Um international wettbewerbsfähig zu sein, muss die deutsche Photovoltaikindustrie (PV-Industrie) die Kosten in der Modulproduktion senken und die Wirtschaftlichkeit im Betrieb von PV-Anlagen erhöhen. Herkömmliche Anschlusstechnik erfordert jedoch viel Handarbeit und bietet nur ungenügend Möglichkeiten zum Repowering. Technologien, die zunehmend vom Markt oder dem Gesetzgeber gefordert werden, wie etwa Leistungsoptimierer oder Brandabschaltungen, können so nicht in bestehende Anlagen einfließen. Neue Anschluss-Konzepte können diese Anforderungen jedoch bedienen - woraus sich auch Wettbewerbsvorteile ergeben.
Anschlusstechnik als Kostentreiber
Ein automatisiertes Anbringen herkömmlicher Anschlussdosen ist nicht wirtschaftlich, weil sie an Bändchen angebracht werden müssen, die aus dem Modul herausragen. Mit diesem arbeitsintensiven Prozess ist die Anschlusstechnik ein Kostentreiber für die Modulhersteller. Eine Technologie, die einen höheren Automatisierungsgrad in der Produktion zulässt, könnte die Wettbewerbsfähigkeit der Hersteller erhöhen.
Künftig wird auch verstärkt verlangt werden, dass Module mit intelligenter Technologie nachrüstbar sind. Angesichts der laufenden Weiterentwicklung bei elektronischen Komponenten wie Leistungsüberwachung und Leistungsoptimierer sowie gesetzlicher Anforderungen etwa zum Abschalten im Brandfall ist es sinnvoll, Solarmodule von vornherein auf ein späteres Repowering auszulegen. Außerdem muss davon ausgegangen werden, dass komplexe elektronische Schaltungen während der Soll-Lebenszeit einer Solaranlage von rund 25 Jahren ausgetauscht werden müssen. Herkömmliche Anschlussdosen setzen dem Repowering allerdings enge Grenzen, und die geschlossenen Dosen erlauben keinen einfachen Zugang zum Innenleben, falls Komponenten ausgetauscht werden müssen.
Einfaches Repowering von Modulen
Für diese Anforderungen haben die Lapp Gruppe und FPE Fischer das Anschlusssystem Epic-Solarmap-Set entwickelt. Hier lautet das Motto „Total Design Change“: Die Dose, wie sie bisher bekannt ist, wird abgeschafft und die innenliegenden Dioden kommen nach außen. Dieses „Inside-Out-“Design erlaubt es, die Anschlusskomponenten flexibel mit unterschiedlichen Dioden oder elektronischen Komponenten zu bestücken. Ein späteres Um- oder Nachrüsten an der fertigen Anlage ist mit wenig Aufwand möglich. Beschränkungen für Größe und Form neuer Komponenten, die bei herkömmlichen Dosen unvermeidlich sind, gibt es nicht - dem Repowering sind somit keine Grenzen gesetzt.Ein technologisches Nachrüsten etwa mit Leistungsoptimierern wie MPP-Tracker ist besonders deswegen interessant, weil sich solche Optimierer bei brandneuen Modulen nicht immer lohnen. Erst wenn eine unterschiedliche Degradation der Zellen und Module eingetreten ist, entfalten die Leistungsoptimierer ihr Potenzial. Gerade bei komplexen elektronischen Komponenten kann hier der Vorteil genutzt werden, dass die Preise stetig fallen.
Angelehnt an das Prinzip der flexiblen Produktionsplattformen aus der Automobilindustrie baut das Anschlusssystem auf existierenden Technologien und modularen Teilen auf. So sind die Spritzguss- und Stanzteile in der Produktion modular einsetzbar, sodass die Produktpalette auch erweitert werden kann. Die Komponenten aus witterungsbeständigem und schlagzähem Kunststoff zum Anschluss von PV-Modulen können individuell kombiniert werden, auch kundenindividuelle Lösungen für verschieden viele Strings und unterschiedliche Kabellängen sind innerhalb einer Produktionslinie möglich.
