Solar News

BLOG: Wechselrichtertests zur Minderung des Ertragsrisikos bei Solarprojekten

Die Wechselrichterleistung – oder deren Fehlen – ist der wichtigste Faktor für die Rentabilität einer Solaranlage.

Wood Mackenzie hat prognostiziert, dass bis 2025 in 36 GW Solaranlagen ein vorzeitiger Wechselrichterausfall auftreten wird. Es ist klar, dass Anlagenbesitzer zuverlässige, leistungsstarke multifunktionale Wechselrichter benötigen. Dennoch hat die Branche lange damit gekämpft, Standards für die technische Due Diligence von Wechselrichtern zu etablieren.

Investoren und Anlagenbesitzer können unabhängige Wechselrichtertests nutzen, um die hohen Kosten für Geräte zu vermeiden, die vorzeitig repariert oder ersetzt werden müssen – so wie sie es bereits bei PV-Modulen tun.

Ein Grund dafür, dass PV-Module in den letzten zehn Jahren effizienter und zuverlässiger geworden sind, ist die breite Verfügbarkeit empirischer Daten, die durch unabhängige Tests gewonnen wurden. Entwickler und Finanzierer haben strenge PV-Modultests und Datenanforderungen festgelegt, damit sie Qualitätsprodukte auswählen und genauere Leistungs- und Finanzmodelle erstellen können. Der gleiche Prozess kann und sollte auf Wechselrichter angewendet werden.

Melden Sie sich für PVELs Wechselrichtertests an

Ausfall und Minderleistung des Wechselrichters

In den Anfängen der Entwicklung der Solarenergie erfüllten Wechselrichter eine Funktion: die Umwandlung von Gleichstrom aus PV-Modulen in Wechselstrom. Im Laufe der Zeit wurden die Hersteller von Wechselrichtern dazu gedrängt, mehr Funktionen zu integrieren und als zentraler Kommunikationsknotenpunkt für PV-Systeme zu fungieren, wie zum Beispiel:

Maximierung der AusgangsleistungAnbindung und Unterstützung des VersorgungsnetzesBericht über die SystemproduktionGewährleistung eines sicheren PV-AnlagenbetriebsAnbindung an andere KommunikationsgeräteAnbindung an Batterien

Da Wechselrichter mit mehr Aufgaben innerhalb einer PV-Anlage belastet werden, ist auch die Anzahl der internen Komponenten und Software-/Firmware-Anforderungen gestiegen. Um mehr über diesen Trend zu erfahren, laden Sie die PV-Wechselrichter-Scorecard 2019 von PVEL herunter. Beachten Sie, dass die nächste Ausgabe dieser Scorecard zwar noch nicht veröffentlicht wurde, die im Bericht 2019 erörterten Trends jedoch auch heute noch relevant sind.

Hier ist die Quintessenz: Wechselrichter enthalten heute mehr Teile, mehr potenzielle Ausfallarten und mehr finanzielle Risiken für Anlagenbesitzer. Insbesondere das Energieministerium hat festgestellt, dass Kondensatoren und Leiterplatten für viele Wechselrichterprobleme verantwortlich sind, die in der Praxis beobachtet werden. Zusätzliche Kondensatoren und Leiterplatten- und Subsystemkomponenten bedeuten mehr Fehlermöglichkeiten.

Auch interessant:  BLOG: Feld-EL-Prüfung von PV-Modulen: Vorteile für Anlagenbesitzer

Oben: Das Innere eines Wechselrichters. Wechselrichter bestehen heute aus Tausenden von internen Komponenten.

