Nichts ist für die Ewigkeit gemacht – selbst Solaranlagen nicht. Dennoch scheinen die Module sehr robust zu sein, Wechselrichter dagegen weniger. Dr. Rupert Haslinger aus Österreich berichtet.

Bereits seit mehr als 20 Jahren werden in Deutschland und Österreich Photovoltaik-Anlagen installiert. Zeit, sich die Anlagen der ersten Stunde einmal näher anzuschauen. Was läuft gut, was nicht? Wie schlagen sich die Module im fortgeschrittenen Alter? Woran kranken im Laufe der Zeit die Wechselrichter? Wir haben zwei Studien dazu analysiert und die wichtigsten Erkenntnisse zusammengetragen.

Alte Anlagen unter der Lupe.

Ebenfalls waren acht unterschiedliche Wechselrichter-Fabrikate im Einsatz (Übersicht 2). Die Einzelheiten und die Methode der Analyse können Sie der Studie entnehmen. Sie finden Sie im Internet unter www.saena.de. Die wichtigste Erkenntnis im Schnelldurchlauf: Eine Lebensdauer der Module von 20 Jahren und länger ist sehr realistisch. Überrascht waren die Autoren der Studie darüber, dass die meisten Betreiber (von 80 Photovoltaik-Anlagen) ihre Anlage nur selten warten mussten. Der Service rückte oftmals nur dann aus, wenn es Probleme gab.

Im Großen und Ganzen gab es nur wenige Probleme. Etwa jeder siebte Besitzer (16 %) hatte aber Probleme mit einem undichten Dach. In fünf Fällen betraf dies die Gleichstromleitungen, die die Monteure durch die Dachhaut zum Wechselrichter verlegt hatten. In drei Fällen waren die Befestigungen am Untergestell Schuld.

Kabel kein Problem.

Manch einer musste auch feststellen, dass mit den Jahren Schatten auf die Anlage fiel, weil zwischenzeitlich die Bäume in der unmittelbaren Umgebung der Anlage höher gewachsen waren, als gedacht. Bei einem Betreiber ging zudem ein Kabel in Flammen auf, vermutlich durch einen Kurzschluss ausgelöst. In einem anderen Fall schlug der Blitz ein, wodurch ein Wechselrichter Feuer fing. Ein größerer Schaden konnte rasch abgewendet werden.

Die ersten Jahre entscheiden.

Bei einigen Anlagen verfärbten sich zudem die Folien, in denen die Zellen eingebettet sind, durch die UV-Einstrahlung braun. Das hatte jedoch keinen Einfluss auf die Leistung. Zu den davon betroffenen Herstellern zählen Siemens-Solar (Typ M55), BP-Solar (BP270, BP275) und Nukem. Die Verfärbungen traten allerdings nur bei älteren Kunstoffen auf. Die heutigen Materialien sind weniger sonnenlicht-empfindlich.

Probleme gab es auch mit den Klemmen in den Anschlussdosen der Module. Bei fünf Anlagen drang Wasser in die Anschlussdosen ein. Folge: Erst kam es zu Korrosion, später fiel dann das Modul ganz aus. Davon betroffen waren aber nur bestimmte Typen. Heutzutage unterscheiden sich diese Klemmen deutlich von damals. Daher geht die Energieagentur wie bei den Folien von einem Fehler aus, der derzeit nicht mehr auftreten dürfte.

Relativ selten kam es im Laufe der Zeit auch zur so genannten „Delamination“ der Module. Hintergrund: Die Solarzellen in einem Modul werden in der Regel wie oben beschrieben in eine Folie gebettet, damit sie vor der Witterung geschützt sind. Dabei handelt es sich um Folien aus Ethylen-Vinyl-Acetat (kurz EVA). Wenn sich in der Produktion Fehler einschleichen, kann sich die Folie von den Solarzellen ablösen und das Modul wird an der Stelle milchig. Dadurch gelangt unter Umständen sogar Feuchtigkeit in die Zellen und es dringt weniger Licht bis zu den Zellen vor. Der Ertrag sinkt dadurch.

