Unabhängig von der Prüfmethode müssen Sie die Einstrahlungsstärke des Arrays und die Zelltemperatur kennen, um die Leistung des PV-Stromkreises bewerten zu können. Damit Sie Ihre I-U-Kennlinien genau interpretieren können, achten Sie auf die Umgebungsbedingungen, da schnelle Änderungen bei Einstrahlungsstärke oder Zelltemperatur zu Fehlern bei der I-U-Kennlinienprüfung führen können. Für zuverlässige Ergebnisse sollten geeignete Sensortypen und Prüfmethoden verwendet werden, z. B. der I-U-Kennlinienschreiber Fluke Solmetric PVA 1500.
Messung und Analyse der Leistung von PV-Stromkreisen mit dem I-U-Kennlinienschreiber Fluke Solmetric PVA 1500
Umgebungsbedingungen für die Prüfungen
Leistungsprüfungen werden im Optimalfall bei stabilen Witterungsbedingungen mit einer Einstrahlungsstärke von über 700 W/m² durchgeführt. Dies ist besonders wichtig, wenn bei der Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme Leistungsreferenzwerte festgelegt werden und für die Fehlersuche relevant sind. Die Einstrahlungsstärke unter Standardprüfbedingungen beträgt 1000 W/m². Je näher die Versuchsbedingungen vor Ort an den Standardprüfbedingungen liegen, desto genauer ist die Interpretation der I-U-Kennlinien. Ideale Prüfbedingungen herrschen meist im 4-stündigen Zeitfenster des Sonnenhöchststands vor.
Messung der Einstrahlungsstärke und ihre Wirkung
Fehler bei der Messung der Einstrahlungsstärke können die Leistungsprüfung von PV-Anlagen erheblich beeinträchtigen. So kann beispielsweise eine geringe Fehlerspanne bei der Einstrahlungsstärke die Genauigkeit selbst hochwertiger I-U-Kennlinienschreiber wie Fluke Solmetric PVA-1500 überlagern. Besonders problematisch sind schnelle Wolkenbewegungen in der Nähe der Sonne und Cirruswolken in großer Höhe. Ein Vorteil der Verwendung von I-U-Kennlinienschreibern für Leistungsprüfungen besteht darin, dass Sie zusammen mit den I-U-Daten wichtige Umgebungsdaten speichern können. Dadurch vermeiden Sie Fehler bei der manuellen Dateneingabe, die später zu Problemen führen können. Gleichzeitig wird die Fehlerwahrscheinlichkeit bei schnellen Änderungen der Prüfbedingungen minimiert.
Einstrahlungssensor: Für genaue Messungen der Leistung der Arrays montieren Sie den Einstrahlungssensor in der Ebene des Arrays, und achten Sie darauf, dass die spektrale Empfindlichkeit von Sensor und PV-Modulen übereinstimmt. Das hier abgebildete Gerät mit drahtloser Datenübertragung enthält einen spektral korrigierten Einstrahlungssensor mit Silizium-Fotodioden und misst außerdem die Temperatur auf der Rückseite und die Neigung des Moduls.
Auswahl der Sensoren
Pyranometer sind keine gute Wahl für die I-U-Kennlinienprüfung, da sie einen breiten, flachen Spektralbereich aufweisen, der sich von der Technologie bei kristallinen und Dünnschichtmodulen unterscheidet. Einstrahlungssensoren, die von Hand ausgerichtet werden, sind ebenfalls keine gute Wahl, da es oft schwierig ist, sie zuverlässig und wiederholgenau an der Ebene des Arrays auszurichten. Auch die Winkelcharakteristik von Hand-Einstrahlungssensoren kann sich erheblich von der Winkelcharakteristik der PV-Module vor Ort unterscheiden. Die Winkelcharakteristik ist insbesondere früh und spät am Tag sowie an bewölkten Tagen mit starker Sonnenlichtstreuung wichtig. Unter diesen Prüfbedingungen müssen Array und Sensor eine gleich großes Sichtfeld zum Himmel haben.
Einfluss von Reflexionen des Sonnenlichts
Einstrahlungssensoren dürfen nicht durch starke optische Reflexionen beeinflusst werden, da dies zu ungenauen Messwerten führen kann. Wenn der Einstrahlungssensor deutlich mehr reflektiertes Licht als die zu prüfenden PV-Module erfasst, schätzt das Modell den Isc als zu hoch ein, und die Modulleistung erscheint eine zu geringe Leistung zu liefern. Unter bestimmten Umständen kann von Metalloberflächen reflektiertes Sonnenlicht den Messwert der Einstrahlungsstärke stark erhöhen. Dies kann normalerweise durch Umsetzen des Sensors behoben werden.
Temperaturmessungen bei PV-Anlagen
Auch wenn die Leistung des PV-Moduls weniger empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen ist als gegenüber der Einstrahlungsstärke, ist die Temperatur dennoch ein wichtiger Faktor. Für die Messung der Zelltemperatur unter wechselnden Bedingungen werden Thermoelemente mit geringem Sensordurchmesser bevorzugt. Die korrekte Positionierung des Thermoelements ist für genaue Messwerte von entscheidender Bedeutung. Da die Arrays und Module an den Rändern tendenziell kühler sind, positionieren Sie das Thermoelement zwischen dem Eckpunkt und der Mitte eines Moduls, sodass ausreichend Abstand zum kühleren Bereich des Arrays besteht. Das Ziel ist, einen Montageort für den Temperatursensor zu finden, der annähernd die durchschnittliche Temperatur auf der Rückseite misst. Die Spitze des Thermoelements muss ausreichend Kontakt zur Rückseite des PV-Moduls haben, da ein Luftspalt die Wärmeübertragung unterbrechen und zu niedrigen Temperaturmesswerten führen würde. Wenn Sie das Thermoelement zwischen baugleichen Array-Abschnitten umsetzen, platzieren Sie es jedes Mal an derselben Position, um unechte Temperaturdifferenzen zu vermeiden.