Hanwha Solar: 30 Prozent höherer Ertrag

Das neuartige Modul mit integrierter Optimizer-Technik sowie eine neuartige Spiegeltechnologie sorgen dafür, dass die neuen OptiMax-Wave-Systeme, die Hanwha Solar für den Einsatz auf Flachdächern anbieten möchte, einen deutlich höheren Energieertrag liefern als vergleichbare konventionelle Photovoltaik-Systeme.

Das Herzstück des Systems ist das OptiMax-Modul. In den Modulen ist jede einzelne PV-Zelle in einer Kombination aus serieller und paralleler Verschaltung netzartig mit jeder anderen Zelle verbunden. Ist eine Photovoltaik-Zelle verschattet, verschmutzt oder ausgefallen, so führt dies nicht wie bei den herkömmlichen in Serie verschalteten Zellen dazu, dass die Leistung des ganzen Strings stark abfällt. Der Strom sucht sich einfach den Weg des geringsten Widerstandes und umgeht das Hindernis.

Jede Zelle liefert eine Spannung von etwa 10 V, DC/DC-Aufwärtswandler setzen diese Spannung auf ca. 50 V hoch.  Weil die Module ebenfalls parallel verschaltet sind, arbeitet der Wechselrichter mit geringen Spannungen, die maximal 57 V erreichen.

Elektronik und Module aufeinander optimiert

Ursprünglich entwickelt hat diesen Ansatz die amerikanische Technologie-Start-up-Firma tenKsolar, an der Hanwha Solar im Rahmen eines Joint-Ventures mit 15,5 Mio. Dollar beteiligt ist. Im Rahmen eines strategischen Abkommens hat Hanwha Solar Zugang zu der Technik von tenKsolar erhalten. Das Unternehmen hat die Zellen und Module von Anfang an in Hinblick auf den Einsatz der Elektronik entwickelt. Die Module werden also nicht im Nachhinein mit der Elektronik versehen, sondern die Elektronik und die Module sind aufeinander optimiert. Um eine lange Lebenszeit zu gewährleisten, entsprechen alle verwendeten elektronischen Komponenten den hohen Anforderungen der Automobilindustrie. Außerdem sind die DC/DC-Wandler auf den Modulen mehrfach vorhanden, diese Redundanz erhöht die Zuverlässigkeit. Weil die Module untereinander in einem ähnlichen Schema verbunden sind wie die Zellen auf dem Modul, entfällt die Verwendung von anfälligen Bypass-Dioden.

Um die Lebensdauer der Module zu verlängern, hat tenKsolar zudem eine patentierte Versiegelung entwickelt, die gegenüber herkömmlichen Modulen einen um den Faktor 1000 höheren Schutz gegen Feuchtigkeit bietet. 

Die OptiMax-Module von Hanwha Solar bieten mehrere Vorteile: Die PV-Anlage liefert bei Verschattung oder Verschmutzung einen deutlich höheren Ertrag als konventionelle Anlagen, außerdem lässt sich die Dachfläche effektiver nutzen. Leistungsbeschränkungen aufgrund von Modul-Mismatch entfallen, deshalb lassen sich Anlagen jederzeit einfach  erweitern. Weil das System mit geringen Spannungen arbeitet, sind Lichtbögen ausgeschlossen. Ein integrierter Ground-Fault-Detector-Interruptor schaltet Module ab, sobald sie stark abweichende Ströme liefern. Außerdem stehen Diagnosemöglichkeiten und Managementsysteme zur Verfügung, die Kommunikation geschieht hier über ein eingebautes RF-Chipset.

Semitransparente Spiegel

Das zweite wesentliche Element des OptiMax-Wave Systems sind die semitransparenten Spiegel. Sie reflektieren zusätzliches Licht von der der Rückseite des Systems auf die Photovoltaik-Module. Die auf dem Cool Mirror Film von 3M basierenden Spiegel reflektieren vor allem den roten und grünen Spektralbereich, welchen die PV-Zellen in elektrische Energie umsetzen können – Infrarotlicht lassen sie passieren, so dass sich die Module nicht zusätzlich erwärmen. Damit erhöhen die Spiegel, die in bisher nicht genutzten Flächen sitzen, die Bestrahlungsintensität der Module um bis zu 60 Prozent.

Die  Montage der Module und der Spiegel erfolgt auf Schienen, die auf dem Flachdach verlegt werden. Die Dichtigkeit des Daches ist weiterhin gegeben, weil die Dachhaut nicht penetriert werden muss.  

Die OptiMax-Module zusammen mit dem OptiMax-Wave System führen dazu, dass die Anlage deutlich mehr Energie liefert als konventionelle Systeme. »Je nach Standort bringt dies gegenüber vergleichbaren Anlagen einen um bis zu 40 Prozent höheren Ertrag, in Einzelfällen sogar deutlich mehr«, sagt Ralph Nolte, Senior Product Manager Solutions von Hanwha Solar. Im Durchschnitt müssten die Anwender eine konventionelle Anlage z.B. auf 6 bis 7 kWp auslegen, um denselben Ertrag zu erzielen, den eine 5-kW-OptiMax-Wave Anlage erzielt. Ein Modul vom Typ OptiMax 45 190 W-M liefert beispielsweise eine Spitzenleistung von 296 W (5,2 A bei 57 V).

Damit spielt laut Nolte eine OptiMax-Wave Anlage ihren höheren Preis auch schnell ein: »Und zudem gibt es den Schutz vor Lichtbögen und die Abschaltung im Brandfall frei dazu.«  Die neuen Module will Hanwha Solar nach Abschluss der Pilotphase an die europäischen Märkte liefern.

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