Dünnschicht- oder kristalline Module?

Technischer und wirtschaftlicher Systemvergleich

Dünnschicht- oder kristalline Module? Technischer und wirtschaftlicher  Systemvergleich

Dipl.-Ing. Manfred Bächler, Vorstand Technik
Die momentane Verknappung von kristallinen Modulen (mono- oder polykristallin) sowie technologische und produktionstechnische Fortschritte bei den Dünnschicht-Modulen (z.B. amorphem Silicium, CdTe oder CIS) haben in den vergangenen Jahren dazu geführt, dass insbesondere bei PV-Anlagen im Leistungsbereich von über 10 kWp bis hin zu 1.000 kWp vermehrt Dünnschichtmodule eingesetzt wurden. Allerdings unterscheiden sich diese in einigen Punkten von den kristallinen Modulen, was auch zu Kostenunterschieden führt.

In technischer Hinsicht sind vor allem bei der Planung und Ausführung einige Besonderheiten zu beachten. Daneben haben Dünnschichtmodule in aller Regel einen deutlichen Preisvorteil, der jedoch zumindest zum Teil durch höhere Aufwendungen bei der übrigen Systemtechnik (balance-of-system, BOS) wie dem Montagegestell, der Gleichstromverkabelung (DC), dem Wechselrichter und den Montageaufwendungen zu einem Großteil kompensiert wird. Durch intelligente Lösungen lässt sich ein großes Kostensenkungspotential erschließen und damit der Systempreis deutlich reduzieren. Auf Systemebene können die wesentlichen Unterschiede zwischen kristallinen und Dünnschichtmodulen in folgende Kategorien eingeteilt werden:

  • Betriebstechnische Unterschiede – hier spiegelt sich vor allem das unterschiedliche Betriebsverhalten der Module wider
  • Systemdesign- Unterschiede – die dann zu verschiedener Systemtechnik (aber nicht notwendigerweise zu unterschiedlichen Systemkosten) führen
  • Kostenrelevante systemtechnische Unterschiede – die zu unterschiedlichen Kosten bei der Systemtechnik (d.h. Unterkonstruktion, Verkabelung, Wechselrichter, Montage, etc.) führen

1. Betriebstechnische Unterschiede

Generell zeigen Dünnschichtmodule einen besseren – nämlich geringeren -Temperaturkoeffizienten der Leistung. Dadurch erzeugen sie insbesondere im Sommer, d.h. bei hoher Einstrahlung und Modultemperatur, mehr Energie. Dagegen ist besonders bei amorphen Modulen vor allem im Winter ein geringerer Ertrag als bei kristallinen Modulen zu erwarten, Abb.1, S.130. Da im Sommerhalbjahr über 2/3 des Jahresertrags erzeugt werden, führt die Mehrproduktion trotz der Minderleistung im Winter zu einem Mehrertrag von bis zu 5 %. Darüber hinaus sind Dünnschichtmodule durch die Bauform der Solarzellen in der Regel „verschattungstoleranter” als kristalline Module. Gerade wenn Verschattungen nicht vollständig zu vermeiden sind (z.B. bei hintereinander stehenden Modulreihen bei einer Flachdachanlage), können bei Dünnschichtmodulen die Mindererträge durch entsprechende Modulanordnung gegenüber kristallinen Modulen deutlich reduziert werden.

2. Systemtechnische Design-Unterschiede

2.1. Anfängliche Überleistung Insbesondere bei amorphen Dünnschichtmodulen, bei denen in den ersten Betriebsmonaten eine Leistungsdegradation (bis zu 25 %) eintritt, bevor die Nennleistung erreicht wird, ist bei der Systemauslegung darauf zu achten, dass die Anfangsleistung und die Leerlaufspannung der Module deutlich höher sind. Um zu vermeiden, dass man über die fast komplette Betriebszeit der Anlage einen überdimensionierten Wechselrichter hat, sollte die Leistungsdimensionierung des Wechselrichters dennoch auf die Nenn- und nicht die Anfangsleistung des Moduls ausgerichtet sein, da diese im Vergleich zur Lebensdauer von über 20 Jahren schnell ab nimmt. Dem gegenüber sind Verluste durch temporäres Abregeln in der Anfangszeit vernachlässigbar. Dagegen sollte darauf geachtet werden, dass die Eingangsstufen des Wechselrichters durch die deutlich höheren Betriebsspannungen in den ersten Betriebsmonaten nicht beschädigt werden – hier muss unbedingt das anfängliche Betriebsverhalten berücksichtigt werden.

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