Du hast also festgestellt, dass dein Solarmodul nicht mehr die gewünschte Leistung bringt? Vielleicht fragst du dich nun, woran das liegen könnte. Es gibt tatsächlich eine Vielzahl von Ursachen, die dafür verantwortlich sein können.
Manche davon sind komplett normal und wurden bereits in die Planung und den Kauf deiner Solaranlage einbezogen. Andere hingegen könnten auf einen technischen Fehler hinweisen. In diesem Beitrag möchten wir dir einen Überblick über die verschiedenen Ursachen geben.
Für die besonders eiligen unter euch habe ich die wichtigsten Kernaussagen kurz und knapp zusammengefasst:
- Anzeichen für Fehlfunktion: Drei Hauptanzeichen für eine potenzielle Fehlfunktion sind keine Einspeisung, unterdimensionierte Einspeisung, und abnehmende Einspeisung.
- Ursachen für kompletten Ausfall der Einspeisung: Der Ausfall kann durch defekte Schalter, Sicherungen, Kurzschlüsse in der Anlage oder unkorrekt angeschlossene Gleichstromleitungen verursacht werden.
- Gründe für verringerte Einspeisung: Mögliche Ursachen sind fehlerhafte Installation von Wechselrichtern und Modulen, Verschattungen, Mismatch-Verluste in Modulstrings, und zu kleine Kabelquerschnitte.
- Ursachen für abnehmende Einspeisung: Faktoren können Verschmutzung, neue Verschattungen, Hot Spots, beschädigte Module, schadhafter Kabel oder Probleme mit dem Wechselrichter sein.
- Natürliche und vermeidbare Gründe für Leistungseinbußen: Die Leistung kann durch Sonneneinstrahlung variieren, oder durch vermeidbare Faktoren wie Verschmutzung, Verschattung, lockere Verbindungen oder defekte Kabel beeinträchtigt werden.
- Alterung und Degradation: Die natürliche Alterung und Degradation der Solarmodule kann über die Jahre zu einem Leistungsverlust führen.
- Elektrische und mechanische Defekte: Ausfälle von Wechselrichtern, Risse in den Solarmodulen, lose Verbindungen oder beschädigte Kabel können die Leistung der Solaranlage erheblich beeinträchtigen.
- Einsatz von Drohnen und Thermografie: Wenn herkömmliche Messungen die Ursache für Leistungsverlust nicht aufdecken können, kann Luftbildthermografie mit Drohnen hilfreich sein.
- Rückstrom-Thermografie und Elektro-Lumineszenz: Beide Methoden können eine weitere Möglichkeit zur Diagnose von Problemen mit Solarmodulen bieten, wenn andere Methoden versagen.
Was du vor der Fehlersuche wissen solltest
Eine Photovoltaik-Anlage wandelt durch direkte und indirekte Solarstrahlung Energie in Strom um. In der Nacht, wenn die Sonnenstrahlen fehlen, pausiert die Anlage naturgemäß ihre Produktion und somit auch ihre Einspeisung. Ähnliches passiert während der strahlungsarmen Tagesphasen, wie frühmorgens, spätabends oder bei Unwetter.
Während dieser Zeiten generieren die Solarmodule nur einen minimalen Stromanteil, der so gering ist, dass der Wechselrichter ihn nicht erkennt.
Dafür benötigt er nämlich eine bestimmte Mindestspannung.Die Modulwechselrichter, die von der Solaranlage mit Betriebsstrom versorgt werden, pausieren also zusammen mit der Anlage in diesen Zeiten.
3 Anzeichen, dass deine PV-Anlage möglicherweise nicht richtig funktioniert
Es gibt einige Störungen und Fehler, die bei einer Photovoltaik-Anlage auftreten können. Hier sind 3 mögliche Anzeichen dafür:
- Keine Einspeisung: Deine Anlage speist überhaupt keinen Strom ein.
- Unterdimensionierte Einspeisung: Die von deiner Anlage eingespeiste Strommenge liegt unter den erwarteten Werten oder unter der Einspeisemenge ähnlicher Anlagen in deiner Umgebung.
- Abnehmende Einspeisung: Deine Anlage beginnt mit einer angemessenen Einspeisung, die jedoch recht schnell nachlässt.
Nun wollen wir Schritt für Schritt die Ursachen für diese Fehler untersuchen.
Aber bitte beachte: Viele der folgenden Schritte sollten nur von ausgebildeten Elektrikern durchgeführt werden. Vermeide jeglichen Kontakt mit spannungsführenden Komponenten und zögere nicht, deinen Solarteur zu kontaktieren, wenn du Hilfe benötigst!