Um die Anschlusskomponenten anzubringen sind, anders als bei herkömmlichen Lösungen, keine austretenden Bändchen nötig. Das Kontaktieren erfolgt direkt an den Leiterbahnen im Modul, den Busbars. So lassen sich die standardisierten Komponenten automatisiert am Modul montieren und verschweißen. Das Anschlusssystem wird an die zuvor automatisiert freigelegten Bändchen angeschweißt. Die Anschlusspunkte werden dann nur noch mit den Dioden verschlossen - auch dieser Arbeitsschritt kann automatisiert erfolgen. Insgesamt erreicht man so einen höheren Automatisierungsgrad und damit sinkende Produktionskosten.
Das am Modul von außen erreichbare Anschlusssystem birgt nicht nur Vorteile für Modulhersteller, sondern auch für Betreiber von PV-Anlagen: Die Wartungskosten fallen niedriger aus als mit herkömmlichen Anschlussdosen und neue Entwicklungen können in eine bestehende Anlage einfließen.
Leichtzugänglich für gebäudeintegrierte PV
Bei Aufdach-, dachintegrierten und Fassaden-Anlagen erschweren die konventionell an der Rückseite montierten Anschlussdosen das Repowering, weil sie schwer zugänglich sind und oft sogar das ganze Modul demontiert werden muss. Deswegen haben die Partner die Epic-Solar-Razor-Anschlussdose entwickelt, die von der Modul-Vorderseite zugänglich ist. Bei dieser Aluminium-Anschlussdose sind die Funktionsbausteine von der Modulvorderseite zugänglich und zugleich vor Umwelteinflüssen geschützt. Funktionsbausteine wie elektronisches Abschalten einzelner Module, Leistungsüberwachung und Leistungsoptimierer sind so im Servicefall kosten- und zeitsparend austauschbar. Wartungskosten sind dadurch niedriger als bei herkömmlichen Anschlussdosen. Auch können MPP-Tracker oder neue Technologien später einfacher nachgerüstet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die PV-Module ab Werk durch den Händler oder sogar den Installateur individuell bestücken und aufrüsten lassen. Aber auch für den Produktionsprozess bietet dies Vorteile: Da die vordere und die hintere Hälfte der Dose nicht wie bei konventionellen Dosen nur geklebt sondern auch mechanisch fixiert werden, muss die Härtung der Klebeelemente nicht mehr abgewartet werden, das Modul kann ohne Unterbrechung weiter verarbeitet werden. Auch der Kontaktierungsprozess ist dank automatisiertem Schweißen durch das Solarmodul hindurch vereinfacht möglich. Der Werkstoff Aluminium reduziert zudem die thermische Belastung und erhöht gegenüber herkömmlichen Anschlussdosen aus Kunststoff die Lebensdauer um ein Vielfaches - umso mehr, da der vordere Teil der Dose ständig direkter UV-Einstrahlung unterliegt. Die Anschlussdosen sind nach Schutzklasse IP 67 wasserdicht, so entsteht keine Korrosion auf den Kontakten, die Leistungserbringung bleibt auf Dauer konstant und die Gefahr von Lichtbögen wird vermieden.
Fortschritte mit neuen Ansätzen
Die Anschlusstechnologie kann Kosten senken und die Produktivität erhöhen - in der Modulproduktion und im Betrieb von PV-Anlagen. Sie ist ein wesentlicher Ansatzpunkt, um die aktuelle Krise der deutschen und internationalen PV-Industrie zu überwinden. Wirkliche Fortschritte sind aber nur mit radikal neuen Ansätzen möglich, inkrementelle Weiterentwicklungen bringen zu große Einschränkungen mit sich und lassen große Chancen ungenutzt.
