photovoltaik Ausgabe: 04-2016

Von wegen wartungsfrei

Jörn Gukenbiehl von Viamon stellte einen pfiffigen und intelligenten Diebstahlschutz für Solarmodule vor.

Jörn Gukenbiehl von Viamon stellte einen pfiffigen und intelligenten Diebstahlschutz für Solarmodule vor.

PV-Symposium im Kloster Banz — Zum diesjährigen Auftakt der Solarsaison in Bad Staffelstein standen Wartung und Anlagenbetrieb einmal mehr im Mittelpunkt. Dabei ging es nicht nur um die Generatoren, sondern auch um Batteriespeicher. Thomas Seltmann und Heiko Schwarzburger

Spätestens seit Tesla-Gründer Elon Musk vor einem Jahr einen preisgünstigen Heimspeicher ankündigte, steht die Energiewelt beim Speicherthema Kopf. Erst jetzt sind die Tesla-Speicher lieferbar, aber dem Markt hat die Ankündigung aus den USA bereits Flügel verliehen.

Mit 20.000 Speichern gibt es in Deutschland deutlich mehr solcher Systeme als Elektroautos. Das haben auch die Automobilhersteller erkannt, so bieten Daimler und BMW eigene Batteriesysteme für Heimanwendungen an.

Markt hat sich komplett gedreht

Dabei arbeiten die Stromspeicher laut Dirk Uwe Sauer von der RWTH Aachen noch immer nicht wirtschaftlich, „auch wenn es im Marketing anders dargestellt wird: Photovoltaikanlagen mit Speichern rechnen sich zwar, aber Photovoltaik ohne Speicher ist viel rentabler.“

Wie aktuelle Zahlen aus dem KfW-Speicherprogramm zeigen, hat sich der Markt technologisch komplett gedreht. Waren die ersten geförderten Systeme im Jahr 2013 noch überwiegend Bleibatterien, stieg der Anteil der Lithiumbatterien zuletzt auf 90 Prozent, analysierte Sauer.

Zu den Kosten sagte er: „Bei den Bleibatterien gab es nur minimale Preissenkungen, während in nur zwei Jahren der Preis pro nutzbarer Kilowattstunde Kapazität bei den Lithiumsystemen von 3.100 auf 1.900 Euro sank – eine Reduktion um 40 Prozent.“ Weitere Informationen über die Erfahrungen aus der KfW-Förderung liefert das mit dem Monitoring beauftragte Institut Sauers unter www.speichermonitoring.de, zum Beispiel die Jahresberichte als PDF zum Download.

Auch Speicher verbrauchen Energie

Aus Betreibersicht besonders spannende Zahlen zur praktischen Performance von Speichersystemen lieferten Philipp Rechberger (ASiC Wels), Christian Messner (AIT Wien) und Hauke Loges (TU Braunschweig).

Sie kritisierten nicht nur die mangelnde Transparenz der Speicherhersteller, was die Angaben zu Wirkungsgraden und Effizienz der Geräte betrifft. Sondern sie lieferten auch Messergebnisse aus Feldversuchen (Oberösterreichisches Landesförderprogramm) und Labormessungen von AIT und TU Braunschweig.

Kaum ein Installateur oder Betreiber hat beispielsweise den Eigen- oder Stand-by-Verbrauch der Speichersysteme im Blick. Einzelne Geräte ziehen pausenlos 50 bis 100 Watt aus dem Netz, was im Jahr 500 bis 1.000 Kilowattstunden Strom verbrät.

Wirkungsgrad ist nicht entscheidend

Oft wird auch mit einem hohen Speicherwirkungsgrad der Lithiumbatterien geworben. Entscheidender sei aber die Summe aller Verluste im gesamten System, sagten Christian Messner und Hauke Loges. Beide kamen bei Labormessungen auf Systemwirkungsgrade von 60 bis über 90 Prozent. Die weniger effizienten Systeme zeigten meist auch einen hohen Eigenverbrauch.

Einigkeit herrschte darüber, dass sich die Branche bald auf ein einheitliches Effizienzlabel für Speichersysteme einigen sollte. Laut Messner soll bereits zur Intersolar im Juni ein gemeinsamer Entwurf mit VDE und Fraunhofer ISE vorgestellt werden.

Vier Solarprofis rocken Eon

Nicht nur Tesla hat Schwung in den Markt gebracht. Seit einiger Zeit wirbt der Energiekonzern Eon im Fernsehen für seine Wartungsteams. Eon kooperiert mit Adler Solar, zudem wurde eine eigene Gruppe von Experten ins Leben gerufen. Sie sollen den Betreibern von Solaranlagen aufs Dach steigen, um die Erträge zu prüfen und die Anlagen zu warten.

