Studie: 34,3 Prozent der Wechselrichter für Haushalte fallen nach 15 Jahren erstmals aus

von pv magazine International

Forscher der Berner Fachhochschule haben eine Online-Umfrage durchgeführt, um die Lebensdauer (Time to Failure, TTF) von Wechselrichtern für Wohngebäude zu untersuchen. Dabei haben sie festgestellt, dass 34,3 Prozent der Geräte nach 15 Jahren zum ersten Mal ausfallen. „Ich würde sagen, dass diese Ausfallrate akzeptabel, ja sogar gut ist“, so Forscher Christof Bucher gegenüber pv magazine. „Man geht davon aus, dass der Wechselrichter einmal in der Lebensdauer einer Photovoltaik-Anlage ausgetauscht werden muss.“

Die Studie umfasst Wechselrichter von Fronius, Huawei, Kostal, SMA, Solaredge und Sputnik. Die untersuchten Geräte seien jedoch nicht repräsentativ für den aktuellen Photovoltaik-Markt, da sie vor vielen Jahren gekauft wurden, so die Wissenschaftler. Die ältesten Wechselrichter, die in dieser Studie untersucht wurden, stammen demnach aus den frühen 1990er Jahren.

Die Studie umfasst Daten von 1195 Photovoltaik-Anlagen mit 2121 Wechselrichtern und 8542 Optimierern. Der größte Teil der in diesen Anlagen verwendeten Wechselrichter hatte eine Nennleistung zwischen 10 und 15 Kilovoltampere.

„Ein großer Teil der Daten wurde mit Hilfe von Personen erhoben, die die Geschichte der Photovoltaik-Anlagen gut kennen“, so die Wissenschaftler weiter. Unvollständige, nicht auswertbare Datensätze seien gelöscht worden. Die Umfrage habe den Befragten die Möglichkeit gegeben, eigene Kommentare zu den technischen Daten hinzuzufügen.

Zur Analyse der Lebensdauer verwendete die Forschergruppe den Kaplan-Meier-Schätzer. Das statistische Verfahren dient zum Schätzen der Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Versuchsobjekt ein bestimmtes Ereignis innerhalb eines Zeitintervalls nicht eintritt. In der medizinischen Forschung wird es häufig verwendet, um den Anteil der Patienten zu berechnen, der nach einer Therapie noch lebt.

„Der Kaplan-Meier-Schätzer kann um verschiedene Einflussfaktoren bereinigt werden, zum Beispiel um das Jahr der Inbetriebnahme, den Wechselrichterhersteller oder das Nennleistungsverhältnis“, so die Forscher. Demnach berücksichtigt die Überlebenskurve, wie viele Wechselrichter im entsprechenden Betriebsjahr noch unter Beobachtung stehen. So könne man abschätzen, wann bei einem bestimmten Prozentsatz der Wechselrichter die ersten erwarteten Ausfälle auftreten. „Da jedoch für alte Wechselrichter nur wenige Daten vorliegen, steigt die Unsicherheit in der Überlebenskurve mit zunehmender Wechselrichterlebensdauer“, so die Wissenschaftler.

Die Untersuchung ergab, dass mehr als 65 Prozent der Wechselrichter bis zu ihrem 15. Betriebsjahr keine ertragsrelevanten Fehler aufwiesen. Den Wissenschaftlern zufolge hängt die Lebensdauer hauptsächlich vom Hersteller und vom Standort eines Geräts ab, wobei Installationen im Freien kürzere Lebensdauern aufweisen. Die Gesamtzuverlässigkeit eines Wechselrichters verhalte sich proportional zur Verringerung der Anzahl der leistungselektronischen Komponenten, so die Wissenschaftler. Bei Wechselrichtern mit Leistungsoptimierern tritt demnach der erste Fehler oft früher auf als bei Geräten ohne Optimierer.

„Die Wechselrichter und Optimierer in dieser Studie repräsentieren einen breiten, wenn auch nicht repräsentativen Querschnitt der Wechselrichter und Optimierer, die in Photovoltaik-Anlagen auf Gebäuden in der Schweiz und in Europa eingesetzt werden“, so die Forscher. Bei der ersten Ankündigung der Studie im Juli sagten sie, dass die Ursachen der Ausfälle und Defekte nicht genau erfasst worden seien. Die Faustregel, dass Wechselrichter etwa 15 Jahre lang störungsfrei laufen sollten, sei durch die Ergebnisse bestätigt worden, hieß es damals. Das Forschungsprojekt läuft noch bis Ende 2025 und wird auf weitere Systeme ausgeweitet.