Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Electrosuisse beabsichtigt, mit dem Portablen LED Flasher die Qualitätskontrolle von auffälligen Photovoltaikanlagen im Feld detailliert auszuführen. Diese LED Lichtquelle mit Messeinheit ermöglicht die Nennleistungsbestimmung eines Photovoltaikmodules im montierten Zustand, zu wesentlich günstigeren Kosten, verglichen mit bekannten stationären Flashern. Die Qualität von Photovoltaikkraftwerken wird deutlich erhöht, weil so genaue Messungen von vielen auffälligen Modulen ausgeführt werden können.
Im 1. Projektabschnitt wird an der ZHAW ein neuer Portable LED Flasher konzipiert und gebaut. Im 2. Abschnitt erfolgt der Test im Feld wozu auch eine weitgehend automatisierte Auswertung der Messungen für einen Retrofit eines Solarkraftwerks erfolgen soll. Dafür werden einige Photovoltaikanlagen vor Ort mit dem Portablen LED Flasher vermessen und mittels Referenzmessungen am SUPSI stichprobenmässig überprüft.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Im vorangegangenen Entwicklungsprojekt der ZHAW wurde mit dem Portable LED Flasher (PLF) ein vollständig neues Messgerät entwickelt, welches erlaubt, Photovoltaikmodule (PV-Module) ohne Demontage auf deren Nennleistung zu prüfen. Gegenüber dem ersten Funktionsmuster der ZHAW wurden mit dem hier beschriebenen P&D-Projekt gemeinsam mit Electrosuisse essenzielle Optimierungen an der Hard- und Software vorgenommen. So wurde z.B. das Gewicht der Beleuchtungseinheit um einen Drittel reduziert, das Spektrum verbessert und durch eine Batterie die Versorgung unabhängig vom Stromnetz ermöglicht. Zusätzlich wurden in Feldmessungen auf drei verschiedenen PV-Anlagen wichtige Praxiserfahrungen gesammelt, und das Messsystem wurde weiter optimiert. Vergleiche der Messgenauigkeit mit dem stationären Labor des SUPSI haben bei insgesamt 30 Modulen von drei unterschiedlichen Anlagen eine Abweichung von maximal 3% erbracht, was als Erfolg für die Qualität gewertet werden darf. Somit kann mit diesem neuen Messmittel eine deutlich grössere Anzahl von Stichproben von PV-Modulen erfasst werden, die z.B. aufgrund geringerer Ertragsdaten eines Strings des bestehenden Monitorsystems auffällig waren oder durch eigene Infrarot-Thermografie ermittelt wurden. Bei grösseren individuellen Abweichungen, z.B. vom Strom im Maximum Power Point, kann so ein Vorschlag für ein Retrofit, speziell bei älteren Anlagen, erstellt werden. Bei den untersuchten Anlagen mit Betriebsdauern von 2, 6 und 7 Jahren und keinen grossen Ausfallraten der Module hat die mögliche Leistungssteigerung um < 1% keine nennenswerte Ertragssteigerung in Aussicht gestellt. Ausserdem kann der PLF bei Losabnahmen oder vor der Installation einer grösseren Anlage zur Anwendung kommen. Dabei sind Messtakte von 150 Modulen pro Tag (direkt auf der Anlage) und 500 Modulen pro Tag (stationär vor Ort vom Stapel) möglich. Die Messkosten pro Modul werden auf etwa einen Zehntel der üblichen Kosten in stationären, zertifizierten Labors geschätzt. Dies ermöglicht anderseits auch, bei gleichen Kosten eine signifikante Steigerung der Anzahl untersuchter Module zu erreichen. Durch die Vermeidung von Demontage und Transport der Module ins zertifizierte Messlabor werden neben dieser Kosteneinsparung vor allem mögliche zusätzliche Schädigungen dieser Module unterbunden. Mit den Feldmessungen wurde in Erfahrung gebracht, dass die höchste Messgenauigkeit zu Zeiten geringer solarer Einstrahlung erreicht werden kann, da diese die Messunsicherheit der tatsächlichen Modultemperatur reduziert. Zudem sollten die Module vorgängig gereinigt werden, da Verschmutzungseffekte bis zu 5% Leistungseinbusse erbrachten und dies zu einer Fehlinterpretation wie z.B. einem Moduldefekt führen kann. Das Handling des Portable LED Flashers wurde optimiert, sodass ihn Electrosuisse für Kundenaufträge einsetzen kann.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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During the previous development project, ZHAW created with the Portable LED Flasher (PLF) a completely new measurement device, which enables to check the nominal power of photovoltaic modules on the roof without dismounting them. Compared to the first functional model of ZHAW, essential improvements on hard- and software – e.g. reduced weight of the light engine, improved spectrum of the light, power autonomy – were conducted with this R&D project together with Electrosuisse. Additionally, crucial experience in the field was gained, and further optimizations on the measurement system were made by performing measurements on three different PV plants. Comparing the measurements – on totally 30 modules from different plants – of the PLF with the stationary laboratory of SUPSI, accuracies of 3% were achieved, which speaks for the quality of the measurement system. Hence, substantially larger quantities of module samples can be measured which for instance were roughly identified by diminishing yield of a string measured with an off-the-shelf monitoring system or by means of thermal imaging. For large individual deviations of for instance the current in the maximum power point of an older plant, a retrofit of the strings can be proposed. In the measured three PV plants, with operating times of 2, 6 and 7 years, the potential increased output of < 1% did not show noteworthy yield increases. The PLF can also be used for lot acceptance tests or measurements prior to installing the modules. Measurement rates of 150 modules/day (mounted on the plant) and 500 modules/day (stationary) respectively can be reached. Costs for measurement per module are estimated to amount to 10% of the usual costs for a certified, stationary measurement. This enables to achieve a much larger sample basis for the same costs for transport and measurement in a stationary laboratory. The field measurements showed that the highest accuracies occurred during times with low solar irradiance, since this reduces the uncertainty of the module temperature. Modules on the plant should be cleaned prior to measurement because pollution effects showed power losses of up to 5%, which could be misinterpreted as defects. Handling of the PLF was optimized so that Electrosuisse can utilise it for customer orders.
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