Auch unabhängige Solarfachbetriebe können von der breit angelegten Werbekampagne des Energiekonzern Eon profitieren. Denn sie schärft das Bewusstsein bei Betreibern, dass Photovoltaikanlagen nicht wartungsfrei sind.

Eine Zielmarke von 1.000 Anlagenchecks will Michael Blödner von Eon bis Mitte dieses Jahres erreichen: „Dann lohnt sich eine wissenschaftliche Auswertung der Ergebnisse.“ Betreiber sollen auf der Eon-Internetseite zunächst einen Ertragscheck durchführen. Falls die Performance schwächelt, kann der Betreiber anschließend bei Eon einen Vor-Ort-Check der Anlage beauftragen. Bis 30 Kilowatt Anlagenleistung soll der Check einschließlich Umsatzsteuer pauschal nur 249 Euro kosten.

Handfester Nutzen für Installateure

Die Solarprofis führen vor allem Sicht- und Funktionskontrollen durch, um mögliche Fehlerursachen und Mängel einzugrenzen und dem Betreiber Handlungsempfehlungen zu geben. Genauere Untersuchungen überlassen die Eon-Solarprofis aber den etablierten Gutachtern.

Was sich Eon von dem Angebot wirklich verspricht, wurde in Blödners Vortrag nicht deutlich. Für die unabhängigen Solarfachbetriebe vor Ort bietet die Aktion jedoch handfesten Nutzen:

Erstens wird den Betreibern zu Hause auf dem Sofa immer wieder gesagt, dass ihre Photovoltaikanlage vielleicht nicht optimal läuft und kontrolliert werden sollte – eine Tatsache, die vielen bisher nicht bewusst ist. Und zweitens ist das eine gute Gelegenheit, die bisherigen Kunden mal wieder zu kontaktieren, um das Wartungs- und Servicegeschäft auszubauen.

Für die Fehlersuche und Schadensanalyse setzt sich die Thermografie, besonders mit ferngesteuerten Flugdrohnen (Koptern), immer mehr durch. Mathias Leske von Flyingeyes Germany rechnete vor, dass sich die Kosten für solche Drohneneinsätze durch die Behebung zuvor unerkannter Mängel schon in wenigen Monaten amortisieren können.

Solche Erfahrungen will Andreas Fladung auf neuartige Elektrolumineszenzmessungen übertragen. Bisher war die Elektrolumineszenz nur im Labor oder in mobilen Messeinrichtungen möglich, wofür die Module demontiert werden mussten. Mithilfe hoher Stative und Flugdrohnen werden jetzt weiträumige Aufnahmen der Generatorflächen im Feld möglich. Die Fladung Solartechnik will mit ihren Partnern sogar noch weiter gehen, in Richtung automatisierter Analyse bis hin zur Bildauswertung per Software. Fladung verspricht erhebliche Einsparungen an Aufwand und Kosten und damit schnellere und präzisere Fehleranalysen großer Photovoltaikanlagen.

Der TÜV Rheinland und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) stellten in Bad Staffelstein neue Erkenntnisse und Lösungen für den Brandschutz an Photovoltaikanlagen vor. Eine Norm für vorbeugende Lichtbogen-Detektoren wird allerdings noch Jahre dauern.

Im Kloster Banz berichteten Teilnehmer auch über neue Brandfälle bei Batteriesystemen. Georg Bopp, der für das Fraunhofer ISE in Freiburg die Brandfälle bei Photovoltaikanlagen in einer umfangreichen statistischen Auswertung darstellte, zeigte sich überrascht. Ihm waren zuvor nur zwei Fälle bekannt gewesen.

Eine Neuentwicklung für die bisher unterschätzte Gefahr durch Bypassdioden stellte das Fraunhofer ISE in einem weiteren Vortrag vor: Die Forscher ersetzen konventionelle Bypassdioden durch eine elektronische Schaltung. Das neue Bauteil ist nicht größer als die Dioden, sei aber erheblich widerstandsfähiger gegen Überspannung durch Blitze, sagte ISE-Experte Heribert Schmidt.

Jörg Althaus vom TÜV Rheinland stellte die Ergebnisse von Feuerversuchen mit dachaufgeständerten Solarmodulen vor. Ist der Solargenerator auf Tonziegel oder Betondachsteine montiert, gebe es keine Probleme. Anders auf Dächern mit entflammbaren Materialien wie Bitumen oder Kunststoffbahnen, die gleichwohl als harte Bedachung gelten.

Brandgefahr auf Bitumen und Folie

Entsteht ein Lichtbogen in der Moduldose oder zwischen Zellverbindern im Laminat, kann auf die Dachhaut herabtropfender brennender Kunststoff das Dach in Brand setzen. Der Planer und Installateur sollte dieses Risiko bei der Auswahl der Komponenten und der Leitungsverlegung berücksichtigen.

