Toleranzen und ihre Bewertung

Die Beschreibung von Toleranzen beispielsweise bei den Abmaßen eines Moduls oder durchaus auch bei Farben oder anderen Ausführungsdetails ist in der Regel einfach abzubilden, stehen doch entsprechende Normen und Messverfahren seit Langem zur Verfügung. Außerdem gibt es eine lange Erfahrung, wie man mechanische und elektrische Bauteile bewerten kann (zum Beispiel Kabel und deren Länge), ohne dass daraus Streitfälle entstehen.

Bei der Bewertung von Leistungstoleranzen der einzelnen Module, aber auch größerer Liefermengen sind bisher Normen allerdings nicht vorhanden oder werden für den Käufer nicht sehr intuitiv interpretiert und auch immer mal anders.

Problematik der Mittelwertbildung

Das betrifft etwa die Frage, ob sich denn nun beim Kauf größerer Mengen die Toleranzen auf die einzelnen Module beziehen oder eben auf die gesamte Menge an Modulen. Das führt regelmäßig zu Streit. Denn während die breite Mehrheit im Markt es so sieht, dass bei einer Bestellung von zum Beispiel Modulen mit einer Leistung von einem Megawatt am Ende auch ein Megawatt geliefert werden muss, unabhängig von den für die einzelnen Module erlaubten Abweichungen (Toleranzen), so wird das im Streitfall ohne exakte vertragliche Regelung komplex.

Lieferanten verweisen nämlich gerne darauf, dass sich Gewährleistung und Garantie auf Module beziehen, so dass immer bei allen Modulen einer Lieferung jeweils das einzelne Toleranzfeld gilt. Bei einer Leistungstoleranz pro Modul von zum Beispiel plus/minus fünf Prozent heißt das dann nicht, dass einige über der Nennleistung liegen, andere darunter und der Mittelwert der Nennleistung entspricht. Es kann dann auch sein, dass der Mittelwert darunter liegt und der Käufer insgesamt weniger Leistung erhält, als er bezahlt. Auch bei einer Plussortierung werden unter Umständen über die Hintertür wieder Messunsicherheiten eingerechnet, so dass im Ergebnis auch im Mittel eine geringere Leistung geliefert wird.

Mag es sich bei dieser Diskussion nur um ein bis fünf Prozent Leistung handeln, so kann dies für die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage fatal sein. Denn diese ein bis fünf Prozent fehlen schließlich beim Umsatz. Der Gewinn reduziert sich um einen deutlich größeren Prozentsatz. Wenn eine Anlage knapp kalkuliert ist, kann es sogar zu einem Verlust kommen.

Tücken der Leistungsgarantie

Kommt es zu einer Leistungsgarantiediskussion, gibt es weitere Effekte, die den Wert der Garantie infrage stellen. Ist die Nennleistung beispielsweise 200 Watt und die spezifizierte Toleranz plus/minus fünf Prozent und greift die Garantie innerhalb der ersten zehn Jahre bei einem Leistungsabfall von zehn Prozent, dann würde der Garantiefall erst bei einer gemessenen Leistung von 85 Prozent in Kraft treten. Wenn er dann in Kraft tritt, hängt es von den Garantiebedingungen ab, was geschieht. Bei großen Projekten wird oft zugelassen, dass nicht Module getauscht, sondern zusätzliche Module zur Kompensation geliefert werden. Diese Kompensation richtet sich dann nach den 85 Prozent, im Beispielfall 170 Watt, und nicht nach den 100 Prozent, wie ein gutgläubiger Käufer vielleicht erwarten würde.

Nun kommt an dieser Stelle hinzu, dass es natürlich Messtoleranzen gibt und diese je nach Produkt und Prüflabor, Produktionsflasher oder mobilem Flasherbus bis zu plus/minus sechs Prozent betragen können. Hier ist weiterem Streit Tür und Tor geöffnet. Im Extremfall wird die Messtoleranz beim Einklagen der Garantie vom Flasherwert abgezogen, dann werden aus den 170 Watt dann 158 Watt, ab denen die Leistungsgarantie für das 200-Watt-Modul greift. Das sind also 21 Prozent weniger als die Nennleistung, und erst ab diesem Punkt würde im beschriebenen Fall die Garantieleistung greifen – dies dürfte für einen Betreiber sehr unbefriedigend sein. Daher sollte die Betrachtung der Toleranz in Lieferverträge Einzug finden.

Lichtinduzierte Degradation (LID)

LID ist seit 2010 nicht nur bei Dünnschicht-, sondern auch bei monokristallinen Modulen ein Thema. Gerade Hersteller von kristallinen Modulen berücksichtigen den LID-Effekt nicht immer, wenn es um die Leistungsangaben auf dem Typenschild geht. In der DIN EN 50380 wird das zwar gefordert. Diese Norm ist aber nicht verbindlich. Wenn man statt der Angabe der Norm in den Datenblättern findet, dass die Leistungsgarantie im ersten Jahr erst bei 97 Prozent greift, wird die LID vermutlich nicht in der Typenschildangabe eingepreist sein.

Hier geht es schnell um bis zu drei Prozent Leistungsverlust gegenüber der Typenschildangabe, und das binnen weniger Betriebsstunden in der Sonne. Für die Performance der Anlage ist das Thema daher als hochgradig relevant einzustufen, da ja Preise und auch Leistungsangaben von ganzen Solaranlagen in der Regel auf die Nennleistung auf dem Typenschild bezogen werden müssen.

