Photovoltaikanlagen gewinnen in der modernen Welt zunehmend an Bedeutung, da sie eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Energiequellen anhand von Grünstrom bieten. Jedoch können die Module auch von Problemen wie dem sogenannten "Hotspot-Effekt" betroffen sein, der nicht nur die Leistungsfähigkeit der Module beeinträchtigt, sondern auch ihre Langlebigkeit und Sicherheit gefährden kann.
In diesem Artikel beleuchten wir, was ein Hotspot bei Solarmodulen genau ist, wie es zu diesem Phänomen kommt, welche Folgen damit verbunden sind und wie man sie effektiv verhindern kann.
Was ist ein Hotspot bei Solarmodulen?
Unter Hot Spots versteht man in der Photovoltaik eine überhitzte Zelle eines Solarmoduls. Diese überhitzten Bereiche können die Leistung des gesamten Moduls signifikant reduzieren und im schlimmsten Fall zu dauerhaften Schäden führen.
Der Hotspot-Effekt tritt auf, wenn bestimmte Solarzellen in einem Panel aufgrund von Verschattung, Verschmutzung oder Beschädigung weniger Licht absorbieren und somit weniger Strom selbst erzeugen. Denn produziert ein Teil des PV-Moduls mehr oder weniger Strom als der Rest des Moduls, stauen sich die Elektronen an dieser Stelle - es entsteht ein Widerstandszustand. Ein solcher Stau behindert den Stromfluss, welcher sich dann in Form von Wärme an einem “Spot” sammelt.
Ursachen für die Entstehung von Hotspots
Die Ursachen von Hotspots in Solarplatten sind vielfältig und können sowohl durch externe Einflüsse als auch durch die Beschaffenheit der Module selbst bedingt sein. Die häufigsten Ursachen haben wir hier gelistet:
- partielle Verschattung: Einzelne Zellen werden durch Laub, Schmutz oder Schnee beschattet, was zu einer verringerten Stromproduktion führt.
- Materialfehler und Beschädigungen: Schäden, die während der Installation oder durch Umwelteinflüsse wie Hagel entstehen, können Hotspots verursachen.
- Ungleiche Belichtung: Eine nicht optimale Ausrichtung der Solarmodule kann zu einer ungleichmäßigen Belichtung und somit zu Hotspots führen.
- Qualität und Installation: Mangelnde Qualität der Module oder Fehler bei der Installation können ebenfalls zu Hotspots führen.
Folgen von Hotspots
Wie bereits erwähnt können zu hohe Temperaturen das Modul schädigen. Damit gehen aber weitere Folgen und Risiken einher:
- Effizienz- und Ertragsverlust: Hotspots können die Gesamteffizienz eines Solarmoduls erheblich reduzieren, da die überhitzten Zellen weniger elektrische Energie produzieren.
- Modulbeschädigung: Langfristige Überhitzung kann zu physischen Schäden an den Solarzellen und dem umliegenden Material führen, was die Lebensdauer des Moduls verkürzt.
- Sicherheitsrisiken: In extremen Fällen können Hotspots zu einem Brandrisiko führen, besonders wenn die Überhitzung nahe an brennbaren Materialien auftritt.
- Garantieverlust: Die durch Hotspots verursachten Schäden können in einigen Fällen zum Verlust der Garantieansprüche führen, da sie oft durch äußere Einflüsse bedingt sind.
Vermeidung von Hotspots
Um Hotspots in erster Linie zu vermeiden, werden beispielsweise Bypass-Dioden in den Modulen integriert, die den Strom um die verschattete Stelle herumleiten. So werden unverschattete Modulteile nicht in ihrer Energieproduktion gestört.
Wie genau Bypass-Dioden funktionieren finden Sie hier: Bypass-Dioden
Weitere Präventionsmaßnahmen sind folgende:
- Qualitätsprüfung der Module: Vor der Installation sollten die Solarmodule sorgfältig auf Material- und Verarbeitungsfehler überprüft werden, um potenzielle Hotspot-Risiken zu minimieren.
- Überwachungssysteme und Schattenmanagement-Lösungen: Moderne Überwachungssysteme können Abweichungen in der Leistung der Solarmodule erkennen, die auf Hotspots hindeuten könnten, und ermöglichen schnelle Eingriffe. Schattenmanagement-Lösungen hingegen die Auswirkungen partieller Verschattung minimieren und der Überhitzung vorbeugen.
- Verbesserung der Belüftung: Eine bessere Belüftung und Kühlung der Solarmodule kann helfen, die Temperatur zu senken und die Entstehung von Hotspots zu verhindern.
- Regelmäßige Pv-Anlagen Wartung und Reinigung: Durch die regelmäßige Überprüfung und Reinigung der Solarmodule lassen sich Verschmutzungen und Beschädigungen frühzeitig erkennen und beheben, bevor sie zu Hotspots führen.
Außerdem reduziert eine fachgerechte Montage und Ausrichtung der Solarpanels das Risiko von Verschattungen und damit die Entstehung von Hotspots. Photovoltaik selbst installieren ist zwar möglich, aber riskanter. Denn schon bei der Planung müssen Verschattungen und mögliche Risiken geprüft werden.
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Reparatur von Hotspots
Die Reparatur von Hotspots umfasst in erster Linie den Austausch der beschädigten Zellen. Die betroffenen Zellen können anhand von Diagnosen lokalisiert werden. Beispielsweise können Thermografische Kameras die Hotspots schnell identifizieren. In betroffenen Bereichen können dann auch Schattenmanagement-Lösungen eingebaut werden, welche die Auswirkungen von partieller Verschattung minimieren und somit die Entstehung von Hotspots reduzieren können.
Fazit
Die Vermeidung und Behebung von Hotspots in Solarmodulen ist entscheidend für die Effizienz und Sicherheit von Photovoltaikanlagen. Durch sorgfältige Installation, regelmäßige Wartung und gegebenenfalls rechtzeitige Reparaturmaßnahmen lassen sich die negativen Auswirkungen von Hotspots minimieren. Eine proaktive Herangehensweise sichert die Langlebigkeit der Anlage und optimiert die Nutzung der Solarenergie, damit Sie immer den maximalen Ertrag erzielen.
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