Was ist die P.I.D. Photovoltaik
Beschreibung der Potential Induced Degradation
Das Akronym P.I.D. steht für Potential Induced Degradation und bedeutet übersetzt potentialbedingte Degradation. Der Übergang zu immer größeren Photovoltaikanlagen und damit die Verwendung von Strings mit immer höheren Spannungen hat zu negativen Spannungen an den Zellen gegenüber Erde geführt, so dass eine Polarisierung verursacht wird, die zu einem Kurzschluss und einer fortschreitenden Abschaltung der Module führt.
Dies führt zu einer erheblichen Verringerung der Leistung des gesamten Systems mit einer Verschlechterung, die bis zu 70 % erreichen kann.
Dieser Polarisationseffekt der Zellen wird durch Wirbelströme verursacht, die sich zwischen den Zellen und der mit Erde verbundenen Metalltragstruktur der Module bilden. Es besteht aus einer Migration negativer Ladungen aus den in den Photovoltaikmodulen verwendeten Materialien durch den Rahmen, der normalerweise mit der Erde verbunden ist.
Das kontinuierliche Vorhandensein von potentialinduzierter Degradation verursacht mit der Zeit eine Abflachung der IV-Kurve der Module und einen konstanten Leistungsverlust.
In Modulen mit P-Typ-Zellen ist der Effekt größer in den Zellen, die dem Minuspol des Strings am nächsten sind, während in Modulen mit N-Typ-Zellen – die eine Erdung des Pluspols erfordern – der Effekt in den Zellen am nächsten am Pluspol größer ist.
Im Gegensatz zu den anderen Verschlechterungsursachen ist die P.I.D. die einzige, die, wenn sie rechtzeitig gestoppt wird, die Wiederherstellung des Systems und damit die Wiederherstellung der Leistung der Photovoltaikanlage ermöglicht.
Die Module P.I.D. Free
oder High P.I.D. Resistance
sind nicht immun gegen P.I.D. und können bis zu 5% abbauen
Das Gesetz schreibt vor, dass ein Modul P.I.D. Free oder High P.I.D. Resistance ist, wenn es den IEC 62804-Standardtest besteht.
STANDARD
Testbedingungen:
von Leistungsverlust
P.I.D. Free
Es sind als „P.I.D. Free” oder “High P.I.D. Resistance“ diese Module zu bezeichnen, die nach einem Test einen Verlust von weniger als 5% haben und keine schwerwiegenden Mängel aufweisen.
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Es wird geschätzt, dass bei einem Leistungsverlust von 5 % aufgrund des P.I.D.-Phänomens in 20 Jahren ein wirtschaftlicher Verlust von etwa 206.320 € entsteht. Für den Fall, dass wir die APID-Geräte sofort installieren, um dem P.I.D.-Phänomen vorzubeugen, beträgt die Investition 9.280 € ohne Verlust und mit einem ROI (für APID-Kauf) von 12 Monaten.
Die Ursachen der P.I.D.
Aus welchen Gründen entwickelt sich die P.I.D.
Bei Photovoltaikanlagen, die vor 2008 installiert wurden, ist der Minuspol der Strings (bzw. Pluspol je nach Zellentyp) mit Erde verbunden. Diese Verbindung ist jedoch nicht mehr mit dem Aufbau der neuen transformatorlosen Wechselrichter-Generation (ohne Trenntransformator) kompatibel, da hierdurch ein Kurzschluss gegen Erde entstehen würde. Das bedeutet, dass die Strangspannung während des Wechselrichterbetriebs auf das Null-Masse-Potential „mittig“ geht. Wenn zwischen dem Plus und dem Minus einer Saite 700 V liegen, liegt der Pluspol der Saite bei etwa + 350 V in Bezug auf Erde, während der Minuspol bei etwa -350 V liegt; die Spannungen können aufgrund von Asymmetrien aufgrund der Konstruktion des Wechselrichters unterschiedlich sein, das Prinzip bleibt jedoch gleich.
Diese hohen Spannungen an den Polen lösen Wirbelströme aus, die durch das gesamte Modul fließen, bis hin zum photovoltaischen PID-Effekt. Wichtig zu erwähnen ist, dass die Photovoltaikmodule für positive Betriebsspannungen von 1000V DC zertifiziert sind und nicht für negative Spannungen.
Bei N-Type-Modulen (Sunpower oder BenQ der alten Generation), die den Pluspol erden müssen, ist das Problem der Austausch der Wechselrichter, da es bei den derzeit installierten Modellen nicht möglich ist, den Pluspol auf Masse zu legen: Dies ist der Grund, aus dem die PID entsteht, was zu einer Leistungsabnahme des Photovoltaikmoduls führt.
Andere Ursachen sind:
Auswirkungen der Potential Induced Degradation
Die durch das Vorhandensein des photovoltaischen PID verursachten Auswirkungen können nur eingedämmt und im Laufe der Zeit wieder absorbiert werden, wenn unverzüglich Maßnahmen ergriffen werden.
Die Verschlechterung und der Leistungsverlust des Photovoltaiksystems können den in der Entwurfsphase eines Photovoltaiksystems aufgestellten Geschäftsplan durcheinander bringen, mit sehr schwerwiegenden und exponentiellen wirtschaftlichen Folgen.
Ein italienisches Beispiel unten ist
Ein Beispiel für einen wirtschaftlichen Schaden aufgrund einer potenziell induzierten Degradation. Hier sehen wir die 1-MW-Photovoltaikanlage eines unserer italienischen Kunden, bei der die Degradation durch P.I.D., die 2012 begann, in zwei Jahren 6,69 % erreichte, mit einem wirtschaftlichen Schaden von 66.000 €. Wenn APID nicht im Jahr 2014 installiert worden wäre, hätte der Prozentsatz des Stromverlusts im Jahr 2020 -15 % erreicht, mit einem wirtschaftlichen Gesamtschaden von 525.000 €.
Die technischen Auswirkungen der Verschlechterung und des Leistungsverlusts in Photovoltaikmodulen sind im Wesentlichen zwei.
- Polarisation, die bewirkt, dass die monopoligen Photovoltaikzellen, d. h. kristalline Zellen, bei der P-Type-Technologie abgeschaltet werden.
- Bei N-Type-Modulen (bei denen der Pluspol geerdet werden muss) ist das große Problem der Austausch der Wechselrichter, da es bei den aktuellen Modellen nicht möglich ist, den Pluspol zu erden. Aus diesem Grund wird die PID ausgelöst.
Während auf den mit P.I.D. FREE oder HIGH P.I.D. RESISTANCE ein Leistungsverlust durch P.I.D. bis zu 5% möglich ist. - Elektrokorrosion des TCO, ein Phänomen, das aus dem Versäumnis resultiert, den PID-Problem zu lösen, der eine elektrochemische Reaktion zwischen Feuchtigkeit und Natrium im Inneren des Glases auslöst, das die Module bedeckt, verursacht durch Kriechströme zwischen Zellen und Erde. Der Schaden ist irreversibel und erfordert den Austausch der Module.
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APID ist ein universeller Spannungsgenerator (max. 1000 V), der für die Wiederherstellung von Modulen entwickelt wurde, die von photovoltaischer PID betroffen sind, und zur Verhinderung des Auftretens des Phänomens bei gefährdeten Anlagen. In länger installierten Anlagen gewinnt es die verlorene Leistung bis zu 100 % zurück, verhindert TCO-Korrosion und schützt neue Anlagen vor dem P.I.D.-Effekt Photovoltaik, ab dem ersten Einsatztag.
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