Da es bisher keine klarstellenden Reaktionen von Seiten der Zertifizierer gibt, ist die Beurteilung, ob dies eine Abweichung von einer zugesicherten Eigenschaft und damit ein schwerer Mangel ist oder ob dies hinzunehmen ist, bisher den Gerichten und zugehörigen Gutachtern überlassen. Eine klärende Normüberarbeitung hinsichtlich der Datenblattdefinitionen steht dringend aus, weshalb in den Liefervereinbarungen eine gegebenenfalls zulässige Toleranz definiert werden sollte, so diese überhaupt eingeräumt wird. Allerdings mehren sich in der letzten Zeit Meldungen, nach denen Hersteller diesen Effekt bei der Angabe des Flasherwertes mit einrechnen.

Spezielle Herausforderung: Leistungsbestimmung bei Dünnschichtmodulen

Die Leistungsmessung von Modulen, die aus im Betrieb befindlichen Anlagen stammen, ist bisher nicht vollständig durch Normen geregelt. Insbesondere bei Dünnschichtmodulen gibt es daher eine ganze Bandbreite von Prüfvorgaben der Hersteller und internen Prüfanordnungen von Instituten, die zuweilen diametral entgegengesetzt sind.

Als Beispiel seien Streitigkeiten um das sogenannte Preconditoning genannt. Das ist eine vorherige Bestrahlung mit Licht, die teilweise nötig ist, da sich jeder Halbleiter anders verhält, wenn er unter Lichteinfall oder im Dunkeln steht. Das gilt übrigens auch für die Temperaturen des Betriebs. Dieser Effekt, wie ein Halbleiter die Temperatur und Bestrahlung der kürzeren Vergangenheit erinnert, variiert je nach Herstellungsprozess und Art des Halbleiters. Dadurch kann es zu sehr unterschiedlichen Reaktionen auf Lichteinfall und Temperaturen im Feld und bei der Messung kommen.

CIS/CIGS: Module dieser Technik können je nach Bauart nach der Inbetriebnahme in der Leistung steigen. Das sogenannte Lightsoaking ist sehr unterschiedlich ausgeprägt, aber vorhanden. Damit machen Hersteller teilweise auch Werbung, indem sie sagen, dass bei der Angabe des Flasherwertes dieses Lightsoaking noch nicht berücksichtigt ist.

Werbliche Aussagen hinsichtlich der Höhe des Effektes sollten aber genau überprüft werden. Hinsichtlich der vereinbarten Leistung oder der prognostizierten Erträge muss hier klar vereinbart werden, auf welche Leistungswerte sich die Berechnungen beziehungsweise die Preise der Module und Anlagen beziehen.

Als Lösungsansatz kann ein Energy-Yield-Test im Feld erfolgen, besser ist indes bereits in der Vertragsgestaltung zwischen Hersteller und Verarbeiter eine ausgewogene Vereinbarung zur Messung von Leistung bei Anlieferung und im Betrieb. Langfristig ist ein Standard wünschenswert.

Amorphe und mikromorphe Siliziumdünnschichtmodule: Diese Modulklasse unterliegt generell einer Anfangsdegradation, weshalb sie mit elektrischen Daten für eine Auslieferungsleistung und der normalerweise nach einigen Monaten erreichten „nominellen“ Leistung beschrieben wird. Diese „nominelle“ Leistung sollte dann der Betriebsleistung entsprechen. Durch Licht altern die Module dann je nach Bauart weiter.

Dieser Modultyp kennt außerdem und teilweise sehr ausgeprägt eine „temporäre Degradation“ neben der „normalen“ Degradation. Vornehmlich bei geringen Modultemperaturen neigen die Module dazu, mehr oder weniger in eine Art „Winterschlaf“ zu fallen, also im Winter mit deutlich niedrigerer Leistung als im Sommer zu arbeiten. Dieser Effekt kann auch in gleichen Klimazonen extrem unterschiedlich ausfallen. Stehen die Module zum Beispiel an einem windreichen und kalten Küstenstandort, kann die temporäre Degradation dauerhaft werden und damit die „normale“ Degradation dramatisch erhöhen. Wird es aber zum Beispiel im Sommer sehr warm, dann kann die Leistung der Module auch wieder steigen, der Effekt wird Annealing genannt und von einigen Prüfinstituten auch als Preconditioning für diesen Modultyp angewandt.

Das ist aus Betreibersicht aber praxisfremd. Wenn es an einem Standort nicht warm genug wird, müssten dann ja einmal im Jahr die Module ausgebaut und woanders geheilt werden – was vollkommen irreal ist. Die Messmethoden sind sehr umstritten, da auch hier eine Regel für die Messung von Modulen im Betrieb fehlt, die Messmethoden werden sozusagen „gebastelt“ und werfen große Bewertungsprobleme auf.

Die Rechendaten für Ertragssimultationsprogramme decken diese Effekte bisher nicht ab, auch die noch im Markt tägigen Hersteller geben sich hinsichtlich klarer Aussagen hierzu sehr bedeckt. Hier ist größte Vorsicht bei der Ertragssimulation geboten, da der Standort genau angesehen werden muss und gegebenenfalls entsprechende Abschläge berücksichtigt werden müssen. Auch auf die Bedingungen für Garantien und insbesondere wie die Leistung nachgemessen wird, sollte man genau achten, und die Unwägbarkeiten für die konkrete Anwendung sollten schriftlich geklärt werden.