Kompletter Ausfall der Einspeisung
Stell dir vor, es ist weder dunkel noch ist ein Gewitter in Sicht – trotzdem speist deine Solaranlage nichts ins Stromnetz ein. Die Ursachen können vielfältig sein und die Fehlerbehebung kann knifflig werden. Hier sind drei typische Szenarien, wie sich der Fehler bemerkbar machen könnte:
1. Stillstehender Zähler, Wechselrichter ohne Modulspannung und Einspeiseleistung – die LEDs bleiben dunkel.
Es könnte sein, dass der Hauptschalter auf der Gleichstromseite defekt ist oder ausgeschaltet wurde. Vielleicht sind auch die Sicherungen der Modulstrings durchgebrannt.
Eine andere Möglichkeit wäre ein Kurzschluss in der Anlage durch Überspannungsableiter oder defekte oder falsch angeschlossene Module. Überprüfe auch, ob die Gleichstromleitungen korrekt am Wechselrichter angeschlossen sind.
2. Stillstehender Zähler, Wechselrichter ohne Modulspannung, aber Spannung an der Gleichstromzuleitung.
Hier könnten die Lichtverhältnisse schuld sein: Wenn die Sonneneinstrahlung zu gering ist, kann die Spannung zu niedrig werden. Andererseits könnte auch der Wechselrichter selbst defekt sein.
3. Stillstehender Zähler, Wechselrichter mit Moduleingangsspannung, aber ohne Einspeiseleistung.
Es könnte einen externen Stromausfall gegeben haben. Vielleicht hat auch der FI-Schutzschalter ausgelöst, was bei Gewitter normal ist. Aber wenn er immer wieder oder dauernd auslöst, könnte der Schalter überempfindlich sein oder der Wechselrichter liefert „fehlerhaften“ Strom.
Solltest du bei der Fehlersuche nicht weiterkommen oder der Fehler häufiger auftreten, wende dich bitte an deinen Solartechniker oder den zuständigen Netzbetreiber.
Verringerte Einspeisung
Stell dir vor, die Wetter- und Standortbedingungen für deine Photovoltaik-Anlage sind ideal und ähneln den Bedingungen anderer Anlagen in der Nähe, dennoch liefert deine Anlage weniger Leistung.
Das kann verschiedene Gründe haben:
- Die Installation der Wechselrichter und Module ist möglicherweise fehlerhaft.
- Eventuell gibt es Verschattungen, die zu Leistungsverlusten führen.
- In einem Modulstring können verschiedene Faktoren, wie Neigung, Ausrichtung oder unterschiedliche Leistungsstreuung, zu Mismatch-Verlusten führen.
- Möglicherweise sind die Kabelquerschnitte auf der Wechselrichterseite und der Solarmodulseite zu klein, was zu hohen Leistungsverlusten führen kann.
- Überprüfe auch, ob der Standort des Wechselrichters trocken, kühl und staubfrei ist und ob die Wechselrichter weit genug voneinander und von anderen Objekten entfernt sind.
Abnehmende Einspeisung
Mit der Zeit bemerkst du, dass die Leistung deiner Anlage nachlässt. Vergleichst du deine Anlage mit ähnlichen Anlagen, stellst du fest, dass die Jahreserträge jetzt deutlich voneinander abweichen.
Hier sind einige Faktoren, die du überprüfen solltest:
- Sind die Spitzenleistungen bei voller Sonneneinstrahlung niedriger als in der Vergangenheit? Wenn die maximale Einspeiseleistung bei starker Sonneneinstrahlung im Vergleich zu früher sinkt, kann das auf ein Problem hinweisen.
- Schau dir die Module an: Sind sie schmutzig oder von Schnee bedeckt?
- Sind neue Verschattungen aufgetreten oder haben sich sogenannte Hot Spots gebildet, die einen Teil des Moduls dauerhaft im Schatten lassen?
- Sind ein oder mehrere Module beschädigt? Mach eine Sichtprüfung, um nach Glasbruch oder losen Modulanschlussdosen zu suchen.
- Sind die Kabel in Ordnung? Sieh dir sie genau an, um festzustellen, ob es Schäden durch Wetter oder Nagetiere gibt.
- Prüfe auch die Verbindungsklemmen. Sitzen sie fest und sind sie korrosionsfrei?
- Achte auf den Zustand des Wechselrichters. Stelle sicher, dass die Kühlrippen sauber sind und die Lüftungsöffnungen frei von Blockaden sind. Prüfe auch, ob der Wechselrichter richtig platziert und nicht abgedeckt ist.
