Das PV-Labor der Berner Fachhochschule untersucht die Lebensdauer von Photovoltaik-Wechselrichtern. Das Labor ist an Daten von störungsfreien PV-Anlagen ebenso interessiert, wie an Daten über Störung an einem Wechselrichter oder einem Leistungsoptimiere, um statistische Aussagen machen zu können. Christof Bucher, Leiter des Labors für Photovoltaiksysteme der Berner Fachhochschule BFH erklärt, welche Fragen die Untersuchung beantworten soll.
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Betreiben Sie eine PV-Anlage? Wissen Sie, ob der Wechselrichter einwandfrei funktioniert, oder ob es mal Probleme gab? An den Antworten zu diesen Fragen ist das PV-Labor der Berner Fachhochschule interessiert. Mit der Teilnahme an der Umfrage zur PV-Anlage unterstützen Sie die angewandte Photovoltaik-Forschung! Wer die Umfrage ausgefüllt hat, kann auch freiwillig zusätzlich seine Kontaktdaten angeben, um die Resultate der Studie zugestellt zu bekommen.
Unter allen Teilnehmenden werden drei Fachbüchern «Photovoltaikanlagen» im Wert von 120 Franken von Christof Bucher, Faktor Verlag 2021, verlost. Die Umfrage läuft vorerst bis zum 15. Mai 2022.
Beat Kohler: Welche Daten zur Lebensdauer von Wechselrichtern gibt es bereits und welche Lücke wollen Sie mit ihrer Studie füllen?
Christof Bucher: Es gibt Daten der Internationalen Energie Agentur (IEA) im PVPS Task 13 – Performance, Operation and Reliability of Photovoltaic Systems, der sich mit der Qualität und der Performance von PV-Anlagen befasst. Bisher wurde untersucht, welche Teile eines Wechselrichters als erstes defekt sind und wie häufig dies der Fall ist. Im Rahmen von Trust-PV, einem über Horizon 2020 finanzierten Projekt der EU, wurde zudem untersucht, wie langlebig die Wechselrichter bei Grossanlagen sind. Bei all diesen Untersuchungen gibt es eine nicht beantwortete Frage, die aus unserer Sicht aber sehr relevant ist: Welches sind die Einflussfaktoren für die Lebensdauer eines Wechselrichters? Wenn heute jemand bei einer PV-Anlage einen Wechselrichter installiert, interessieren ihn diese Antworten auf jeden Fall.
Welche Einflussfaktoren wollen Sie denn mit Ihrer Studie untersuchen?
Heute wird meistens dazu geraten, Wechselrichter einzusetzen deren Leistung unter der Nennleistung der PV-Module liegt, damit sie besser ausgelastet sind und Leistungsspitzen abgeschnitten werden, die nur Kosten verursachen. Wir wissen aber nicht, wie es sich auf die Lebensdauer des Wechselrichters auswirkt, wenn er beispielsweise nur halb so gross dimensioniert ist, wie die maximale Leistung der Module. Lebt ein 5 kW Wechselrichter nur halb so lange, wenn er bei einer 10 kWp Anlage zum Einsatz kommt? Oder lebt er gleich lang? Wir wissen es nicht. Ein weiteres Thema ist, wie es sich auswirkt, wenn ein Wechselrichter draussen oder drinnen installiert wird. Wir möchten wissen, welcher wie lange lebt. Eine weitere grosse Frage stellt sich bei Leistungsoptimierern oder Modulwechselrichtern, die typischerweise direkt hinter den Modulen installiert werden. Die Hersteller geben auf diese Leistungsoptimierer 20 oder sogar 25 Jahre Garantie. Wenn das Gerät nicht mehr funktioniert, wird es ersetzt und es gibt eine Pauschale für den Austausch. Wenn sich der Optimierer bei einer Indachanlage an einem schwer zugänglichen Ort befindet, dann reichen diese Pauschalen bei weitem nicht aus. Wir wissen heute aber nicht, wie lange die Mean Time To Failure – die mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall des Optimierers – ist. Wir wissen auch nicht, welchen Einfluss die Hinterlüftung der Anlage hat. Zu solchen Fragen soll unsere Untersuchung Antworten geben.
Wie und in welchem Rahme wollen Sie die Fragen beantworten?
Dies geschieht im Rahmen des IEA PVPS Task 13 ergänzend zu den bisherigen Untersuchungen. Dafür gehen wir auf die Betreiber von PV-Anlagen zu und bitten diese unsere Online-Umfrage auszufüllen, die wir auf unserer Webseite eingerichtet haben. Dort ist das ganze Projekt mit den Hintergrundinformationen detailliert beschrieben. Man kann auch angeben, ob man bereit ist, in fünf oder zehn Jahren an einem nächsten Update mitzumachen. Denn wir wollen die Zahlen regelmässig aufdatieren.
