10. Juni 2018

SolbianFlex-Solarmodule im 5-Jahres-Vergleich mit herkömmlichen Glas-Solarmodulen

Solarmodule auf Dach - Vergleich Solbian und klassische Photovoltaik

Nach einem Testzeitraum von 5 Jahren können wir erstmals einen direkten Vergleich der Langzeitperformance von SolbianFlex-Modulen und Glas-Solarmodulen präsentieren.

Klassische Solarmodule sind fest, das Frontsheet ist eine 3-4mm starke Platte aus gehärtetem Glas. Diese Standardlösung hat sich mittlerweile über 70 Jahre lang bewährt und ist ohne Zweifel die beste und günstigste Möglichkeit, Solarzellen vor Umwelteinflüssen und Stößen zu schützen und gleichzeitig maximale Lichteinstrahlung zu gewährleisten.

Flexible Module können natürlich nicht mit Glas produziert werden – stattdessen kommen hier Polymere zum Einsatz. Transparente Polymer-Beschichtungen wurden lange Zeit als Ersatz für Glas erforscht, da sie deutlich leichter und unzerbrechlich sind – für jahrzehntelangen Einsatz in Solarfarmen konnten sie sich aber nie durchsetzen, da Polymere – egal welcher chemischen Zusammensetzung – immer etwas empfindlicher als einfaches Glas sein werden. In den letzten 20 Jahren erschienen einige flexible Solarmodule am Markt, primär mit Einsatz von Dünnschicht-Solarzellen (z.B. Unisolar amorphe Siliziumzellen oder Global Solar CIGS), die verglichen mit kristallinen Solarzellen jedoch nur einen sehr geringen Wirkungsgrad aufweisen. 

Widerstandsfähigkeit und Lebensdauer dieser Dünnschicht-Solarmodule werden vielfach kontrovers diskutiert. Auch von Glas-Solarmodulen – oft beworben mit Garantien von 20-30 Jahren – sind reichlich Fälle von frühzeitigen Ausfällen bekannt.

Das Produkt

Vor über zehn Jahren begann Solbian, einen anderen Weg zu gehen: Glas wurde durch spezielle Polymerfolien ersetzt, zur Energieproduktion kamen jedoch effiziente kristalline Solarzellen zum Einsatz. Diese Zellen reagieren deutlich weniger empfindlich auf Feuchtigkeit, sind aber deutlich zerbrechlicher und weniger flexibel. Zum Schutz der Zelle musste also ein spezielles Laminat und Produktionsverfahren entwickelt werden.

SolbianFlex-Module stellten also einen Spagat zwischen beiden Welten dar: Den Versuch, den hohen Wirkungsgrad von Glas-Solarmodulen mit dem geringen Gewicht und zumindest einem Teil der Flexibilität von Dünnschicht-Polymer-Modulen zu kombinieren. Diese innovativen Solarmodule waren aufgrund der kristallinen Zellen also nicht rollbar, was in den meisten Anwendungsfällen aber auch nicht erforderlich war. Durch laufende Weiterentwicklung und konstant hohe Qualität ist Solbian heute Weltmarktführer im Bereich flexibler Hochleistungsmodule, die hohe Verbreitung im maritimen Bereich und das Vertrauen großer Industrie-Kunden geben dem Konzept recht.

Bereits vor der Markteinführung wurden SolbianFlex-Module vielfach getestet, IEC-Zertifikate wurden 2011 erstellt und 2015 erneuert und das Feedback tausender zufriedener Kunden zeigt, dass das Produkt auch den Anforderungen des realen Lebens gut gewachsen ist. 

Von Beginn an war es uns dennoch ein Anliegen, die oft gestellte Frage nach einem direkten Vergleich mit klassischen Solarmodulen beantworten und mit Fakten unterlegen zu können – diese Möglichkeit gab sich 2013 in einer Kooperation mit der Ilmed Group: Unser Partner baute zu dieser Zeit einen Test-Solarpark, um verschiedene Technologien und Hersteller zu vergleichen. Vier der Module (darunter unser CP220) sollten während dieser Zeit durchgehend von einem Enphase Micro-Inverter überwacht werden. Mittlerweile sind fünf Jahre vergangen und die Ergebnisse liegen vor.