Eine visuelle Inspektion kann oft schon einige Probleme aufdecken und kann sogar mit einem Fernglas vom Boden aus durchgeführt werden.
Wenn diese Prüfungen jedoch keine Mängel zutage fördern, solltest du zu Messungen übergehen. Dazu benötigst du das Protokoll von der Inbetriebnahme, um die aktuellen Messwerte mit den Anfangswerten vergleichen zu können.
Die zu messenden Werte sind der Kurzschlussstrom (ISC), die Leerlaufspannung (UOC) und der Strom unter maximaler Leistung (IMPP).
Du solltest diese Werte für alle Strings messen und, wenn möglich, auch die maximale Leistung (Peakleistung) mit einem geeigneten Messgerät ermitteln. Vergleiche diese Werte dann mit denen im Inbetriebnahmeprotokoll, um eventuell defekte Module zu identifizieren.
Falls du ein Modul im Verdacht hast, bau es aus und überprüfe es. Achte dabei besonders auf die Bypass-Dioden und die Moduldose. Ist vielleicht Wasser in die Moduldose eingedrungen? Das wäre ein Hinweis darauf, dass das Modul falsch herum eingebaut wurde.
Natürliche und vermeidbare Gründe für Leistungseinbußen
Die Sonneneinstrahlung variiert natürlich je nach Tageszeit und Wetterbedingungen. Dies führt zu unterschiedlichen Leistungen deiner Photovoltaikanlage.
Einige Faktoren wie Verschmutzung oder Verschattung können jedoch vermieden werden. Es ist auch wichtig, technische Probleme wie lockere Verbindungen oder defekte Kabel zu überprüfen.
Der Wechselrichter, das Bauteil, das Solarstrom von Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, benötigt eine Mindestspannung. Ist diese nicht ausreichend, kann dies die Leistung deiner Anlage beeinflussen.
Es ist nicht ungewöhnlich, dass Wechselrichter Betriebsstörungen aufweisen. Diese Geräte sind äußerst empfindlich gegenüber externen Faktoren wie Temperaturschwankungen (insbesondere Wärme), Staub und Feuchtigkeit.
Zudem können Spannungs- oder Stromschwankungen sowohl innerhalb des Haushalts als auch von externen Quellen weitere Ursachen für Störungen darstellen.
Wenn ein Wechselrichter fehlerhaft ist, kann er sich „ausschalten“, zu spät aktivieren, zu früh deaktivieren oder nicht genug Energie in das hausinterne und/oder öffentliche Stromnetz einspeisen.
Über die Jahre können auch umliegende Bäume oder neue Gebäude Schatten auf deine Module werfen und deren Leistung beeinträchtigen. Daher ist es wichtig, die Umgebung deiner Anlage regelmäßig zu überprüfen.
Degradation und Alterung: Unvermeidbare Einflüsse auf die Solarmodulleistung
Eine weitere Ursache für den Leistungsverlust kann die Degradation oder Alterung der Solarzellen sein.
Mit der Zeit verlieren die Zellen aufgrund von Photoreaktionen im Inneren einen Teil ihrer Leistungsfähigkeit. Forschungsinstitute wie das Fraunhofer ISE arbeiten daran, die genauen Gründe für diesen Prozess zu verstehen.
Insbesondere die potenzialinduzierte Degradation (PID) ist ein interessanter Schädigungsmechanismus. Er wird durch hohe Umgebungstemperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit begünstigt und führt zu einem Leckstrom (Elektrischer Strom, der nicht zur Leitung von Strom vorgesehen ist), der die Leistung der Zellen verringert.
Allerdings ist es wichtig zu wissen, dass die PID teilweise reversibel ist und moderne Solarmodule diese Art der Degradation nahezu vollständig verhindern.
Außerdem verlieren Solarmodule mit zunehmendem Alter natürlich an Leistung.
- Für kristalline Solarmodule ist ein Leistungsverlust von 10–15 % über einen Zeitraum von etwa 20–25 Jahren normal.
- Dünnschicht-Solarmodule erleben im ersten Jahr einen hohen Verlust von bis zu 25 %, bleiben danach jedoch weitgehend konstant.
Diese Alterungsprozesse werden bereits bei der Planung und Dimensionierung der Solaranlage berücksichtigt. In den Datenblättern und Produktgarantien der Hersteller findest du hierzu meist entsprechende Angaben.
Elektrische und mechanische Defekte
Defekte, sowohl mechanisch als auch elektrisch, können ebenfalls einen starken Einfluss auf die Leistung deiner Solaranlage haben. Solche Defekte können von außen oft nicht sichtbar sein, und es kann eine gründliche Inspektion oder sogar ein Modultausch erforderlich sein, um sie zu beheben.