Zu den häufigen Problemen mit Wechselrichtern, die in unserer PV-Wechselrichter-Scorecard ausführlich besprochen werden, gehören:

ÜberhitzungFehler bei der Verbindung mit dem NetzKommunikationsprobleme auf SystemebeneÜberwachung und Meldung von AusfällenStörungsauslösungKomponentenverschleißLeistungsminderung

Wechselrichter sind für die meisten Serviceeinsätze im Zusammenhang mit PV-Systemen verantwortlich, und Wechselrichterausfälle, Ausfallzeiten und Wartung machen einen erheblichen Teil der Eigentümerkosten aus. Folgendes wurde beispielsweise in einem von NREL veröffentlichten Papier aus dem Jahr 2019 berichtet:

„In einer 27-monatigen Studie machten Modulausfälle nur 5 % der gesamten Energieverluste aus, während Wechselrichterausfälle im selben Zeitraum 36 % der verlorenen Energie ausmachten.“

(NREL)

Da Wechselrichter erhebliche Auswirkungen auf den Energieverlust haben können, ist die Sorgfalt des Wechselrichters genauso wichtig wie die Sorgfalt der PV-Module. Damit ein Projekt seine Energieertrags- und Finanzziele erreichen kann, müssen beide Geräte wie erwartet funktionieren.

Branchenuntersuchungen zeigen jedoch, dass Wechselrichter und Leistungselektronik im Feld selten gemäß ihren Datenblattspezifikationen funktionieren. Wenn Wechselrichter nicht vollständig ausfallen, sondern unter den Erwartungen liegen, produziert das System immer noch weniger Energie und wird finanziell unterlegen sein. Ein Fehler in der Fähigkeit des Wechselrichters, elektrische Lichtbögen zu erkennen und zu melden, die mit zunehmendem Alter der Systeme und Materialabbau mit größerer Wahrscheinlichkeit auftreten, wird auch die Sicherheit am Standort untergraben.

Da Wechselrichter noch mehr Funktionalität bieten und die Hersteller unter Druck gesetzt werden, die Kosten zu senken, müssen Zuverlässigkeit und Lebensdauer beeinträchtigt werden. Dem Streben nach billigeren Geräten zur Leistungsumwandlung, die „alles können“, steht manchmal die Notwendigkeit von Zuverlässigkeit gegenüber. Wenn Vermögenseigentümern und Investoren Qualitätsdaten aus unabhängigen Wechselrichtertests fehlen, wählen sie Produkte häufig auf der Grundlage des Markennamens, des günstigeren Preises und der Datenblattversprechen. Das ist genau die gleiche einfache Art und Weise, wie PV-Module vor zehn Jahren ausgewählt wurden.

Auch interessant:  https://www.solarpowerworldonline.com/2020/01/solars-silent-killer-backsheets-are-shortening-project-lifespans/

Die technische Due Diligence des Wechselrichters hinkt den Modulen hinterher

In den Anfängen der Solarproduktion trugen PV-Module einen viel größeren Anteil an den Gesamtsystemkosten bei als PV-Wechselrichter. Als PV Evolution Labs (PVEL) 2012 sein erstes Produktqualifizierungsprogramm (PQP) für PV-Module veröffentlichte, kosteten PV-Module 0,75 $ pro Watt. Die Preise für monofaziale Module liegen heute bei nur 0,27 US-Dollar pro Watt.

Unter anderem dank dieser sinkenden Modulkosten machen Wechselrichter heute einen größeren Anteil an den Gesamtsystemkosten aus. Nach Untersuchungen des NREL machen Wechselrichter und zugehörige Leistungselektronik 8-12 % der gesamten PV-Lebensdauerkosten aus. Strenge Wechselrichtertests, die zu vorhersagbaren Langzeitleistungsergebnissen führen würden, werden jedoch häufig übersprungen. Käufer verlassen sich heute auf Zertifizierungen, Markennamen und Garantien, um Wechselrichter zu qualifizieren.

