Schriftenreihe des Westfälischen Energieinstituts
In dieser Open Access-Schriftenreihe werden aktuelle energietechnische, energiewirtschaftliche und energiepolitische Beiträge auf wissenschaftlichem Niveau publiziert. Sie wird vom Direktorium des Westfälischen Energieinstituts herausgegeben und erscheint mit unregelmäßigem Veröffentlichungsrhythmus.
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Photovoltaikmodule unterliegen im Betrieb verschiedenen Degradationsmechanismen, die zu Leistungsverlusten führen. Diese Studie[1] untersucht die tatsächliche Degradation ausgewählter Solarmodule der Photovoltaikanlage an der Westfälischen Hochschule Gelsenkirchen über einen Zeitraum von bis zu 23 Jahren[2]. Ziel ist es, die Langzeitstabilität verschiedener Modultechnologien unter realen Betriebsbedingungen zu evaluieren und Aussagen über die Qualität der Degradation zu treffen.
Die Untersuchung umfasst PV-Installationen mit kristallinen Modulen (mono- und polykristallin), Dünnschichtmodulen (amorphes und mikrokristallines Silizium) sowie innovativen Heterojunction-Modulen (Sanyo HIT). Nach Auswertung der Ertragsdaten und Performance Ratio wurden zehn Module aus den einzelnen Anlagen selektiert und im Solarlabor mittels Sonnensimulator unter Standard-Testbedingungen (STC) vermessen. Ergänzende Elektrolumineszenz- und Thermographie-Analysen ermöglichten die Identifikation von Mikrodefekten, Zellrissen und Hot-Spots.
Die Ergebnisse bezogen auf die Laborleistungsmessung zeigen Degradationsraten zwischen 0,16% und 0,65% pro Jahr, abhängig von der Modultechnologie. Polykristalline PeakonP-Module weisen durchschnittliche Verluste von 0,53% jährlich auf. Monokristalline Solon Black 230 Module zeigen geringere Degradation (0,37% p.a.), während rückseitenkontaktierte Solon Black 280 Module geringe Werte erreichen (0,16% p.a.). Heterojunction-Module (Sanyo HIT) zeigen eine Degradation von 0,64% p.a. Die Hauptdegradationsursachen sind lichtinduzierte Degradation (LID), potentialinduzierte Degradation (PID), Zellrisse und Delaminationen. Die meisten Module erfüllen oder übertreffen die Herstellergarantien von 90% nach 10 Jahren.
[1] Die in diesem Beitrag präsentierten Ergebnisse basieren auf der Bachelorarbeit von Daniel Westers, die im FB 2 (Lehreinheit Elektrotechnik) der Westfälischen Hochschule im Jahr 2021 im Solarlabor unter Betreuung von Prof. Dr. Andreas Schneider durchgeführt wurde.
[2] Alle zeitlichen Angaben in dieser Arbeit beziehen sich auf das Jahr der Bearbeitung der Bachelorarbeit.
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Die vorliegende Studie untersucht die Auswirkungen dynamischer Stromtarife auf das Stromverbrauchsverhalten und die Gesamtstromkosten in Deutschland im Jahr 2024. Gemäß §41 EnWG sollen dynamische Stromtarife den Stromverbrauch an das wetterabhängige Angebot erneuerbarer Energien (EE) anpassen. Die Studie analysiert 243 Szenarien eines preisgesteuerten Stromverbrauchs, wobei verschiedene Parameter wie das EE-Stromangebot, der minimale Strombörsenpreis und die Verschiebungsperiode des Stromverbrauchs variiert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine kostenoptimierende Anpassung des Stromverbrauchs nur mit zusätzlichen Kurzzeitspeichern umsetzbar ist, um inakzeptable Verwerfungen im Tagesablauf der Stromverbraucher zu vermeiden. Die Berechnungen verdeutlichen, dass dynamische Stromtarife unter den Bedingungen des Jahres 2024 keine wesentlichen systemischen Vorteile bieten und erhebliche technische und finanzielle Zusatzaufwände erfordern. Die Studie schließt mit der Feststellung, dass die Einführung dynamischer Stromtarife neue Geschäftsmodelle und psychologische Effekte auf die Verbraucher haben könnte, jedoch auch eine neue Form der Stromrationierung darstellt.

