PV-Solaranlagen benötigen Sonnenlicht, um Energie zu erzeugen. Wenn eine Zelle oder eine Gruppe von Zellen auf einem Solarmodul kein Licht empfängt, also beschattet ist, kann sie keine Energie erzeugen. Der Hot-Spot-Effekt ist die mögliche Folge.
Heute wollen wir den sogenannten Hot-Spot-Effekt bei Photovoltaik-Anlagen näher betrachten und erörtern, was man tun kann, um ihn zu erkennen und zu vermeiden.
Der Hot-Spot-Effekt einfach erklärt
Der Hot-Spot-Effekt tritt auf, wenn ein Solarmodul beschattet wird und der Strom nicht um schwache Zellen herum fließen kann. Der Innenwiderstand der betroffenen Zellen steigt. Dies kann zur Folge haben, dass sich der Strom um einige wenige Zellen konzentriert, wodurch diese überhitzen und möglicherweise schmelzen.
Der Hot-Spot-Effekt ist eine der häufigsten Ursachen für den Ausfall von Solarmodulen. Daher ist es bei der Konstruktion von Photovoltaiksystemen wichtig, Bypass-Dioden zu verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom um schwache Zellen herum fließen kann, während die Abschattungseffekte unter verschiedenen Quellen der Abschattung minimiert werden.
Wie können Hot-Spots auf meiner PV-Anlage entstehen?
Wenn ein Solarmodul verschattet wird, verteilt sich der Strom nicht gleichmäßig auf alle Solarzellen. Die schwachen Zellen unter dem Schatten ziehen Strom von den funktionierenden Zellen ab. Diese Verlustleistung macht sich als Wärme bemerkbar. Wenn die Sperrspannung die Durchbruchspannung der Zelle übersteigt, erhöht sich die Temperatur der Zelle und wirkt sich auf die umliegenden Zellen aus.
Dieser Zustand führt zu thermischem Stress und schließlich zu Hot-Spots. Diese Hot-Spots führen zu einer Erwärmung der benachbarten Zellen und bewirken einen erheblichen Rückgang der Ausgangsleistung. Hot-Spots sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen, es sei denn, Sie können einen offensichtlichen Farbunterschied wie einen braunen Fleck auf dem Solarmodul erkennen. Aber auch wenn Sie den Hot-Spot nicht sehen können, bedeutet das nicht, dass er nicht vorhanden ist. Daher sollte die Leistung von PV-Solaranlagen stets überwacht werden, um die von den einzelnen Modulen erzeugte Energiemenge zu ermitteln. Die meisten Hot-Spot-Probleme lassen sich ohne eine spezielle Messtechnik nicht effizient erkennen. Die effizienteste Methode zur Erkennung von Hot-Spots ist die Thermografie.
Wie vermeidet man Hot-Spot-Effekte auf einer PV-Anlage?
Es gibt nicht viel, was Sie akut tun können, um bereits bestehende Hot-Spots auf Solarmodulen zu beheben. Es liegt in der Natur dieser Defekte, dass die nicht funktionierenden Zellen überhitzt werden und sich so weit abbauen, dass unter Umständen das gesamte Solarmodul beschädigt wird. Ein gutes Solarmodul-Design berücksichtigt daher immer die Hot-Spot-Problematik. Eine schlechte Planung kann zu Hot-Spots führen, vor allem, wenn Sie ein großes, flaches Dach haben, auf dem nur wenige Abschattungsfaktoren wirken. Es gibt jedoch mehrere kleinere Maßnahmen, die ergriffen werden können, um Hot-Spots und ihre negativen Auswirkungen auf Solarmodule zu verhindern und zu vermeiden.
Kühlung durch Luftzirkulation: Hot-Spots entstehen nicht aus dem Nichts. Sie sind immer das Ergebnis eines Wärmestaus, der durch eine Reihe von Faktoren verursacht werden kann. Wenn Sie jedoch einen geringen Luftstrom in Ihrem Solarmodulsystem haben, beispielsweise durch eine Schutzabdeckung, dann ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass Hot-Spots entstehen. Ein gutes Solarmodulsystem sorgt immer für eine ausreichende Belüftung und Luftzirkulation, um eine Überhitzung der Module zu vermeiden. Die beste Möglichkeit, Überhitzungen zu vermeiden, ist die Installation eines Leistungsoptimierers, der die Stromerzeugung automatisch reduziert, wenn die Temperaturen zu hoch ansteigen. So wird sichergestellt, dass das Produktionsniveau aufrechterhalten wird, ohne dass manuelle Kontrollen erforderlich sind.
Einbau von Bypass-Dioden: Die Verwendung von Bypass-Dioden auf jedem Solarmodul kann sogar die Bildung von Hot-Spots verhindern. Hot-Spot-Effekte auf Solarmodulen werden häufig durch das Fehlen von Bypass-Dioden verursacht. Bypass-Dioden ermöglichen den Stromfluss im Falle eines Defekts oder einer Abschattung und halten so die Leistung aufrecht.
Glas- und Rückseitenfolie: Besonders jene mit guten thermischen Eigenschaften reduzieren die negativen Effekte des thermischen Stresses. Je nach Hersteller können auch Glasarten mit spezifischen Eigenschaften verwendet werden, die den Wärmegewinn reduzieren können, anstatt ihn einfach zu absorbieren. Es ist auch sinnvoll, eine Rückwand mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, damit die Platte die Wärme besser ableiten kann.
Staub und Schmutz von PV-Anlage entfernen: Ein schmutziges oder staubiges Solarmodul könnte mit höherer Wahrscheinlichkeit die Hot-Spot-Effekte erzeugen. Eine regelmäßige Reinigung der Paneele kann dazu beitragen, diesen Effekt zu verringern. Außerdem sollten Sie darauf achten, dass Bäume, Blätter und andere Verschmutzungen das Sonnenlicht nicht länger daran hindern, Ihre Solarmodule zu erreichen.
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