Feldbeobachtungen von Wechselrichterausfällen beweisen, dass dieser eher sicherheits- und kaufmännisch als technisch getriebene Sorgfaltsprozess die Anlagenbesitzer nicht schützt:

    Zertifizierungstests dienen in erster Linie dazu, Sicherheitsprobleme während der Entwicklung der Produkte vor der Produktion zu identifizieren Garantien oder macht es extrem schwierig, sie durchzusetzen. Ersatzprodukte sind möglicherweise nicht verfügbar, da Produkte zur Unterstützung des schnellen technologischen Fortschritts auslaufen, aber die Verwendung dieser neueren, technisch fortschrittlicheren Produkte kann zu Spannungsunterschieden führen, die den Besitzer zwingen, das gesamte Gerät neu zu konfigurieren PV-Anlage.

Das Testen von Wechselrichtern schützt Anlagenbesitzer und Investoren

PVEL ist das einzige unabhängige Labor, das über unser Produktqualifizierungsprogramm (PQP) Tests für PV-Wechselrichter und Leistungselektronik anbietet, die für die globale nachgelagerte Solarindustrie entwickelt wurden. Unser PQP für PV-Wechselrichter wurde erstmals im Jahr 2014 entwickelt, und wir haben kürzlich unser neues Wechselrichter-Testzentrum in South San Francisco eingerichtet, um den Durchsatz und die Kapazität von PQP-Tests zu erhöhen. Es umfasst eine standardisierte Abfolge von Tests in fünf Hauptkategorien:

Auch interessant:  https://www.pv-tech.org/long-reads/long-read-beyond-covid-how-solar-is-tackling-the-pandemic-and-preparing-for

1. Passivkammerprüfung
Setzt Produkte Umweltbelastungen aus, um deren Konstruktion, Design und Anfälligkeit für das Eindringen von Feuchtigkeit zu bewerten, um mechanische und elektromechanische Defekte zu identifizieren.

2. Thermische Leistungscharakterisierung
Bewertet die Leistung von Produkten über die vom Hersteller angegebenen Betriebstemperaturfenster hinweg, um die Auswirkungen der thermischen Leistungsminderung sowie der elektromechanischen Ermüdung auf die langfristige Zuverlässigkeit und Energieausbeute zu charakterisieren.

3. Leistungstest: Effizienz
Analysiert die beiden Kernfunktionen von Wechselrichtern, die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und die Verbindung mit dem Versorgungsnetz, um zu validieren, dass die Produkte beim Einsatz im Feld die angegebene Leistung erbringen.

4. Leistungstest: Betriebsfenster
Misst die Produktleistung bei schwankendem AC-Ausgang und DC-Eingang, um Einblicke in das Systemdesign zu erhalten, Produkte zu identifizieren, die anfällig für Fehlauslösungen sind, und Finanz- und Energieertragsmodelle für miteinander verbundene Stringing-Konfigurationen und .OND-Dateischätzungen zu informieren.

5. Feldversuche
Bewertet die Wahrscheinlichkeit, dass Produkte nach der Inbetriebnahme bestimmungsgemäß funktionieren, und identifiziert Probleme wie die Anfälligkeit für Störlichtbogenfehler, die für den wirtschaftlichen Erfolg bestimmter PV-Systeme von grundlegender Bedeutung sind.

Oben: Test von PV-Wechselrichtern bei PVEL

Der PVEL PV Inverter PQP bietet Käufern konsistente Benchmarking-Daten. Unsere Berichte, die für nachgelagerte Unternehmen kostenlos sind, ermöglichen empirische, nivellierte Vergleiche von kommerziell erhältlichen PV-Wechselrichterprodukten. Schließlich helfen PQP-Testergebnisse Investoren und Anlagenbesitzern, robustere und genauere Modelle zu erstellen, um zu bestimmen, welche Produkte ihre Energieertrags- und Finanzleistungserwartungen erfüllen.

Es ist ein Industriestandard, unabhängige Tests für PV-Module als Kaufvoraussetzung zu verlangen. Es ist an der Zeit, dass die Projektbeteiligten dasselbe für Wechselrichter fordern.

Erfahren Sie mehr über das Produktqualifizierungsprogramm Power Pack von PVEL für Wechselrichter:

Mehr erfahren

Dieser Beitrag wurde im Juli 2021 aktualisiert.