Forschung - Archiv

Im Rahmen der internationalen Zusammenarbeit unterstützt die Gesellschaft Mont-Soleil das Photovoltaic Power Systems Programme der Internationalen Energieagentur (IEA-PVPS). IEA-PVPS gilt als bedeutendes, global operierendes Programm, welches insgesamt 22 Länder auf dem Gebiet der Photovoltaik in einem weltweiten Netzwerk zusammenfasst. Die Resultate aus dem IEA-PVPS Programm erscheinen als zahlreiche Publikationen, Bücher, Workshops, Konferenzen und Datenbanken. Diese sind auch über die Website der IEA zugänglich.

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IEA-PVPS

Das Testfeld für Solarmodule dient heute primär dazu, den Besuchern die verschiedenen photovoltaischen Technologien aufzuzeigen. Mittels Digitalanzeigen wird die erzeugte Leistung der Solarmodule in Watt pro Quadratmeter angezeigt. Die Messwerte werden registriert. Dadurch lassen sich Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Modultypen unter den unterschiedlichen Wetterbedingungen ziehen.

Die Überprüfung grosser Photovoltaikanlagen ist auf Grund der grossen Anzahl von Modulen und Strängen sehr aufwändig. Die Thermografie bzw. Infrarot-Fotografie bietet heute die Möglichkeit, rasch auch grosse Modulflächen zu überprüfen. Unregelmässigkeiten wie Stromunterbrüche, „Hot Spots“bei defekten Zellen und ähnliches ergeben charakteristische Unterschiede in der Oberflächentemperatur der Module. Diese können mit Hilfe einer Thermografiekamera aufgespürt werden.

Dieses von der HTA Burgdorf, Prof. Dr. H. Häberlin, geleitete Projekt befasst sich mit der Untersuchung des Langzeitverhaltens von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen (PVA). Es sollen Erkenntnisse über das Alterungsverhalten der verschiedenen PV-Komponenten in der praktischen Anwendung gewonnen werden. Die HTA Burgdorf führt seit mehreren Jahren an einer grösseren Anzahl von PVA (bis zu 36 Anlagen) Langzeitmessungen durch. Mit dem Einbezug des Sonnenkraftwerks Mont-Soleil erhält man wegen der grossen Zahl der installierten Module verfeinerte und statistisch besser abgestützte Resultate.

Die spezifische Stromproduktion einer Solaranlage hängt im Wesentlichen von der Ausrichtung der Solarmodule, den Wetterverhältnissen und in geringerem Masse von der Temperatur ab. Der Vergleich der Solaranlagen Mont-Soleil, Stade de Suisse (BKW) und Jungfraujoch (BKW) zeigt wesentliche Unterschiede in der spezifischen Monatsproduktion. Die Module beim Mont-Soleil und Jungfraujoch sind steil ausgerichtet und begünstigen dadurch die Winterproduktion. Diejenigen des Stade de Suisse sind flach und daher besser für die Sommerproduktion.

In der Praxis zeigte sich, dass Module mit gleicher Nennleistung recht grosse Unterschiede im Jahres-Energieertrag aufweisen können. Die übliche Spezifikation der Leistung von Solarmodulen beschränkten sich auf die Nennleistung bei Standard-Testbedingungen, was den Vergleich von Modulen verschiedener Hersteller und Technologien stark einschränkte. Ziel des Forschungsprojekts war es, die Leistungsspezifikation so zu erweitern, dass der Anwender die Möglichkeit hat, Module verschiedener Hersteller hinsichtlich des Ertrags besser zu vergleichen.

Das Projekt wurde vom Bundesamt für Energie mitfinanziert, war international breit abgestützt und konnte auf die Mitwirkung verschiedener renommierter Institute zählen, wie das Joint Research Center der EU in Ispra (Italien), das LEEE-TISO in Lugano, das Institut für Sonnenenergie-Technik ISET in Kassel (Deutschland) sowie das Paul Scherrer Institut.

Die provisorische Sicherheitsvorschrift des Verbands für Elektro-, Energie- und Informationstechnik (SEV) für netzgekoppelte PV Anlagen musste nach mehr als zehn Jahren aktualisiert und in die nationale Installationsnorm (NIN) eingebunden werden. Neue Entwicklungen in der Systemtechnik, Anpassungen des Blitzschutzes und der Erdung, Normenarbeiten auf IEC-Ebene weltweit und die Koordination zu den anwendbaren Installationsvorschriften mussten einbezogen werden.

Die Norm trat am 1. Nov. 2004 in Kraft, wird als separates Dokument unter der Nummer STI 233.1104 von Electrosuisse vertrieben und in die nationale Installationsnorm integriert.

Das Projekt der ETH Lausanne bezweckt das Testen und Ausmessen von neuartigen Solarzellen, welche in Schweizer Photovoltaik-Labors entwickelt wurden. Getestet wurden neben den Farbstoff-Zellen von Prof. Grätzel auch die Zellen aus amorphem und mikrokristallinem Silizium der Universität Neuenburg (Prof. A. Shah) sowie kristalline Silizium-Zellen des Paul-Scherrer-Instituts (Dr. W. Durisch).

Die Testsolarzellen wurden im Labor der ETH Lausanne, auf dem Mont-Soleil sowie auf der Freiluft-Messanlage des Paul-Scherer-Instituts ausgemessen. Auf dem Mont-Soleil wurde ein Bewitterungskasten aufgestellt, in welchem drei sogenannte Farbstoffzellen montiert waren. Die Hauptprobleme der Farbstoffzellen waren die Stabilität und die Lebensdauer. Es zeigte sich, dass eine rasche Degradation stattfand, nach wenigen Monaten waren die Zellen nicht mehr funktionstüchtig.

Im Jahre 1997 hat die Fachhochschule St-Imier im Auftrag der GMS die Untersuchungen auf dem Testfeld Mont-Soleil auf komplette Systeme ausgedehnt, mit dem Ziel, verschiedene Systemkonzepte bezüglich Leistungsfähigkeit miteinander zu vergleichen. Zu diesem Zweck wurde einer der 110 Solarzellen-Tische des Kraftwerks elektrisch abgetrennt. Die Messungen konzentrierten sich auf den Wirkungsgrad dieser Kleinsysteme im Vergleich zum Kraftwerk. Die Resultate zeigten, dass das Solarkraftwerk bezüglich Wirkungsgrad in den meisten Fällen leicht bis deutlich besser abschneidet als die Kleinanlagen.

Ziel dieses Projekts war es, neuartige Module unter den klimatisch anspruchsvollen Bedingungen auf dem Mont-Soleil zu testen. Dabei wurden sie auf ihre Eignung für den praktischen Einsatz geprüft und unter realistischen Betriebsbedingungen verglichen. Das Interesse konzentrierte sich einerseits auf Module mit besonders hohem Wirkungsgrad, andererseits auf Produkte mit einem hohen Kostensenkungspotential, insbesondere Dünnschichttechnologien.

Das Projekt wurde von der Fachhochschule Saint-Imier in Zusammenarbeit mit der Gesellschaft Mont-Soleil und mit finanzieller Unterstützung des Bundesamtes für Energie durchgeführt. Im Jahr 2000 startete das Folgeprojekt.