Ein zuverlässiger aktiver Schutz vor Lichtbogen, beispielsweise im Wechselrichter, lässt dagegen noch auf sich warten. Felix Eger vom Fraunhofer ISE kritisierte die US-amerikanischen Normvorgaben und stellte die neuen Ansätze des ISE und die laufenden internationalen Normungsverfahren vor.

Er geht davon aus, dass in zwei bis drei Jahren ein Entwurf für eine hiesige Prüfnorm für Detektoren für Lichtbogen vorliegen wird. Erst dann können die Geräte nach diesen Vorgaben entwickelt und getestet werden.

Kreuzverbindungen sind ein Mangel

Interessant waren Analysen von Schweizer Experten, die sich Kreuzverbindungen vornahmen. Sie kamen zu einem eindeutigen Ergebnis. Die Kombination verschiedener Steckverbinder erhöht das Brandrisiko erheblich.

Der Wissenschaftler Urs Muntwyler ist Professor an der Berner Hochschule, die über ein eigenes Photovoltaiklabor verfügt. Er hat ein halbes Dutzend von Gebäudebränden in der Schweiz untersucht, bei denen auch Solargeneratoren involviert waren. Zudem hat das Labor eine Umfrage unter Schweizer Installateuren gestartet, um die häufigsten Brandursachen und Fehlerquellen zu ermitteln.

Dabei kam heraus, dass rund die Hälfte der Installateure eigene Kreuzverbindungen herstellen, meistens in einer Kombination von Produkten verschiedener Hersteller. Zugleich bestätigten die Installateure, dass die Kreuzverbinder die wichtigste Fehlerquelle sind. 14 Prozent der befragten Installateure bestätigten auch, dass die Kreuzverbinder schon mal schadhaft waren.

Bei Tests im Labor kam heraus, dass bestimmte Paarungen von Steckern von ungleichen Herstellern zum Teil erhebliche Übergangswiderstände an den Kontaktflächen zur Folge haben. Einige Paarungen erhitzten sich auf bis zu 150 Grad Celsius. Die Folge: Die Atome der verschiedenen Metallschichten am Kontakt diffundieren, die Schichten lösen sich auf.

Zudem verformen sich die Spritzgussteile, im Laufe der Zeit können sie sogar verschmoren. Zudem stellten die Forscher fest, dass fachgerechte Steckverbinder von einem Hersteller die beste und sicherste Variante sind. In den Tests schnitten MC4-MC4-Verbinder am besten ab.

Versicherung gefährdet

„Für uns sind solche Kreuzverbinder ein Mangel an der Anlage“, sagte Muntwyler. „Wir werden das eindeutig mit den Versicherern kommunizieren.“ Nach seiner Auffassung ist es eine verbreitete Unsitte, die Steckverbinder mit der Flachzange zu klemmen, statt mit vorgeschriebenen Spezialzangen. „Nass zu stecken – das geht ganz übel aus.“

Die Hochschule wird Ende des Monats einen Leitfaden zur Brandvermeidung online stellen. Dort finden sich auch Hinweise zur Vermeidung von Lichtbogen sowie Checklisten für die Installateure und Einsatzkräfte der Feuerwehr.

Politik nutzt die Chancen nicht

Traditionell stand in Bad Staffelstein auch die aktuelle politische Debatte auf der Tagesordnung, hier vor allem die geplante Novelle des EEG. „Wenn die Bundesregierung die Klimaschutzziele von Paris wirklich ernst meint, sind die aktuellen Ausbauziele viel zu niedrig“, kritiserte Volker Quaschning von der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. Damit Deutschland bis zum Jahr 2040 klimaneutral wird, „muss ja nicht nur der Strom, sondern auch Wärme und Verkehr auf erneuerbare Energien umgestellt werden“, analysierte er. „Jedes Jahr brauchen wir 12,5 Gigawatt Zubau von Solarstromanlagen und sechs Gigawatt Zubau bei der Windkraft.“

In der Photovoltaik wäre das fast das Zehnfache des gegenwärtigen Ausbaus – im internationalen Vergleich nicht einmal besonders ambitioniert. China, USA und Japan haben längst solche Ausbauraten in Angriff genommen.

Dass die Energiepolitik der Bundesregierung den Chancen meilenweit hinterherhinkt, wird auch am geplanten Rollout von Smart Metern für Solaranlagen ab sieben Kilowatt ab 2017 sichtbar. Das bedeutet zusätzliche Kosten von mindestens 100 Euro jährlich.

Literatur

Fussnoten

  • Feuerwehr für mangelhafte Solargeneratoren: das Servicemobil von Eon.

Foto: Secondsol

Foto: privat

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