Was genau wollen Sie von den Betreibern der PV-Anlagen wissen?
Es geht um den Zeitpunkt der Installation der Anlage und was für ein Wechselrichter verbaut wurde. Und natürlich geht es auch um die Frage, ob seither Probleme aufgetaucht sind. Wir hoffen zu hören, dass alle Anlagen, die in den letzten zehn Jahren installiert wurden, möglichst noch nie ein Problem hatten. Dafür brauchen wir auch von den einwandfreien Anlagen Angaben und nicht nur von diesen, die ein Problem hatten. Nur so können wir genau erfassen, was jemanden bezüglich der Lebensdauer eines Wechselrichters erwarten kann, wenn er heute eine PV-Anlage, wenn er die entsprechenden Rahmenbedingungen beachtet.
Welche Anlagen sind für die Untersuchung von besonderem Interesse?
Am interessantesten sind rund 15 Jahre alten Anlagen und jüngere Anlagen. Nicht interessant sind Wechselrichter aus den 1990er-Jahren, die bis heute mit grossem Aufwand am Leben erhalten wurden. Diese Geräte verwenden noch nicht die Technologie, die man heute verbaut. Hingegen sind die trafolosen Geräte der letzten 10 bis 15 Jahre mit den heutigen Geräten vergleichbar.
Bis wann kann man an der Umfrage mitmachen?
Wir haben die laufende Umfrage bis Mitte Mai terminiert. Wir machen laufend kleinere Vorauswertungen. Bisher haben wir um die 300 Wechselrichter erfasst, was verglichen mit früheren Untersuchungen bereits eine grosse Zahl ist. Verglichen mit den Wechselrichtern, die im Einsatz stehen, ist es aber noch eine kleine Zahl.
Lassen sich aufgrund dieser Datenbasis schlussendlich statistisch belastbare Aussagen zu den verschiedenen Einflussfaktoren der Lebensdauer eines Wechselrichters machen?
Nicht alle Zahlen werden statistisch belastbar sein. So haben wir zu Zentralwechselrichtern bisher fast keine Angaben. Es wird auch schwierig werden, beispielsweise zwischen Geräten im Innen- und Aussenraum und zusätzlich zwischen Modulwechselrichtern und anderen Typen zu unterscheiden und gültige Aussagen zu machen. Die Gesamtsumme wird die Studie aber sicher statistisch belastbar sein. Je mehr Anlagebetreiber sich an der Umfrage beteiligen, um so diffeenzierter können wir auch Aussagen zu Detailfragen machen.
Wie ist Ihre Studie finanziert?
Zum einen wenden wir für die Untersuchung interne Mittel auf, zum anderen erhalten wir gewisse Mittel über den IEA PVPS Task 13 vom Bundesamt für Energie. Ein kleiner Teil wird auch über Drittmittel finanziert. Wir machen die Studie primär aus eigenem Antrieb, um unseren früheren Untersuchungen weiterzuführen und unsere Kompetenzen im Bereich Qualität von PV-Anlagen zu stärken.
Es ist also nicht das erste Mal, dass sich Ihr Labor mit der Lebensdauer von Wechselrichtern befasst?
Im Gegenteil: Wir haben am PV-Labor in Burgdorf eine lange Tradition in der Untersuchung von Wechselrichtern, die auf meinen Vorvorgänger Heinrich Häberlin zurückgeht. Dank seiner Initiative wurden die ersten PV-Anlagen in der Schweiz mit der Forschung in Burgdorf sehr eng begleitet und untersucht, wie lange die eingesetzten Wechselrichter funktionieren. Eine Frage stand damals im Vordergrund: Sind Wechselrichter mit oder ohne Transformator länger haltbar? Er fand heraus, dass die Geräte der 1990er-Jahre mit Transformator fast doppelt so langlebig waren, wie diejenigen ohne. Diese Untersuchungen wurden bis vor ungefähr zehn Jahren weitergeführt. Daraus resultierten interessante Statistiken. Diese zeigten, dass ein Wechselrichter rund 10 bis 15 Jahre lang funktioniert, was allgemein immer noch als zu erwartende Lebensdauer gilt. An die Tradition der früheren Untersuchungen wollen wir anknüpfen.
Bis wann sind erste Resultate Ihrer Untersuchung zu erwarten?
Wir wollen die Resultate im Rahmen eines Task 13 Reports publizieren. Noch offen ist, ob wir bereits vorher eine Sonderpublikation machen. Abgesehen davon ist die Idee, dass wir die Resultate bis Ende Jahr in einem Vorabdruck zugänglich machen.
