Final report
(German)
|
In der Vergangenheit wurden die vom BFE unterstutzen Projekte jeweils in Einzelvertragen mit eng spezifizierten Zielen vereinbart. Fur das Projekt .Photovoltaik Systemtechnik (PVSYSTE)g konnte das PV-Labor der BFH-TI fur die Jahre 2003 bis 2006 einen mehrjahrigen Rahmenvertrag mit dem BFE abschliessen, in dem die einzelnen Tatigkeitsgebiete aufgefuhrt sind. Nachfolgend sind die wichtigsten Resultate dieses Rahmenprojektes kurz erlautert. Die Infrastruktur des Photovoltaiklabors fur die Wechselrichter-Testmessungen wurde im Laufe des Projekts stark verbessert und erweitert. Insbesondere konnte bei der Messgenauigkeit dank diversen Neuentwicklungen und Neuanschaffungen nochmals eine deutliche Verbesserung erreicht werden. Mit Hilfe dieser mittlerweile sehr umfangreichen Laborausstattung war es moglich, in diesem Projekt viele Netz-Wechselrichter von in- und auslandischen Herstellern auf .Herz und Niereng zu prufen. Durch einen Vergleich mit den Messdaten aus dem Teilprojekt Langzeit-Monitoring konnte auch gezeigt werden, dass der 2005 neu eingefuhrte totale Wirkungsgrad ātot sehr gut mit dem im Praxiseinsatz gemessenen Energieertrag ubereinstimmt. Uber die umfangreichen Wechselrichtertests sind bereits 12 detaillierte Berichte erschienen (www.pvtest.ch > Wechselrichter-Testberichte). Das Langzeit-Monitoring wurde weiter ausgebaut und modernisiert. Momentan sind 10 Anlagen mit einem Fein-Messsystem ausgerustet. Die uberwachten Anlagen funktionieren gut. Bei der Dunnschichtanlage Newtech 1 (CIS, ST40 Module) trat nach anfanglich sehr stabilem Betrieb ab 2004 doch auch ein geringer Leistungsabfall auf. Bei der amorphen Anlage (Newtech 3) mit Tripel-Zellen von Unisolar hat die im Herbst 2003 durchgefuhrte thermische Isolation der Ruckseite die weitere Degradation etwas verlangsamt im Vergleich zu der andern, nicht isolierten amorphen Anlage. Insgesamt ist die Stabilitat der drei Anlagen nun aber befriedigend. Trotz einigen im Labor durchgefuhrten Untersuchungen besteht noch immer eine gewisse Unsicherheit, ob die Dunnschichtmodule bei Teilbeschattungen nun degradieren oder nicht. Dagegen ergaben die durchgefuhrten Ruckstrom- und Blitzstromversuche sehr erfreuliche Resultate. Beim Kontrollieren der DC-Seite verschiedener PV-Anlagen wurden diverse, zum Teil altersbedingte Mangel festgestellt. Die neu erworbene Thermografie-Kamera ist bei diesen Untersuchungen ein wichtiges Hilfsmittel geworden. Neben schlecht gepressten Flachsteckern in Feldanschlusskasten wurden auch Module mit fehlerhaften Kontaktstreifen entdeckt. Im Raum Burgdorf werden heute 39 PV-Anlagen betrieben. Die erste Anlage wurde 1991 in Betrieb genommen und die Letzte im Jahre 2001. Die installierte Gesamtleistung belauft sich mittlerweile auf 339 kWp. Die Energieertrage der messtechnisch erfassten PV-Anlagen im Raum Burgdorf weisen eine leicht sinkende Tendenz auf. Die Grunde hierfur liegen bei zunehmender Verschmutzung der Module, Wechselrichterausfallen, Strangausfallen durch Sicherungs- oder Klemmendefekte usw. Die BFH-TI besitzt mittlerweile fein aufgeloste PV-Messdaten von uber 100 Anlage-Jahren. Um die schon vorhandenen und die neuen Daten weiterhin verwalten und auswerten zu konnen, wurde die Software-Suite PV2000 um weitere Funktionen erweitert und alte Module erneuert. In letzter Zeit wurde das Thema .Brandgefahr durch Gleichstromlichtbogen bei PV-Anlageng wieder aktuell, da sowohl in Deutschland als auch in der Schweiz nicht nur an einzelnen Solarmodulen, sondern auch an einer uber 11 Jahre im Betrieb stehenden PV-Anlage in Burgdorf Schwelbrande auftraten. Das PV-Labor der BFH-TI hat im vergangenen Jahr sein Know-How uber die Detektion von Lichtbogen aufgefrischt und einen neuen Patentantrag fur einen verbesserten Lichtbogendetektor eingereicht. Das Gerat wurde bereits mehreren interessierten Wechselrichter-Herstellern prasentiert. Seit 1992 wurden insgesamt 75 verschiedene Wechselrichter in einer Ausfallstatistik erfasst. Momentan werden 61 Gerate uberwacht. Im Jahre 2006 ist die Ausfallrate erneut auf einen Tiefstand von 0.07 Ausfallen pro Wechselrichter-Betriebsjahr gesunken. 8 von 19 Wechselrichtern hatten nach 5 Betriebsjahren mindestens eine Reparatur hinter sich. Dies gilt fur neuere Gerate, welche nach 1997 in die Uberwachung aufgenommen wurden. Mit dem Internetauftritt des PV-Labors (www.pvtest.ch) werden die gewonnenen Erkenntnisse und Messresultate einer breiten Offentlichkeit zuganglich gemacht. Wahrend den letzen Jahren wurde viel Zeit in die Verbesserung und den Ausbau der Homepage investiert. Neu sind Online-Darstellungen, ausfuhrliche Wechselrichter-Testberichte, diverse Publikationen und normierte Jahres- und Monatsstatistiken von 10 PV-Anlagen uber die Homepage verfugbar. Der Kontakt zu vielen nationalen und internationalen Partnern ermoglicht den wichtigen Austausch von gesammeltem Know-How. In der vergangenen Projektperiode konnte vor allem wegen den vielen Wechselrichter-Tests wertvolle Verbindungen zu vielen Herstellern geknupft werden.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Berner Fachhochschule, Technik und Informatik, Fachbereich Elektro- und Kommunikationstechnik, Photovoltaiklabor
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Borgna,Luciano
Geissbühler,Christof
Häberlin,Heinrich
Kämpfer,Martin
Zwahlen,Urs
Related documents
|
Final report
(English)
|