Trotz dieser Mängel erweisen sich die Module bis heute als zuverlässiger als die Wechselrichter. Bei den untersuchten Photovoltaik-Anlagen wurde jeder zweite ausgetauscht oder repariert. Die Ausfallquote ist je nach Hersteller sehr unterschiedlich. Bei einigen Anlagen war bis heute kein Austausch des Wechselrichters notwendig, bei anderen Herstellern beträgt die Ausfallquote bis zu 80 % (siehe Übersicht 2, Seite 38).

Falsche Planung.

Außerdem schreiben die Autoren: Etwa jeder zweite Wechselrichter wurde in seiner Laufzeit von 17 bis 19 Jahren ersetzt. Besonders hoch war die Wechselrate bei den offensichtlich nicht ausgereiften Siemens-Wechselrichtern (80 %), gefolgt von Dorfmüller (60 %), SMA (53 %) und SOLWEX (45 %). Allerdings konnte nicht geklärt werden, ob der Austausch der Wechselrichter wegen eines Defektes zwangsläufig notwendig war oder die Geräte getauscht wurden, weil sich deren Betreiber durch neue Wechselrichter steigende Erträge erhofften.

Zu ähnlichen Ergebnissen sind auch zwei Umfragen von top agrar gekommen. Demnach sind die Wechselrichter die Schwachstelle Nummer Eins. Oftmals sind die Probleme den Besitzern gar nicht bekannt, weil die Geräte nur selten repariert werden, sondern ausgetauscht werden. Wenn die Probleme bekannt waren, dann lag dies fast immer an einer Überlastung der Geräte. Dadurch überhitzen diese relativ schnell, was die empfindliche Technik im Inneren nicht gut verkraftet. Lesen Sie dazu auch den Beitrag in diesem Heft „Wechselrichter: Gönnen Sie sich genug Leistung“ (S. 42).

Ein Leistungsvergleich der Anlagen aus der Studie mit den heute gängigen Produkten ist nur bedingt möglich. Einerseits haben sich die Wirkungsgrade der Module und Wechselrichter über die letzten 20 Jahre deutlich verbessert und andererseits sind die Einstrahlungswerte der letzten zehn Jahre besser gewesen als zu Beginn der 90er-Jahre. Darüber hinaus ist der Stromertrag älterer Anlagen systembedingt niedriger. Bei Anlagen aus dem 1 000-Dächer-Programm wur­de z. B. die Schutzspannung von 120 Volt nie überschritten.

In der Praxis bedeutete dies: Maximal fünf Module bilden einen eigenen Strang. Niedrigere Spannungen führen aber zu niedrigeren Leistungen und somit zu schlechteren Wirkungsgraden.

Heutzutage verschalten die Installateure 20 Module und mehr in einem Strang. Dies führt zu Systemspannungen von bis zu 1 000 Volt und zu deutlich verbesserten Gesamtwirkungsgraden. Alleine diese Wirkungsgrad-Unterschiede betragen bis zu 5 %.

Kaum Verluste.

Hinsichtlich der Alterung (Degradation) der Module wird in der Studie festgehalten, dass „unter Berücksichtigung der höheren Einstrahlungswerte im letzten Jahrzehnt (verglichen mit den 90er-Jahren), auf einen Leistungsabfall in Höhe von etwa 5 bis 10 % in den letzten 20 Jahren geschlossen werden kann.“ Dies bedeutet eine Degradation von 0,25 % bis 0,5 % im Jahr. Für einzelne Hersteller wie Photowatt, Helios und NUKEM ergeben sich höhere Werte von bis zu einem Prozentpunkt jährlich.

Untermauert werden diese Ergebnisse durch eine Analyse des Solarenergiefördervereins Bayern. Dieser hat zahlreiche Anlagen im Rahmen der Aktion „Sonne in der Schule“ näher untersucht. Konkret wurde die Moduldegradation von 36 Modulen mit einem Alter von sechs bis elf Jahren unter die Lupe genommen.

Bei zwei Modulen führte die Delamination der EVA-Kunststofffolie bzw. ein „Hot Spot“ zu keinen aussagekräftigen Ergebnissen. Bei den restlichen und somit fehlerfreien Modulen ergab sich eine Leistungsminderung von 0,4 % im Jahr. -ro-