ganz interessant, finde ich. PV-Module können im worst case brennen!
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ein Grund, vom Repowering abzusehen. Die Dioden sind viel zu schlecht gekühlt, um sie an einem Wechselrichter mit Schattenmanagement zu betreiben. Neue Module haben 3 Bypassdioden in drei Gehäusen, wobei an die äußeren gleichzeitig die Anschlusskabel führen. Sie sind mit Silikon vergossen damit die Wärme ohne großen Wärmewiderstand an das Gehäuse und an das Glas abgeführt wird. Man kann es deutlich fühlen, wenn ein Modul verschattet ist: Der Bereich um die Anschlusskästen ist viel Wärmer. Hier die Kennlinie einer modernen Schottky Diode:
Ist eine Solarzelle in einem Modul völlig verschattet (Laub) fließt der Strom der anderen Substrings durch die Bypassdiode. Bei bestem Sonnenschein und guter Ausrichtung fließt dann der Impp durch die Bypassdiode des betroffenen Substrings. Im worst case können das bei einem 500W Modul mit niedriger Spannung bis zu 15A sein. Aus dem Diagram entnehme ich be warmer Diode eine Spannung von 0,35V. Das ergibt dann eine Leistung von 5,25W ). Realistisch sind 9A bei 0,3V mit 2,7W. In diesem Fall sind 3 Dioden älterer Bauart in luftgefülltem Gehäuse ohne Durchlüftung eingesetzt. Bei einer Umgebungstemperatur über 80°C kann man nicht bei nur 2,5W Verlustleistung davon ausgehen, dass es dauerhaft gut geht.
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Wobei Silikon und Glas jetzt nicht gerade gute Wärmeleiter sind, aber sicher besser als Luft. Bei der Dimensionierung und Kühlung der Bypassdioden wird leider oft gespart - die sind ja nur für den 'Ausnahmezustand'. Das ist eine echte Sicherheitslücke...
Vorn multikristalliene Zellen, hinten Folie und keine MC4 Stecker. Das gibt es heute zum Glück nicht mehr.
Ich hab mal gegoogelt. Es ist wahrscheinlich auch nicht das Silikon, das man aus dem Baumarkt kennt. Es gibt bessere Wärmeleitkunststoffe. Das Glas wird in einem Bereich von 10cm Durchmesser fühlbar wärmer. Wird wahrscheinlich duch das Silizium verteilt. Das leitet Wärme 150mal besser als Glas.
Interessant wäre wie oft sowas im Verhältnis auftritt
Hmmm - die Siliziumschicht ist extrem dünn im Verhältnis zum Glas, Bruchteile eines mm. Aber beides ist sicher besser als Luft.
@lichtquant : Ich schätze, das ist extrem selten, sonst hätten wir mehr PV-Brände. Es muß ja ein lokaler Defekt im Modul bzw. extrem punktuelle Verschattung sein + Defekt genau der entsprechenden Bypass-Diode. Eine leichte, diffuse Verschattung macht hier keine Probleme. Entweder ein größeres Blatt, dass länge Zeit auf einem Fleck klebt oder massiver Vogelkot etc. gepaart mit defekter Diode.
@deff: Die Stecker haben ja hier in diesem Fall keinerlei Anteil am Problem. In anderen Fällen sind sie aber oft das Hauptproblem.
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könnte mir auch gut vorstellen, daß bei der verkokelten Stelle, erst mit der Zeit aufgrund von Feuchtigkeitseintritt die Leiterbahn korrodiert ist, dadurch einen höheren Übergangswiderstand gebildet hat und sich quasi damit selbst auslötet, verbrennt.
Es sieht ja so aus, als ob eine Zelle im Modul betroffen war, Wenn es jetzt genug gekokelt hat und danach der Teilstring des Moduls ausfällt, was würde passieren?
ich habe mal KI dafür genutzt: "wie ist es zu erklären daß bei einem Solarmodul eine einzelne Zelle einen Hitzetod erlitten hat?"
Zusammenfassung
Eine einzelne Solarzelle kann einen Hitzetod durch einen sogenannten Hot-Spot-Effekt erleiden. Dabei wird die Zelle nicht mehr von der gesamten Modulfläche als Generator genutzt, sondern wirkt teilweise oder vollständig als Verbraucher und verheizt elektrische Leistung.
