Leistungsmessung und Messunsicherheit

Die Nennleistung von Modulen wird bei den sogenannten Standardtestbedingungen (STC) bestimmt. Diese legen unter anderem die Spezifikationen für die Intensität, das Sonnenlichtspektrum und die Temperatur fest, bei denen gemessen wird. In der Praxis wird das Modul mit einer Blitzlampe (englisch: Flasher) kurz bestrahlt und gleichzeitig die Strom-Spannungs-Kennlinie gemessen. Aus dieser wird dann die Nennleistung bestimmt.

Da das Lichtspektrum der Flasher immer vom definierten und realen Sonnenlichtspektrum abweicht und die Intensität nicht 100-prozentig homogen über die Modulfläche ist, kommt es selbst in Prüflaboren zu Messunsicherheiten, die bei kristallinen Standardmodulen bei etwa zwei bis drei Prozent liegen. Das bedeutet, dass der echte Leistungswert mit 95-prozentiger Wahrscheinlichkeit in dem Bereich zwischen dem Messwert minus zwei bis drei Prozent und dem Messwert plus zwei bis drei Prozent liegt. „Mit fünfprozentiger Wahrscheinlichkeit liegt er auch noch außerhalb dieses Bereichs“, erklärt Bengt Jaeckel, Prüfexperte bei UL in Frankfurt. Es wird viel darüber diskutiert, wie hoch die Messunsicherheit der Flasher in der Produktion ist. Prinzipiell ist sie schlechter, da die Flasher auf einen hohen Durchsatz optimiert werden müssen. Die Angaben gehen bis zu plus/minus drei und plus/minus fünf Prozent für kristalline Module.

Viele Hersteller geben heute eine sogenannte Positivsortierung an. Bei Modulen mit 200 Watt Nennleistung, die in Zehn-Watt-Intervallen sortiert werden, liegt die Leistung also zwischen 200 und 210 Watt. Dann wird es verwirrend. Zusätzlich wird nämlich meist eine Messunsicherheit angegeben, von zum Beispiel plus/minus drei Prozent. Das sind im Beispiel sechs Watt. Abgesehen davon, dass die Toleranz- und Messunsicherheitsgrenzen sowieso nur eine Wahrscheinlichkeit festlegen – es kann also immer sein, dass ein Modul außerhalb der Grenzen liegt – erfüllt ein einzelnes Modul diese Spezifikation sogar dann, wenn es nur 194 Watt hat.

Wie wahrscheinlich es ist, dass ein Modul deutlich unter 200 Watt liegt, obwohl es 200 Watt Nennleistung hat und positiv sortiert ist, ist nur kompliziert und unter etlichen Annahmen zur Produktion auszurechnen. Noch komplizierter wird es, wenn man die Leistung der gelieferten Module nachmessen will, da dann noch die Messunsicherheit des Prüflabors dazukommt. Die europäische Norm DIN EN 50380 enthält dazu Angaben. Sie ist allerdings nicht verbindlich, da sie in keinem Gesetz gefordert wird, und sie wird derzeit überarbeitet. Der ensprechende Entwurf unterscheidet, ob man nur ein Modul oder mehrere Module nachmisst. Bei der Messung mehrerer Module wird nach dem Entwurf nur eine der beiden Messunsicherheiten berücksichtigt, also entweder die des Herstellers oder die des Prüflabors.

Für den Käufer dürfte Letzteres günstiger sein. Wird Ersteres gewählt, bedeutet das für das obige Beispiel, dass der Mittelwert der nachgemessenen Module über 194 Watt liegen muss, damit die Spezifikation „200 Watt positiv sortiert mit plus/minus drei Prozent Toleranz“ eingehalten ist.

Der Sinn hinter dieser Regelung ist, dass sich die Messunsicherheiten des Prüflabors bei der Vermessung mehrerer Module oft herausmitteln. Wenn im Prüflabor allerdings eine systematische Abweichung dazu führt, dass der Flasher bei diesem Modultyp eine zu hohe oder zu niedrige Leistung misst, ist das nicht der Fall. Dieses Risiko wird so auf Käufer und Lieferanten aufgeteilt.

Nur 186 bis 194 Watt bei 200 Watt Nennleistung

Im Vergleich zur bisher gültigen Norm wäre das schon ein Fortschritt. Diese betrachtet noch keine statistischen Werte einer Lieferung, sondern nur einzelne Module. In diesem Fall müsste man nach dem neuen Entwurf genauso wie bisher die Messunsicherheit des Prüflabors mit berücksichtigen. Wenn der Flasher im Prüflabor beim 200-Watt-Modul gut 190 Watt anzeigt und zwei Prozent Messunsicherheitsintervall hat (plus/minus vier Watt), liegt der Wert also mit 95-prozentiger Wahrscheinlichkeit zwischen 186 und 194 Watt. Trotzdem ist so nicht nachzuweisen, dass das Modul der Anforderung „194 Watt“ widerspricht. In der Umgangssprache würde man unter dem Begriff „Positivsortierung“ etwas anderes verstehen. Man darf sich davon nicht täuschen lassen.

In Verträgen zwischen Lieferanten und Käufern kann man übrigens auch ein anderes Vorgehen definieren als die Norm, die ja sowieso nur für Europa gilt und freiwillig ist. „Es ist vor allem wichtig, dass man genau festlegt, wie man misst, wie man das Ergebnis interpretiert und was die Folgen sind“, erklärt auch UL–Experte Bengt Jaeckel.