Dünnschichtmodule für Ost-Westdächer

Schon 2009 hatte ich mich hier im Blog ausführlich zu dem Thema “Dünnschicht- oder kristallin” geäußert und versucht darzustellen, wie man als Endkunde einer Photovoltaikanlage zu einem möglichst objektiven Urteil gelangt, welche Photovoltaik – Technologie für das jeweilige Dach die Richtige sei.  Zu der damaligen Zeit wurde, getrieben von dem Preisverfall bei kristallinen Modulen, von vielen Verkäufern von Dünnschichtmodulen die Strategie verfolgt, die vermeintlichen Vorteile der Dünnschichtmodule bei Dächern mit flacher Neigung und nicht optimaler Südausrichtung hervorzuheben. Ich dachte eigentlich, das dieser Mythos durch die vielen praktischen Erfahrungen mit Dünnschichtanlagen und flach geneigten Dächern die mit kristallinen Modulen bestückt wurden inzwischen entkräftet worden sei.  Der Artikel “optimal für schwierige Dächer” in der Juli 2013 Ausgabe der Fachzeitschrift Photovoltaik zeigt allerdings, dass die gleichen Halbwahrheiten noch immer verbreitet werden. Ein Grund für einen neuen Artikel hier im Blog.

Davon abgesehen, dass der Artikel (ab Seite 22 in der Ausgabe 07-2013 der Photovoltaik) nicht wie ein Fachartikel, sondern eher wie eine Werbeschrift für den Dünnschicht Anbieter Solar Frontier daherkommt enthält er auch inhaltliche Fehler, die nicht unkommentiert bleiben können. Wie schon so oft, wird auch hier die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit von Dünnschicht Solarmodulen – in diesem Fall handelt es sich um CIS Module – dafür herangezogen einen Vorteil gegenüber kristallinen Modulen zu konstruieren. Die Module seien besonders gut für Schwachlichtverhältnisse geeignet und daher besonders auf flach geneigten Dächern oder Dächern mit Ost-West zu bevorzugen.
Um es klar zu sagen: Es ist völlig unbestritten, dass Module, die mit verschiedenen Halbleitermaterialien gefertigt werden eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit haben. Auch die Unterschiede in den Temperaturabhängigkeiten verschiedener Zelltechnologien, sind physikalische Tatsachen, jederzeit messbar und unbestritten.

Doch was besagt eigentlich die spektrale Empfindlichkeit über die Eignung einer bestimmten Zelltechnologie für eine bestimmte Montagesituation ? Besonders technisch unbedarfte Leser werden durch Artikel wie diesen gezielt in eine falsche Richtung geleitet und kommen am Ende zu dem Schluss, nur weil Ihr Dach nicht nach Süden ausgerichtet sei, sei die Dünnschichttechnologie, die für sie “bessere” Lösung. Doch was bedeutet “besser” in diesem Fall überhaupt ? Muss sich ein Investor, der ein Dach zur Verfügung hat überhaupt mit diesen technologischen Details befassen ? Muss er ein Physikstudium absolvieren um zu verstehen welche Investitionsentscheidung für ihn die Richtige ist ?

Ich möchte diese Frage ganz entschieden mit NEIN beantworten. Es gibt ganz einfache und klare Kriterien, wie man die Investition in eine Solarstromanlage auch als technischer Laie beurteilen kann. Die Ausgangsdaten sind die Größe der Dachfläche (oder der Freilandfläche) ,deren Standort,  deren Orientierung und Neigung. Möchte man nun verschiedene technologische Lösungen vergleichen, so genügt es vollkommen sich zwei Größen anzuschauen:

  1. Die in einem Jahr auf der betreffenden Fläche erzeugten kWh Strom
  2. Den Preis, den eine kWh dieses Stromes kostet (hier fließen selbstverständlich die Investitionskosten und die Betriebskosten für die Anlage ein)

Zugegeben muss man zur Ermittlung des kWh Preises noch eine Amortisationszeit festlegen. Wählt man diese Zeit für alle zu vergleichenden Technologien gleich, ergibt sich ein objektiver Vergleich, ohne dass man dafür im Detail wissen muss wie und mit welcher Technologie die geernteten kWh denn nun erzeugt wurden. Das Einzige was man benötigt, ist eine vernünftige Ertragsprognose des Anbieters.