Solarmodul mit Enphase Microinverter

ENPHASE Micro-Inverter zur Überwachung der Module

Die Installation

Auf dem Dach eines historischen Gebäudes in Italien wurden vier 60-Zellen-Solarmodule installiert – Ausrichtung SSW mit 30° Neigung, von links nach rechts:

1. Isofoton ISF235: Monokristallin, 3 Bus Bar – 235 Wp

2. Jinko JKM240P-60: Polykristallin, 3 Bus Bar – 240Wp

3. Hanwha SF220-03-1P240L: Polykristallin, 3 Bus Bar – 240Wp

4. Solbianflex CP 220: Monokristallin, 2 Bus Bar – 220Wp

…hervorzuheben ist hier, dass das Solbianflex-Modul (CP-Serie, damals unser günstigstes Produkt, mittlerweile durch die deutlich leistungsfähigere SXp-Serie ersetzt) mit 220Wp nominal um ca. 8% weniger Leistung als die anderen Module besitzt – der Ertrag müsste daher theoretisch um 8% geringer ausfallen.

Das SolbianFlex-Solarmodul wurde auf ein defektes Glas-Solarmodul geklebt (am Bild einfach durch die vorne liegende Anschlussbox zu erkennen), die Installation ist also ohne Hinterlüftung und vergleichbar mit einer Decks-Installation auf einer Yacht.

Tests und Ergebnisse

Der Energie-Ertrag über den vollen Testzeitraum (12.02.2013 – 24.03.2018, das SolbianFlex-Modul befindet sich ganz rechts) ist zwar aufgrund der verschiedenen Modul-Leistungen nicht direkt vergleichbar, es zeigt sich aber, dass das SolbianFlex-Modul in diesem Zeitraum wie erwartet etwa 8% weniger Energie als das stärkste Modul geliefert hat – ein gutes Zeichen.

Enphase Microinverter - Übersicht Gesamtertrag 5 Jahre Solbian vs. Glasmodule

Energieertrag der vier Module über die Laufzeit von 5 Jahren

Noch interessanter die Abbildung des Ertrages über das letzte Quartal des Prüfzeitraumes: Das SolbianFlex-Modul hat in diesem Zeitraum mehr Energie geliefert als das Jinko-Solarmodul mit nominal 240Wp, zudem ist der Abstand auf das bisher ertragreichste Modul auf 6% geschrumpft.

Enphase Microinverter - Übersicht Ertrag letztes Quartal Solbian vs. Glasmodule

Energieertrag der Module im letzten Quartal

Die nächste Abbildung zeigt den durchschnittlichen wöchentlichen Ertrag der vier Module während des kompletten Testzeitraumes.

Solbian vs. klassische Photovoltaik - durchschnittlicher wöchentlicher Ertrag

Durchschnittlicher Ertrag pro Woche

Die Module verhalten sich hier sehr ähnlich – Unterschiede sind primär durch die unterschiedliche Leistung der Module begründet.

Eine bessere Analyse lässt die relative Leistung der Module im Vergleich zu: Verglichen mit dem leistungsfähigsten der Module (Hanwha), berechneten wir das Verhältnis der täglichen Energieausbeute der drei anderen Module zu dem Genannten. Hier die Ergebnisse:

Leistungsentwicklung Solbian vs. klassische Photovoltaik über 5 Jahre

Leistungsentwicklung der Solarmodule über den Testzeitraum

Der Ausgangspunkt hängt mit der unterschiedlichen Leistung der Module zusammen. Isofoton nennt hier 235Wp – 0,97% verglichen mit dem Hanwha-Modul sind also im Toleranzbereich. Jinko und Solbian liegen ebenfalls im erwarteten Bereich.

