Fraunhofer ISE Kalibrierlabor für PV-Module präziser denn je

An einem selbst entwickelten Sonnensimulator vermessen die Mitarbeitenden des CalLab PV Modules bi-faziale Module, die auf beiden Seiten Strom erzeugen.
An einem selbst entwickelten Sonnensimulator vermessen die Mitarbeitenden des CalLab PV Modules bi-faziale Module, die auf beiden Seiten Strom erzeugen.

Photovoltaik-Module sollten die angegebene Leistung erzeugen – das ist jedoch nicht immer der Fall. Ob die versprochene Leistung erreicht wird, kann im Labor ermittelt werden. Das Labor des Fraunhofer ISE erreicht dabei einen neuen Bestwert.

Das Kalibrierlabor »CalLab PV Modules« des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat von der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS) die Re-Akkreditierung als unabhängiges Kalibrierlabor gemäß der neuen Norm DIN EN ISO/IEC 17025:2018 erhalten. In der Kalibrierung von Photovoltaikmodulen erreichte das Labor einen weltweiten Spitzenwert von 1,1 Prozent Messunsicherheit. Die Reproduzierbarkeit der Messungen liegt sogar bei lediglich 0,2 Prozent.

Die Messunsicherheit ist ein entscheidender Faktor für die Qualitätssicherung in der Modulproduktion und bei Investitionen in PV-Kraftwerke. Modulhersteller, die eine verkaufte Leistung ihrer Produkte garantieren, können mit genauer kalibrierten Referenzmodulen die Toleranzen in ihren Datenblatt-Angaben senken. Angesichts von Produktionsmengen im Gigawatt-Maßstab geht es dabei um beträchtliche Leistungen und Kosten. Auch Investoren profitieren von geringeren Messunsicherheiten bei der Charakterisierung von Modulen, da die Simulation der Erträge von PV-Kraftwerken und somit die Renditeberechnung präziser wird.

»Bei einer weltweiten Modulproduktion von etwa 100 GW entspricht ein Prozent Messunsicherheit einem Gigawatt Leistungsunsicherheit, das sind bei heutigen Preisen etwa 300 Millionen Euro. Hohe Präzision zahlt sich für Anbieter wie für Kunden aus«, erklärt Dr. Harry Wirth, Bereichsleiter Photovoltaik-Module und Kraftwerke am Fraunhofer ISE.

Das Kalibrierlabor CalLab PV Modules konnte bei der Re-Akkreditierung nach der neuen Norm DIN EN ISO/IEC 17025:2018 mit deutlich verschärften Anforderungen an Labors nachweisen, dass es seine Messunsicherheit von 1,3 auf 1,1 Prozent für monofaziale Photovoltaikmodule gesenkt hat.

Kalibrierung und präzise Leistungstests

Ein Vorteil des Labors liegt im Verbinden der präzisen Messungen mit dem Bearbeiten großer Stückzahlen. »Wir können 5.000 Module pro Jahr messen und dabei kurze Bearbeitungszeiten einhalten«, erklärt Frank Neuberger, Leiter des Labors. Die vier Simulatoren des Labors können je nach Modultechnik unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Als eines der ersten akkreditierten Kalibrier- und Prüflabors weltweit verfügt das CalLab PV Modules über einen selbst entwickelten Teststand für das Kalibrieren von bi-fazialen Modulen, die Messunsicherheit hierfür wurde von 2,5 auf 1,8 Prozent gesenkt.

Neben dem Kalibrieren bei Standardtestbedingungen führen die Mitarbeiter im Kalibrierlabor umfassende Leistungstests durch, insbesondere bei verringerter Sonneneinstrahlung, abweichender Temperatur und geneigtem Lichteinfall. Auf Basis von präzisen Power-Rating-Messungen gemäß IEC 61853 erstellen die Experten des Fraunhofer ISE Ertragssimulationen – unterschiedliche Modultypen können so für definierte Standorte sehr genau verglichen werden. So konnten die Forscher insbesondere die Genauigkeit bei Schwachlicht weiter verbessern und hiermit die Unsicherheit bei der Ertragssimulation deutlich reduzieren.

Darüber hinaus unterstützt das Kalibrierlabor Investoren von PV-Kraftwerken mit individuellen Prüfverfahren bei der Auswahl von Lieferanten und der Qualitätssicherung im Einkauf. So hat das Labor des Fraunhofer ISE nicht allein die Re-Akkreditierung nach der neuen DIN-Norm bestanden, sondern stellt sich ebenfalls regelmäßig dem Vergleich mit den besten Kalibrierlabors der Welt. Aktuell befindet sich das CalLab PV Modules in einem Ringvergleich mit den weltweit führenden Einrichtungen NREL (USA), JRC (Italien) und AIST (Japan).