«Die meisten Solarmodule übertreffen ihre Garantie»

«Die meisten Solarmodule übertreffen ihre Garantie»

Wie viel Strom liefern Photovoltaik-Module noch nach 5, 10 und 25 Jahren? Kann ich der Garantie der Hersteller von PV-Modulen glauben? Antworten liefert die in der Schweiz einzigartige Photovoltaik-Referenzanlage von EKZ.

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«Wie plant man eine Anlage optimal, damit die Kosten stimmen? Das war 2009 die Motivation für unsere Photovoltaik-Referenzanlage», sagt Michael Koller, Leiter Technologiemanagement bei EKZ. Denn wer sich für eine Photovoltaik-Anlage interessiert, und das nicht nur aus Idealismus, der rechnet: Wie viele Module muss ich installieren, damit sich die Investition lohnt? «Bei der Berechnung helfen zwar Simulationstools», wie Koller erklärt, «aber wer verschiedene Tools ausprobiert, merkt schnell, dass diese auf unterschiedliche Resultate kommen, weil jedes Tool von anderen Annahmen ausgeht.»

Michael Koller, Leiter Technologiemanagement bei EKZ: «Nach sechs Jahren Erfahrung wissen wir, dass die meisten Anlagen mehr Ertrag abwerfen, als der Hersteller garantiert.»
Michael Koller, Leiter Technologiemanagement bei EKZ: «Nach sechs Jahren Erfahrung wissen wir, dass die meisten Anlagen mehr Ertrag abwerfen, als der Hersteller garantiert.»
Eine der vier EKZ-Meteostationen. Hier im Bild Dietikon. Sie messen die Sonneneinstrahlung im EKZ-Versorgungsgebiet, wie Michael Koller, Leiter Technologiemanagement, erklärt: «Je genauer wir wissen, wie viel Solarenergie wo in unser Netz eingespeist wird, umso besser können wir diese Menge steuern.»
Eine der vier Meteostationen der EKZ, im Bild Dietikon. Sie messen die Sonneneinstrahlung im EKZ-Versorgungsgebiet, wie Michael Koller, Leiter Technologiemanagement, erklärt: «Je genauer wir wissen, wie viel Solarenergie wo in unser Netz eingespeist wird, umso besser können wir diese Menge steuern.»
Das Photovoltaik-Testdach von EKZ in Dietikon: Die Modultechnologien reichen von Kristallin bis Dünnschicht.
Das Photovoltaik-Testdach von EKZ in Dietikon: Die Modultechnologien reichen von Kristallin bis Dünnschicht.
Multikristallines Solarpanel, eine der Modultechnologien auf dem Testdach in Dietikon.
Multikristallines Solarpanel, eine der Modultechnologien auf dem Testdach in Dietikon.
Kristallines Solarpanel auf dem Testdach von EKZ in Dietikon.
Kristallines Solarpanel auf dem Testdach von EKZ in Dietikon.

Testanlage in Schweiz einzigartig

Neben Simulationstools braucht es deshalb auch Referenzanlagen, die über Jahre hinweg die Module zuverlässig ausmessen. Die Photovoltaik-Referenzanlange der Elektrizitätswerke des Kantons Zürich, die am Standort Dietikon auf einem Dach steht, ist eine davon. Die einzige in der Schweiz; europaweit gesehen gehört sie sogar zu den Anlagen, über die am meisten Daten über einen längeren Zeitraum erhoben werden. Zusammen mit der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) in Winterthur testet EKZ dort seit 2010 kommerziell erhältliche Photovoltaik-Module führender Anbieter. «Testen heisst, dass wir im Minutentakt bestimmte Messungen vornehmen, so zum Beispiel die Solareinstrahlung und die Modultemperatur auf der Rückseite der Module. Daraus wird der Ertrag in Kilowattstunde pro eingestrahlte Solarenergie berechnet», führt Michael Koller aus. «So sehen wir, wie effizient die verschiedenen Modultechnologien sind und können sie miteinander vergleichen.»

