An einer 2004 in Betrieb gegangenen Freiflächenanlage mit einer Leistung von insgesamt vier Megawatt waren in der Vergangenheit mehrfach Fehler an den Modulen sichtbar geworden. Vereinzelt wurden Reparaturen vorgenommen und Module getauscht.
Da sich der Hersteller der Module jedoch bereits seit Längerem vom Markt zurückgezogen hat, gibt es inzwischen keine verfügbaren Ersatzteile mehr. Der Solarpark besteht aus 32 Strangwechselrichtern mit rund 23.700 Modulen. Bei Letzteren handelt es sich um Module der 165er- und 175er-Leistungsklasse.
Thermografie zeigte die Probleme
Die Auswertungen des Monitorings machten mit der Zeit eine zunehmende Minderleistung deutlich, zudem fielen bei einer Inspektion vor Ort mehrere defekte Substrings auf. Also wurde eine aufwendige und besonders detaillierte Thermografie durchgeführt, um den Ursachen der Minderleistung auf den Grund zu gehen.
Im Verlauf der thermografischen Untersuchung wurden 15 Prozent der überprüften Module als thermisch auffällig bewertet, etwa aufgrund von Hotspots. An sieben Prozent der untersuchten Module zeigten sich defekte Substrings.
Korrodierte Lötstellen und Hotspots
Ursächlich waren fehlerhafte Lötkontakte an allen betrachteten Modulen des Herstellers, vermutlich bedingt durch den damaligen Herstellungsprozess. Die Verbindungsbändchen der modulinternen Zellstränge waren im Gegensatz zur normalerweise eingesetzten Technologie nicht durchgängig, sondern zwischen den Zellen unterbrochen und mittels einer Lötnaht verbunden worden.
Viele Schmorstellen und Brandgefahr
Im Laufe der Zeit und durch die übliche Beanspruchung alterten die Lötverbindungen. Dadurch kam es an den Punkten zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands und daraus resultierend zur thermischen Belastung am Modul. Diese beschleunigte wiederum die Degradation der Lötstelle.
Im vorliegenden Fall wurden an vielen Stellen bereits Schmor- und Brandstellen an der Rückseitenfolie festgestellt. Die daraus resultierenden frei liegenden Kontakte können zu Leckströmen beziehungsweise gefährlichem Berührstrom führen.
Denn die Zellverbinder weisen nach wie vor das lokale Strangpotenzial auf. Hinzu kommt, dass die Zellen mit einer Größe von 125,5 Millimetern Kantenlänge jeweils an zwei Stellen mit dem Strang verlötet sind. So wirkt sich die Schädigung der einen Lötstelle durch Zunahme von Widerstand und Erwärmung schnell auf die zweite Lötstelle aus.
Das beschleunigt zusätzlich den Verschleiß (noch) intakter Stellen. Das Produktdesign der Module lässt darauf schließen, dass es zukünftig zu weiteren Hotspots kommen wird und dass auch die Geschwindigkeit, mit der die Fehler auftreten, weiter ansteigt.
Strategie des Repowerings
Unter dem EEG läuft die Anlage noch bis Ende 2024. Um den sicheren Betrieb des Solarparks zu gewährleisten und den Ertrag wieder zu steigern, wurden auf Kundenwunsch zirka 1.300 schadhafte Module mit defekten Lötstellen und Substrings ausgetauscht.
Da keine Ersatzmodule mehr am Markt verfügbar waren, war die Lösung, zwei ganze Wechselrichterbereiche abzubauen. Sie wurden durch neue Module eines anderen Herstellers mit gleicher Gesamtleistung ersetzt.
Intakte Altmodule als Ersatzteile
Die noch intakten Altmodule aus den abgebauten Reihen dienten als Ersatzteile für die defekten Module im Feld und wurden an den übrigen betroffenen Stellen einzeln getauscht. Vorangegangene Berechnungen für dieses Repowering zeigten, dass sich eine Investition in den Modulwechsel finanziell mehr lohnt als der Verzicht auf die für die betreffende Anlage noch sehr hohe Einspeisevergütung als Folge der Minderleistung der defekten Module.
Ergebnisse des Austauschs
Um die Maßnahme in Bezug auf die Regelungen des EEG sauber umzusetzen, wurde sie im Vorfeld mit dem zuständigen Netzbetreiber abgestimmt und ein entsprechender Nachweis über die defekten Module geführt. Zudem wurden die Änderungen der Anlage im Marktstammdatenregister hinterlegt.
Der Austausch defekter Module war sicherheitsrelevant für den Betrieb der Anlage. Die ausgetauschten Module waren insgesamt 17 Jahre alt und wiesen aufgrund der gravierenden Zelldefekte einen hohen Leistungsverlust von bis zu 30 Prozent auf.
Bei defekten Substrings kann mit der Zeit sogar eine Minderleistung von bis zu 50 Prozent gegenüber der Leistung neuer Module angenommen werden. Allein durch den Ertragsgewinn von jährlich über 70.000 Kilowattstunden, generiert durch die neuen Module, entsteht ein zusätzlicher Mehrertrag von rund 30.000 Euro pro Jahr. Auf diese Weise werden sich die Kosten des Repowerings bis zum Ende der EEG-Laufzeit amortisieren.•
Foto: Greentech
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