Instead of different contracts for each project activity supported by the Swiss Federal Office for Energy (SFOE), for this project for the first time a framework contract “PV system technology 2003-2006” was concluded, in which the different fields of intended activity during four years were described. The main results of this framework project are indicated below. The infrastructure of the PV laboratory for inverter tests could be considerably improved during this project. Measuring accuracy could be increased again owing to several new developments by our staff and purchase of new measuring equipment (e.g. new PC controllable PV generator simulator of 20 kW, new MPPT-measuring interface, 2 new high precision power meters, programmable tri-phase DC/AC source 0 - 2.5 kHz of 3•5 kW, thermographic camera). With this equipment, it was possible to carry out thorough tests of many inverters up to 25 kW from Swiss and foreign manufacturers. By comparing with the data from the long-term monitoring part of this project, it could be shown that there is a good correlation between the new quantity “total efficiency ηtot” introduced in 2005 for a better characterisation of inverters and measured long-term energy yield measured in practical operation. About these inverter tests, 12 detailed reports (in German only) are available on the internet (www.pvtest.ch > inverter test reports). The long-term monitoring performed since 1992 was extended further and modernised. At present 10 plants are equipped with analytical monitoring. In general, the PV plants monitored operate well. At the PV plant Newtech 1 (CIS, ST40-modules) after a very stable operation in the first years, from 2004 on a slight degradation of power could be observed. At the amorphous plant Newtech 3 with triple cells form Unisolar the thermal insulation at the back side has nearly stopped further degradation. According to the tests performed so far, it is not clear, whether thin film modules degrade under partial shading conditions, because on one module there was a clear degradation, but on other modules there was no degradation within the measuring accuracy. On the other hand, some tests with a module close to simulated lightning currents showed a good immunity against harmful effects of magnetic fields of such currents. Some other tests performed with reverse currents showed that also thin film modules can sustain several times the rated short circuit current under these operating conditions. Checks of the DC side of several PV plants have revealed diverse deficiencies partially caused by aging of the components. For these checks, the thermographic camera proved to be very useful. Besides different contact problems of connectors also modules with internal bad (hot) contacts were discovered that will probably go defective in the future. Today 39 PV plants are operational in the region of Burgdorf. The first plant was commissioned in 1991 and the last in 2001. Installed peak power is 339 kWp now. Measured energy yields of these plants show a slightly falling tendency. The reasons are increasing soiling of the modules, inverter defects, string defects due to defects in fuses or clamps and so on. The PV laboratory of BFH-TI now has measured PV data of more than 100 plant-years with a very good quality. In order to manage and evaluate this increasing amount of data, the software package PV2000 was extended by additional features and old modules were modernised. In the last years the danger of fires caused by arcs on the DC side of PV plants has appeared again, in Germany as well as in Switzerland not only on PV modules, but also in the connector box of an 11 year old PV plant in Burgdorf smouldering fires have occurred. Such fires are usually caused by an arc, which can be detected by an arc detector. In 2006 the PV laboratory of BFH-TI has reactivated and improved some arc detectors developed in former projects and filed a new patent for these improvements. The improved arc detector was also presented to several inverter manufacturers. Since 1992 during our long-term monitoring projects statistical reliability data for 75 different inverters have been collected. At present 61 devices are monitored. In 2006, the overall failure rate has dropped to 0.07 inverter defects per inverter operation year. For newer devices commissioned after 1997, on 8 out of 19 inverters during the first 5 years of operation one or more repairs were necessary. In the course of this project, the website of the PV laboratory (www.pvtest.ch) in German and English has been extended considerably. Nearly all new publications and many extended inverter test reports are now directly available for download. From the long-term monitoring project, for 10 PV plants with analytical monitoring not only normalised annual statistics but also normalised monthly statistics (since the start of the monitoring at each plant) are now publicly available on-line. Moreover, on-line access to instantaneous data is also possible for some plants. During this project, many valuable contacts could be established to different national and international partners, especially to many inverter manufacturers in many countries.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Berner Fachhochschule, Technik und Informatik, Fachbereich Elektro- und Kommunikationstechnik, Photovoltaiklabor
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Borgna,Luciano
Geissbühler,Christof
Häberlin,Heinrich
Kämpfer,Martin
Zwahlen,Urs
|