Deutlich interessanter ist die Änderung dieses Verhältnisses über den Testzeitraum: Während Isofoton und Solbian den Abstand zum Hanwha-Modul sogar reduzieren, nimmt die Leistung des Jinko-Moduls deutlich ab. Seit Ende 2017 produziert dieses Solarmodul weniger Energie als das SolbianFlex CP220.

Der in schwarz dargestellte Mittelwert zeigt zudem, dass das SolbianFlex-Modul den Abstand zum Hanwha-Modul schneller verringert als das Isofoton-Modul – das Solbian-Modul hat von den vier Modulen also den geringsten Leistungsverlust über 5 Jahre.

Das hat – ehrlich gesagt – selbst uns überrascht!

Neben den Daten des Micro-Inverters lässt auch die visuelle Inspektion Rückschlüsse auf den Einfluss der Zeit auf die Module zu.

SolbianFlex CP220 nach 5 Jahren

SolbianFlex CP220 nach 5 Jahren – einwandfreie Zellen, Frontsheet etwas matt

Dem SolbianFlex CP220 sind die Umwelteinflüsse von 5 Jahren deutlich anzusehen: Die Oberfläche glänzt nicht mehr so stark wie bei der Installation, ist aber noch perfekt transparent und zeigt keine Verfärbungen. Die Zellen sehen einwandfrei aus, die Anschlussbox ist etwas ausgeblichen aber voll funktionsfähig. Die Veränderungen am Modul scheinen rein optischer Natur zu sein – es ist voll funktionsfähig.

Das Hanwha-Modul, das schon während der Tests die höchste Leistung gezeigt hat, sieht ebenfalls einwandfrei aus.

Das Jinko-Modul zeigt unregelmäßige Farb-Veränderungen, die auf eine Beschädigung der Kapselung und einen möglichen Eintritt von Feuchtigkeit hinweisen.

Jinko Solarmodul nach 5 Jahren

Jinko-Solarmodul nach 5 Jahren – Feuchtigkeitseintritt, Zellverfärbung

Die monokristallinen Zellen des Isofoton-Moduls zeigen starke Oxidation an den Bus-Bars. Offensichtlich ist Feuchtigkeit ins Modul eingedrungen (hat aber die Leistung bisher nicht stark beeinflusst).

Isofoton-Solarmodul nach 5 Jahren

Isofton-Solarmodul nach 5 Jahren: Oxidation, Feuchtigkeitseintritt

Zusammenfassung, Schlussfolgerungen

SoblianFlex CP220, ein Solarmodul mit monokristallinen Siliziumzellen mit Polymer-Kapselung, wurde über fünf Jahre mit drei klassischen Glas-Solarmodulen verglichen. Jedes dieser Module wurde durch einen Enphase Microinverter überwacht.

Das Verhalten der Module über den Testzeitraum ist sehr ähnlich, der gesamte Energie-Ertrag passt zum Unterschied der Nominal-Leistung, wobei das Hanwha-Modul über den Zeitraum die meiste Energie geliefert hat.

Eine detailliertere Analyse zeigt eine Veränderung der Modulleistung über den Testzeitraum. Isofoton und Solbian schließen während dieser Zeit merkbar zum ursprünglich deutlich leistungsfähigeren Hanwha-Modul auf, während das Jinko-Modul schneller Leistung verliert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich das SolbianFlex-Modul sowohl optisch als auch bei den numerischen Ergebnissen absolut mit klassischen Glas-Modulen messen kann – die 5-Jahres-Garantie auf SolbianFlex-Module ist damit problemlos umsetzbar. Das geringere Gewicht und die Flexibilität stellen dabei in einigen Anwendungsfällen große Vorteile dar. Im Einsatz abseits von Hausdächern ist zudem der deutlich bessere Schutz vor Eintritt von Feuchtigkeit in die Module ein wichtiger Faktor.

Durch eine starke Weiterentwicklung der Solarzellen während des Testzeitraumes wäre heute auf der gleichen Fläche eine deutlich höhere Leistung möglich: SXp-Zellen könnten hier 255Wp realisieren, SR-Zellen sogar 270Wp.