Abschlussbericht zu Forschungsvorhaben: Aufbau eines "Metrologie-Kompetenzzentrums Photovoltaik" für die präzise Bestimmung und Validierung des Normjahresertrags photovoltaischer Anlagen (MetroKomPV)

Abstract

Da die Photovoltaik zur tragenden Säule der zukünftigen Energieversorgung Deutschlands herangewachsen ist, wurde zu deren metrologischer Absicherung an der PTB ein Kompetenzzentrum „PV-Metrologie“ aufgebaut. Hierfür wurden Messplätze für das vollständige Energy-Rating nach IEC 61853 neu aufgebaut. Weltweit einmalig sind dabei die im Rahmen des Projektes neu aufgebauten Messplätze „Solarmodultubus“ und „LED-basierter Sonnensimulator“, die mit 0.9% Messunsicherheit (MU) die derzeit weltweit geringste MU für Outdoor- und Indoor-Messungen liefern. Der Solarmodultubus stellt zudem den zurzeit weltweit einzigen Referenzmessplatz für die Messung der Winkelabhängigkeit praktisch beliebiger Solarmodule dar, inkl. aerodynamisch geformter VIPV-Solarmodule. Um bei der Messung der nominalen Modularbeitstemperatur den Einfluss des Windes korrekt berücksichtigen zu können, wurde ein Messplatz nach IEC61853-2 aufgebaut. Da bei Hochdruckwetterlagen, die in Bezug auf konstante Einstrahlungsbedingungen optimal geeignet sind, oftmals kein ausreichender Wind weht, wurde ein Array von Windmaschinen, die sonst im Bühnenbereich eingesetzt werden, aufgebaut und für die Messungen genutzt. Dadurch konnte der für die Messung notwendige Zeitraum von mehreren Wochen auf wenige Tage reduziert werden. Um die hochgenauen Messergebnisse der PTB zum Flashermessplatz des Kunden transferieren zu können, darf sich das Messobjekt, also das Solarmodul, nach der Messung nicht mehr in seinen Eigenschaften ändern. Bei einer nicht zu vernachlässigen Anzahl von modernen Solarmodulen (häufig bei Heterojunction-Modulen, gelegentlich bei N-Typ Solarmodulen) ist dies jedoch nicht der Fall. Dazu wurde ein Fingerprint-Verfahren entwickelt, bei dem mithilfe der Dunkelkennlinie festgestellt werden kann, ob sich das Modul noch in dem gleichen Zustand wie bei der Kalibrierung befindet und falls nicht, mithilfe eines adaptiven Preconditioning wieder in diesen Zustand gebracht werden kann, sodass die Kalibrierwerte wieder gültig werden.