Wenn im besagten Artikel nun stolz darauf verwiesen wird, dass CIS Module einen um bis 7,8% höheren spezifischen Energieertrag als monokristalline Module haben, welcher Nutzen steckt in dieser Aussage, wenn nicht zeitgleich betrachtet wird, wie viel “weniger” an Leistung mit der CIS Technologie montiert werden konnte und wo der Preisunterschied beider Technologien liegt ?

Die beschriebene Anlage hat Module mit einem Wirkungsgrad von 10,6%, dass heißt 106Wp pro Quadratmeter Modulfläche. Schon ein durchschnittliches kristallines Modul hat allerdings einen Wirkungsgrad von über 13,5%. also 135Wp/m².  Hochleistungsmodule erreichen inzwischen schon bis zu 200Wp/m².  Das bedeutet eine Mehrleistung auf gleicher Dachfläche von mindestens 27%, in der Regel sogar noch deutlich mehr. Die 180kWp der beschriebenen Dünnschichtanlage entsprechen also etwa 228 kWp bei einer kristallinen Anlage.  Die Anlage produzierte laut Artikel 181.000 kWh Strom im Jahr 2012. Das entspricht einem Ertrag von 1005kWh/kWp. Selbst wenn die kristalline Anlage tatsächlich einen um 8% geringeren spezifischen Ertrag hat, sind das auf gleicher Dachfläche aber immer noch 228kWp * 1005*0,92 = 210.809 kWh also rund 16 % mehr Strom.
Der Autor hingegen schreibt: “Denn Dünnschichtmodule aus Kupfer, Indium und Selen (CIS) erlauben aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften Erträge, die mit der kristallinen Technik nicht möglich sind” Hätte er an dieser Stelle noch von spezifischen Erträgen gesprochen, wäre der Satz wenigstens fachlich richtig gewesen. So entbehrt die Aussage jeder Grundlage.
Wie lässt sich bei dieser Faktenlage überhaupt noch ein Vorteil für Dünnschichtmodule konstruieren ?
Der Vorteil bestünde einzig darin, wenn die Dünnschichtanlage derart exorbitant niedrigere Investitionskosten aufgewiesen hätte, so dass man den Nachteil der geringeren Stromerzeugung durch den Vorteil eines deutlich günstigeren Strompreises pro erzeugter kWh wettgemacht hätte. Hierüber schweigt sich der Autor allerdings aus.

Hinzu kommen noch einige Aussagen in Bezug auf Teilverschattung bei kristallinen Modulen, die so längst nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen. “Durch die Serienschaltung begrenzt der Strom des schwächsten Moduls – also des Moduls, das am wenigsten Energie produziert – den Ertrag der gesamten Anlage.” Jeder moderne Wechselrichter, der ein relatives Maximum auf der Solargeneratorkennlinie vom absoluten Maximum unterscheiden kann, beherrscht es inzwischen die von Verschattung betroffenen Module durch Reduzierung der Spannung zum Durchschalten der Bypassdioden zu bringen.
Damit reduziert sich die Einspeiseleistung lediglich noch in dem Maße, in dem Module tatsächlich verschattet sind. ( Sie z.B. die Animation von SMA zur Global Peak Regelung)

Alles in allem drängt sich bei der Lektüre des Artikels der Eindruck eines verzweifelten Modulherstellers auf, dem die Argumente ausgehen seine Produkte zu vermarkten.  Von den guten Argumenten zu Beginn der Dünnschichtentwicklung, nämlich der Möglichkeit zur Erzielung eines deutlich niedrigeren Strompreises, vor allem dort, wo der Flächenverbrauch nur eine untergeordnete Rolle spielt, war keine Rede mehr. Diesem Traum haben wohl die chinesischen Produzenten von kristallinen Solarmodulen ein jähes Ende gesetzt.

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