SUNICS Photovoltaik SUNICS Photovoltaik Solaranlage Informationen FAQ Ertragsdaten Impressum
Solaranlagen, Photovoltaik, Solarthermie Energieliga.de

Blog

Blog, Neuigkeiten und Meinungen in eigener Sache rund um die Photovoltaik.

Statistisches Verfahren zur Ermittlung der Anlagendegradation von Photovoltaikanlagen

31.07.2010 20:30 von sunics.de in Blog
Ein im Internet immer wieder heiß diskutiertes Thema ist die Degradation - also die Leistungsminderung - von Photovoltaikanlagen über einen längeren Betriebszeitraum.

Diese Anlagendegradation hat verschiedene Ursachen z.B. die Erniedrigung des Solarzellenwirkungsgrades (Moduldegradation), die Korossion des Glases und meiner Meinung nach in erster Linie die Verschmutzung der Module.

Die Degradation zu bestimmen, gestaltet sich schwierig, da die Leistung der Solaranlage von vielen Faktoren bestimmt wird, u.a. von der Einstrahlung und der Modultemperatur. Für eine exakte Bestimmung der Leistungsminderung müsste man die Ertragsdaten zweier identischer Tage (gleicher Sonnenstand, gleich klarer Himmel, gleiche Temperatur, gleich starker Wind,...) vergleichen können - was praktisch unmöglich ist.

Ein möglicher praktischer Ansatz zur Ermittlung der Degradation ist, eine statistische Auswertung der Ertragsdaten zu machen, denn schließlich muss sich eine mit der Zeit zunehmende Leistungsminderung der Anlage auch in den reellen Erträgen niederschlagen.

Für den Datenlogger SolarLog hat die Firma Solare Datensysteme GmbH eine statistische Auswertung der Ertragsdaten zur Ermittlung der Anlagendegradation implementiert. Diese finden Sie hier.

Um in meinem Programm SolarAnalyzer die Anlagendegradation berücksichtigen zu können, habe ich das vorgenannte Verfahren etwas weiterentwickelt.

Verfahrensbeschreibung

Mein Verfahren zur Ermittlung einer durchschnittlichen Anlagendegradation unterteilt sich in 2 Schritte.

1. Ermittlung der durchschnittlichen Top-Tageserträge für jedes Betriebsjahr

2. Berechnung einer linearen Regressionsgeraden und Bestimmung der durchschnittlichen Degradation

1. Ermittlung der durchschnittlichen Top-Tageserträge für jedes Betriebsjahr

Für die Ermittlung der durchschnittlichen Top-Tageserträge der einzelnen Betriebsjahre werden aus den Monaten Mai bis August die jeweils 4 besten Tageserträge ermittelt.

(Anm.: Es werden nur die Monate Mai bis August berücksichtigt, da in diesen Monaten i.d.R. die meisten (i.d.R. mehr als 4) (fast) wolkenlosen Tage praktisch zu erwarten sind und die Module i.d.R. komplett eisfrei sind. Es werden aus jedem dieser Monate die 4 besten Tageserträge herangezogen, um einigermaßen eine Gleichverteilung der Außentemperaturen und des Sonnenstandes für die Erträge zu gewährleisten.)

Beispiel anhand einer Solaranlage (Anlage 1) für das Jahr 2005:
MaikWh/kWpJunikWh/kWpJulikWh/kWpAugustkWh/kWp
12.5.6,9319.6.6,5517.7.6,2511.8.6,31
19.5.6,513.6.6,5213.7.5,769.8.6,24
28.5.6,5120.6.6,4527.7.5,5417.8.6,22
25.5.6,4023.6.6,2428.7.5,4829.8.5,94
Aus den 16 ermittelten Ertragswerten wird die Stichprobenstandardabweichung berechnet und Ausreißer werden aussortiert. Für das Beispiel wurden die Werte 6.93 (12.5.), 5,76 (13.7.), 5,54 (27.7.) und 5,48 (28.7.) aussortiert. Aus den verbliebenen Ertragsdaten wird der Mittelwert - also der durchschnittliche Top-Tagesertragswert für das Jahr 2005 - berechnet. Er beträgt für das Beispiel: 6,344 kWh/kWp.

Diese Berechnung wird für sämtliche Ertragsjahre durchgeführt. Für die Beispielanlage ergeben sich folgende durchschnittlichen Top-Ertragswerte:
20052006200720082009
6,344 kWh/kWp6,210 kWh/kWp6,272 kWh/kWp6,177 kWh/kWp6,281 kWh/kWp


2. Berechnung einer linearen Regressionsgeraden und Bestimmung der durchschnittlichen Degradation

Nachdem für die Jahre die durchschnittlichen Top-Ertragswerte berechnet wurden, werden mittels Linearer Regression (y=a+bx) (andere Näherungsfunktionen wurden noch nicht untersucht) die Regressionskoeffizienten (a,b) bestimmt. Für das Beispiel ergeben sich b=-0.0161 und a=6.289. Hieraus lässt sich die Degradation (bezogen auf das erste Betriebsjahr) in Prozent berechnen, mit 100*b*(1 Jahr)/a=-0,26%.

In nebenstehenden Grafiken sind für das Beispiel und weitere Anlagen die durchschnittlichen Top-Tagesertragswerte und die Regressionsgerade dargestellt.

Das beschriebene Verfahren ist in SolarAnalyzer implementiert.



PV-Anlage 1 (2005-2009)
Degradation -0,26%

PV-Anlage 2 (2007-2009)
Degradation -0,69%

PV-Anlage 3 (2006-2009)
Degradation -1,11%

PV-Anlage 4 (2006-2009)
Degradation -0,93%