viele andere Weiterentwicklungen können wir uns noch gar nicht vorstellen. Die Branche steckt ja sozusagen noch in den Kinderschuhen und wenn Sie sich überlegen, wie rasant die Entwicklung beispielsweise bei Computern oder  Mobiltelefonen war, dann erwarten uns in den nächsten Jahren ganz sicher noch viele spannende Neuheiten.

Vielen Dank für das Gespräch, Herr Ege.

Die Lapp Gruppe mit Sitz in Stuttgart ist einer der führenden Anbieter von integrierten Lösungen für Kabel- und Verbindungstechnik. Zum Portfolio der Gruppe gehören unter anderem spezielle Kabel, Industriesteckverbinder und Verschraubungstechnik weitere Komponenten für den Bereich Erneuerbare Energien.

Natalie Hartmann

4 Bemerkungen

  • Hallo Herr Ege,

    Aus unserer täglichen Betriebserfahrung des Photovoltaikanlagenmonitorings kann ich Ihnen nur zustimmen: Der größte Kostenpunkt bei Reparaturen ist oft die Unzugänglichkeit von Komponenten.

    Darüber hinaus werden PV-Anlagen mit zu viel Elektronik in der Wartung auch sehr teuer: Wenn zum Beispiel ein Wechselrichter eine MTBF von 10 Jahren hat, aber anstatt ein oder zwei Zentralwechselrichtern 200 Strangwechselrichter aufgehängt werden, so fallen jedes Jahr statistisch 2 Wechselrichter aus. D.h. die angesetzten Kosten für Reparaturen werden dann sehr schnell überschritten und entweder der Betreiber oder der Anbieter eines pauschalen Wartungs- und Servicevertrages zahlt dann drauf.

    Mit noch mehr aktiver Elektronik in den Modulen befürchte ich, dass die Anzahl der Wartungsfahrten noch mal deutlich zunehmen wird, so dass man bei wirtschaftlichen Abwägungen vielleicht sogar zu dem Schluss kommt, dass eine nicht komplett funktionierende Anlage für einen gewissen Zeitraum einer Reparatur vorzuziehen wäre.

    Ein besonderes Problem für diese kleinen Optimierer dürfte besonders bei großen Anlagen auftreten:
    Eine 2 MWp-PV-Anlage besteht aus etwa 20.000 Modulen (z.Bsp. 100 Wp Dünnschicht). D.h. dass man auch 20.000 dieser elektronischen Baugruppen bräuchte. Wenn man dieses statistische Phänomen nun für diese Optimierer anwendet, so muss man trotz einer versprochenen MTBF von 25 Jahren jeden Tag etwa 2 dieser Geräte austauschen. Aber eine 2 MWp-Anlage trägt keinen Mitarbeiter, der sich regelmäßig um diese Bauteile kümmert.

    Wie weit sich diese Bauteile verbreietn bleibt also abzuwarten.

    Mit freundlichen Grüßen
    Andreas Witte

  • Hallo Herr Ege,

    Aus unserer täglichen Betriebserfahrung des Photovoltaikanlagenmonitorings kann ich Ihnen nur zustimmen: Der größte Kostenpunkt bei Reparaturen ist oft die Unzugänglichkeit von Komponenten.

    Darüber hinaus werden PV-Anlagen mit zu viel Elektronik in der Wartung auch sehr teuer: Wenn zum Beispiel ein Wechselrichter eine MTBF von 10 Jahren hat, aber anstatt ein oder zwei Zentralwechselrichtern 200 Strangwechselrichter aufgehängt werden, so fallen jedes Jahr statistisch 2 Wechselrichter aus. D.h. die angesetzten Kosten für Reparaturen werden dann sehr schnell überschritten und entweder der Betreiber oder der Anbieter eines pauschalen Wartungs- und Servicevertrages zahlt dann drauf.

    Mit noch mehr aktiver Elektronik in den Modulen befürchte ich, dass die Anzahl der Wartungsfahrten noch mal deutlich zunehmen wird, so dass man bei wirtschaftlichen Abwägungen vielleicht sogar zu dem Schluss kommt, dass eine nicht komplett funktionierende Anlage für einen gewissen Zeitraum einer Reparatur vorzuziehen wäre.

    Ein besonderes Problem für diese kleinen Optimierer dürfte besonders bei großen Anlagen auftreten:
    Eine 2 MWp-PV-Anlage besteht aus etwa 20.000 Modulen (z.Bsp. 100 Wp Dünnschicht). D.h. dass man auch 20.000 dieser elektronischen Baugruppen bräuchte. Wenn man dieses statistische Phänomen nun für diese Optimierer anwendet, so muss man trotz einer versprochenen MTBF von 25 Jahren jeden Tag etwa 2 dieser Geräte austauschen. Aber eine 2 MWp-Anlage trägt keinen Mitarbeiter, der sich regelmäßig um diese Bauteile kümmert.

    Wie weit sich diese Bauteile verbreietn bleibt also abzuwarten.

    Mit freundlichen Grüßen
    Andreas Witte