Ein häufiger Fehler ist der Ausfall eines oder mehrerer Wechselrichter. Diese Geräte wandeln den von den Solarzellen erzeugten Gleichstrom in für das Stromnetz nutzbaren Wechselstrom um. Wenn ein Wechselrichter nicht mehr funktioniert, kann dies die Leistung der gesamten Anlage erheblich beeinträchtigen.
Andere potenzielle Defekte könnten die Solarmodule selbst betreffen, zum Beispiel durch Risse im Glas, lose Verbindungen oder beschädigte Kabel. Auch Verschmutzungen, etwa durch Vogelkot, können die Leistung der Module reduzieren.
Was tun, wenn der Leistungsabfall immer noch nicht gefunden wurde?
Wenn herkömmliche Messungen keinen klaren Grund für den Leistungsverlust deiner Solaranlage liefern können, gibt es noch einen weiteren Weg zur Diagnose: die Luftaufnahme.
Dabei können Drohnen mit Wärmebildkameras ausgestattet werden, um nach defekten Modulen, Steckern, Kabeln und Dioden Ausschau zu halten. Dieses Verfahren wird als Thermografie bezeichnet und kann Wärmestrahlung sichtbar machen, die dem menschlichen Auge normalerweise verborgen bleibt.
Allerdings hat auch diese Methode ihre Herausforderungen und Grenzen. Beispielsweise können Reflexionen die Sensorik der Kameras stören und Risse im Glas sind nur dann sichtbar, wenn sie sich stärker erhitzen als das umgebende Glas.
Die Alternative: Rückstrom-Thermografie
Die Rückstrom-Thermografie bietet hier eine Alternative. Bei dieser Methode wird ein definierter Strom von einem externen Netzteil gegen die normale Fließrichtung in einen gesamten Modulstrang eingespeist. Der große Vorteil? Die Messung kann nachts durchgeführt werden, wenn weniger Reflexionen stören.
Elektro-Lumineszenz: Leuchtende Module
Eine weitere interessante Methode ist die Elektrolumineszenz. Bei dieser Technik leuchten die Solarmodule, da Strom durch sie hindurchgeleitet wird. Dies ermöglicht die Erkennung von Mikrorissen, allerdings nur in der Dunkelheit. Ein möglicher Nachteil ist, dass die Module für die Untersuchung ausgebaut werden müssen und die Erkennung von Defekten viel Erfahrung erfordert.
Tageslicht-Lumineszenz: Unabhängig von der Umgebungshelligkeit
2013 wurde am Solarzentrum Stuttgart das Modulprüfungsverfahren DaySy entwickelt, das unabhängig von der Umgebungshelligkeit funktioniert.
Es kombiniert Elektro-Lumineszenz- und Photolumineszenz-Messungen und kann auf diese Weise eine Vielzahl von Defekten aufdecken, darunter (Mikro-)Risse, gebrochene Zellverbinder, inaktive Zellflächen, elektrische Verluste durch Serienwiderstände, schlechtes Schwachlichtverhalten sowie spannungsinduzierte Degradation.
Wann lohnt sich der Einsatz dieser Methoden?
Diese hochtechnologischen Messmethoden sind sicherlich faszinierend, aber sie sind auch kostspielig. So liegt die Thermografie beispielsweise bei mind. 300-400 €.
Daher sind diese Methoden im privaten Bereich in der Regel nur sinnvoll, wenn herkömmliche Messmethoden nicht in der Lage waren, die Ursache für einen kontinuierlich sinkenden Stromertrag zu ermitteln.
Trotz der Kosten können sie jedoch eine wertvolle Hilfe sein, wenn du feststellen möchtest, was die Leistung deiner Solaranlage beeinträchtigt.
Fazit
Insgesamt gibt es eine Vielzahl von Faktoren, die die Leistung deiner Solaranlage beeinflussen können. Manche davon sind natürliche Einflüsse wie das Wetter und die Alterung der Module, andere können durch regelmäßige Wartung und Pflege vermieden oder zumindest minimiert werden.
Wenn du bemerkst, dass deine Anlage weniger Leistung bringt als erwartet, lohnt es sich in jedem Fall, einen Fachmann zu Rate zu ziehen.
Dieser kann die Anlage gründlich überprüfen und etwaige Defekte oder Probleme feststellen. Es ist auch empfehlenswert, deine Anlage regelmäßig selbst zu überprüfen und zu warten, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.