Je kälter, desto effizienter

Wie effizient die Module sind, hängt von verschiedenen, teils gegenläufigen Faktoren ab. Unter anderem von der Sonneneinstrahlung: Je stärker diese ist, desto mehr wird produziert. Gleichzeitig beeinflusst aber auch die Modultemperatur die Produktion: Je kühler die Module, desto leistungsfähiger sind sie. Konkret heisst das: «Am Mittag wird bei allen Modulen am meisten produziert», wie Michael Koller erklärt, «zwar ist die Temperatur der Module dann auch sehr hoch, was die Produktion drosselt. Die höhere Sonneneinstrahlung macht das aber wieder wett». Umgekehrt sind die Module am Morgen und Abend kühler als am Mittag, was gut ist für die Produktion. Doch dann ist die Sonneneinstrahlung schwächer als am Mittag.
Vergleicht man die Produktion der verschiedenen Modultechnologien zu einer bestimmten Tageszeit, «dann können die Unterschiede bis zu 25 Prozent betragen», wie Koller und sein Team festgestellt haben. «Gerade bei grossen Anlagen spielt deshalb die Technologie, die man wählt, eine wichtige Rolle.»

«So sehen wir, wie effizient die verschiedenen Modultechnologien sind und können sie miteinander vergleichen.»

Vom Test- aufs Kundendach

Die Technologievielfalt wird auf dem Testdach in Dietikon abgebildet. Sie reicht von Dünnschicht bis Kristallin. Gute Qualität zahlt sich aus, das habe man bereits festgestellt: «In einem Fall mussten wir die Module ganz auswechseln, weil sie gravierende Herstellermängel hatten», so Koller. Ersetzt wurden sie durch Module der neuen Generation, sogenannte «bifaciale» Solarmodule der Schweizer Firma Meyer Burger. «Bifacial heisst, dass diese Module über die Vorder- und Rückseite Strom produzieren, also über die direkte und indirekte Sonneneinstrahlung», erklärt Michael Koller und fügt an, «da sind wir besonders gespannt auf die Resultate.» Zusätzlich haben die EKZ-Module von Sunpower installiert – die effizientesten kommerziell erhältlichen Module. «Die Erkenntnisse, die wir gewinnen, fliessen laufend in die Praxis ein, wenn wir für Kunden PV-Anlagen planen, bauen und betreiben.» So kann EKZ auch garantieren, dass sie gute Produkte für ihre Kunden auswählt.

Mobiles Solarlabor

Zur Referenzanlage gehört auch ein mobiles Solarlabor, das in einem Fahrzeug untergebracht ist: Einmal pro Jahr werden die rund 100 Panels demontiert und im Solarlabor unter Standardtestbedingungen getestet. «Dazu bestrahlen wir die Panels mit einem Standard-Sonnenlicht und bestimmen die exakte Nennleistung. Das gibt uns Aufschluss darüber, wie schnell die Module altern», führt Koller aus. Heutzutage garantieren die Hersteller, dass die Module nach 25 Jahren noch 80 Prozent der ursprünglichen Leistungsfähigkeit haben. Das deckt sich laut Koller mit den bisherigen Erkenntnissen, die man auf dem Testdach gewonnen habe: «Nach sechs Jahren Erfahrung wissen wir, dass die meisten Anlagen mehr Ertrag abwerfen, als der Hersteller garantiert», so Michael Koller. «Zum einen, weil die Module weniger schnell altern als erwartet, und zum anderen, weil die Sonne mehr scheint als in den Berechnungen angenommen.»

Netz dank Prognosen entlasten

Zur Referenzanlage gehören – neben dem Testdach und dem mobilen Solarlabor – auch vier Meteostationen, die alle an EKZ-Standorten stehen: in Dietikon, Wetzikon, Seuzach und Einsiedeln SZ. Sie messen die Sonneneinstrahlung im EKZ-Versorgungsgebiet. «Je genauer wir wissen, wie viel Solarenergie wo in unser Netz eingespeist wird, umso besser können wir diese Menge steuern.» Steuern heisst zum Beispiel, Kühlhäuser und Batterien dann füttern oder leeren, wenn zu viel Strom ins Netz eingespeist wird respektive zu wenig vorhanden ist. Schlussendlich geht es immer darum, das Netz stabil zu halten. «Die Schwankungen sind vor allem lokal ein Problem, deshalb versuchen wir, die Schwankungen soweit wie möglich lokal auszugleichen», so Koller.

Michael Koller ist bei EKZ verantwortlich für das gruppenweite Technologiemanagement.

Er hat Studienabschlüsse in BSc Chemie und MSc Energy Science and Technology, beide von der ETH Zürich. Michael Koller wurde mit dem Willi Studer Preis für den besten Studiengangabschluss ausgezeichnet. Er ist Autor diverser wissenschaftlicher Publikationen zum Thema Energiespeicher, Netze und Solarenergie.