Typische Ursachen sind:
- Teilverschattung durch Laub, Schmutz, einen Kamin, eine Antenne oder Vogelkot. Eine schwach beleuchtete Zelle begrenzt den Strom des gesamten Zellstrings.
- Defekte oder gealterte Bypass-Diode. Sie soll bei Verschattung den betroffenen Zellbereich überbrücken. Fällt sie aus, kann die verschattete Zelle in starke Rückwärtsspannung geraten.
- Mikroriss oder Zellbruch. Der Strom muss dann durch eine sehr kleine Restfläche fließen; dort entsteht lokal hohe Wärme.
- Schlechte Lötstelle oder beschädigte Leiterbahn. Der erhöhte Übergangswiderstand erzeugt Wärme an einem Punkt.
- Material- oder Produktionsfehler, etwa eine fehlerhafte Zelle, ungleichmäßige Metallisierung oder Delamination.
- Feuchtigkeitseintritt und Korrosion, wodurch Widerstände und Leckströme entstehen.
- Elektrische Fehlanpassung zwischen Zellen oder Modulen, zum Beispiel nach Beschädigung oder unsachgemäßer Verschaltung.
Desweiteren kann ich mir auch vorstellen, daß die Diode erst im Nachhinein, als der String bereits weggekokelt war, gestorben ist.
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Naja, das wird der Lichtbogen gewesen sein.
Also könnte man sagen "die Luft hat gebrannt".
Das Modul ist anscheinend nicht weiter in Brand geraten.
Ursache:
Kann vieles sein.
Auch Hagel oder Stein?
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Die vermutliche Ursache wird ja im Video anschaulich beschrieben. Scheint mir durchaus plausibel und kommt in seltenen Fällen schon einmal vor.
Jeder unglückliche Defekt einer Zelle kann im Prinzip eine Überhitzung zur Folge haben. Wenn dann die zugeh. Bypass-Diode versagt, heizt der ganze String eine kleine Stelle im Modul extrem auf. Vermutlich hat der komplette Verlust der Leiterbahn dann Schlimmeres verhindert.
in diesem Fall mit Sicherheit die Diode. Sie ist so warm geworden, dass sie letztendes mechanisch getrennt wurde. Sowohl ein Blitzschlag in der Nähe als auch zu hohe Temperatur können dafür gesorgt haben, dass die Diode nicht mehr richtig sperrt. Man kann dann einen Widerstand von wenigen Ohm in Sperrichtung messen. Dann heizen die daran angeschlossenen 20 Zellen die Diode auf. Dieser Substring kann immerhin 12V bei 10A leisten. Daraufhin verglüht die Diode und hat dann gar keine Wirkung mehr. Bis da hin ist der Rest des Moduls eigentlich noch heil. Dann kommt aber ein praktisch unvermeidbarer Schatten, während der Rest des Strings noch voll beleuchtet ist. Nun ist es möglich dass ein großer Teil Spannung des restliche Strings an dieser Stelle wirksam wird.
Aber auch bei heilem Modul ist eine starke Erwärmung einer Zelle möglich, wenn sie teilverschattet ist. Zum Beispiel durch Vogeldreck. Diese Zelle würde eigentlich umgepolt werden und sperren, wenn es eine einfache Siliziumdiode wäre. Aber wenn man eine Spannungs-Strom Kennline einer Solarzelle aufnimmt, bekommt man verschiedene Kurven in Abhängigkeit der Beleuchtung. Es gibt eine Dunkelkennlinie und Hellkennlinien. Wäre die Zelle völlig verdunkelt, müsste die Spannung an der Zelle die Durchbruchspannung erreichen. Dafür reicht die Spannung des Substrings nicht aus. Aber wenn sie ein wenig beleuchtet ist, kann Strom der Hellkennlinie fließen und Wärme erzeugen. Das sind dann die HotSpots. Die schaden dem Modul meist nicht, lassen es aber schneller altern. Und sind bei alten Modulen oft anhand einer Verfärbung sichtbar
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