Photovoltaik Lebensdauer- Das Wichtigste in Kürze
Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage wird von den einzelnen Komponenten beeinflusst.
- Lebensdauer: 20 bis 25. Mittlerweile 30 bis über 40 Jahre.
- Komponenten: Am längsten halten die PV-Module und das Montagesystem. Wechselrichter und Batteriespeicher müssen im Lauf der Zeit ersetzt werden.
- Verlängerung: Durch eine sachgemäße Planung und Installation sowie regelmäßige Wartung verlängert man die Lebensdauer.
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Wie lange hält eine PV-Anlage?
Im Allgemeinen hält eine PV-Anlage mindestens 20 Jahre. Der Durchschnitt für die Lebensdauer einer PV-Anlage liegt dabei zwischen 25 und 30 Jahren. Manche Anlagen erreichen eine Betriebsdauer von über 40 Jahre. Die Leistungsgarantie des Herstellers ist eine zuverlässige Quelle für die Lebensdauer einer PV-Anlage.
Wovon hängt die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage ab?
Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage hängt von der Funktionsfähigkeit ihrer Komponenten ab. Eine fachkundige Planung und Installation sowie die regelmäßige Wartung sind für eine lange Lebensdauer notwendig. Die Qualität der PV-Module, des Wechselrichters und des Batteriespeichersystems sind entscheidend für die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage. Hochwertige Produkte sind zwar kostenintensiver, halten dafür aber länger. Diese halten der Degradation besser stand.
Die Lebensdauer einer PV-Anlage wird in erster Linie durch die Degradation bestimmt, die in drei verschiedenen Formen auftreten.
Alterungsbedingte Degradation
Die alterungsbedingte Degradation bezieht sich in der Regel auf mechanische Abnutzung. Für PV-Anlagen ist eine jährliche Degradation von 0,5 Prozent zu erwarten. Somit liegt der Leistungsverlust bei rund 5 Prozent nach 10 Jahren und nach 30 Jahren bei circa 85 Prozent. Allerdings nimmt die altersbedingte Degradation im Laufe der Jahre zu, sodass nach 30 Jahren meist nur noch 80 Prozent der herkömmlichen Leistung erreicht werden.
Lichtinduzierte Degradation (LID) oder Anfangsdegradation
Wenn Solarmodule zum ersten Mal dem Licht ausgesetzt werden, sinkt ihr Wirkungsgrad. Am deutlichsten ist dies bei a-Si-Dünnschichtmodulen, wo die anfängliche Verschlechterung bis zu 25 Prozent betragen kann. Die schwachen Bindungen im Kristall brechen bei Lichteinwirkung (bekannt als Staebler-Wronski-Effekt), was zu Leistungsproblemen führt. Nach etwa 1.000 Stunden Lichteinwirkung stabilisiert sich der Wirkungsgrad der Zellen, da alle schwachen Bindungen in den a-Si-Zellen brechen. CIGS-Zellen hingegen haben stabilere Bindungen, was zu einer ähnlichen Degradation wie bei kristallinen Modulen führt.
Die lichtbedingte Degradation hat nur minimale Auswirkungen auf monokristalline und polykristalline PV-Module. Die Alterungsrate für monokristalline Solarzellen liegt in den ersten Tagen bei etwa 1 Prozent, während polykristalline Module mit einer Rate von etwa 2 Prozent altern.
Die Modulhersteller berücksichtigen bei der Angabe der Nennleistung sowohl von Dünnschicht- als auch von kristallinen Modulen die lichtinduzierte Degradation.
Potentialinduzierte Degradation (PID) oder spannungsinduzierte Degradation
Bei kristallinen Modulen, die mit hohen Spannungen betrieben werden, kann es zu einer potentialinduzierten Degradation kommen. Dies ist auf eine Potentialdifferenz zwischen der negativen Seite der Solarzellen und der Erde zurückzuführen, die zu einem Leckstrom entlang des Stahlrahmens führt. Infolgedessen sinkt die Systemleistung um bis zu 30 Prozent.
Die Hersteller von Solarsystemen haben das Problem erkannt und arbeiten an Lösungen.
- Bei Wechselrichtern mit Transformatoren ist der Minuspol geerdet.
- Bei transformatorlosen Wechselrichtern werden Offset-Boxen eingesetzt, die während der Nacht ein positives Potential an die Solarzellen anlegen und so die Polarisierung am Tag umkehren.
Welche Lebensdauer haben PV-Komponente?
Die Lebensdauer einer PV-Anlage wird vor allem durch die Lebensdauer der einzelnen Anlagenkomponenten bestimmt. Dabei spielt die Qualität der einzelnen Komponenten eine wesentliche Rolle. Auch ist es wichtig, dass alle Komponenten aufeinander abgestimmt sind.
PV-Module
PV-Module haben eine lange Lebensdauer und erzeugen jahrzehntelang problemlos Strom. Es ist jedoch zu beachten, dass die Leistung der Module mit der Zeit abnimmt. Im Allgemeinen haben die meisten PV-Module eine jährliche Degradation von circa 0,3 Prozent.
Ein Qualitätsmerkmal von PV-Modulen ist die Leistungsgarantie. Hersteller von PV-Modulen gewähren eine Leistungsgarantie von mindestens 10 Jahren. Hochwertige PV-Module haben eine Leistungsgarantie von 25 bis 30 Jahren. Zu Beginn werden oft 97 Prozent der Nennleistung garantiert. Die versprochene Leistung nimmt jedoch jedes Jahr ab. Nach 10 Jahren werden in der Regel noch 90 Prozent der Nennleistung garantiert, nach 25 Jahren nur noch 80 bis 85 % der Nennleistung.
Wechselrichter
Die Lebensdauer eines Wechselrichters beträgt durchschnittlich 15 Jahre. Die hohe elektrische Belastung der Schaltkreise macht die Wechselrichter störanfällig, so dass sie einmal während der Lebensdauer einer PV-Anlage ausgetauscht werden müssen. Durch den Einsatz gut verschalteter Module und hochwertiger Wechselrichter kann die Lebensdauer der Wechselrichter jedoch deutlich erhöht werden und liegt bei 20 Jahren und mehr.
Wechselrichter haben in der Regel eine fünfjährige Produktgarantie, die jedoch gegen eine Gebühr verlängert werden kann. Eine Garantieverlängerung ist allerdings in den meisten Fällen nicht sinnvoll. Hochwertige Wechselrichter gewähren eine Garantie von 15 bis 20 Jahren.
Montagesystem
Photovoltaik-Montagesysteme werden entweder aus rostfreiem Edelstahl oder Aluminium hergestellt. Diese Systeme sind sehr langlebig und überdauern meistens die gesamte Lebensdauer einer Photovoltaikanlage. Kleine Schäden am Montagesystem werden bei einer regelmäßigen Wartung leicht erkannt und kostengünstig repariert. Die Hersteller von Montagesystemen bieten in der Regel eine zehnjährige Produktgarantie.
PV-Speicher
Die Lebensdauer eines PV-Speichers liegt bei 10 bis 20 Jahre, je nach Art der Batterie und Anzahl der jährlichen Ladezyklen. Neuere Batteriespeicher erreichen bereits eine Lebensdauer von 30 Jahren.
- Blei-Säure-Batterien haben eine nutzbare Kapazität von 50 bis 60 Prozent. Der Elektrolyt wird während des Ladens und Entladens verbraucht. Die Entladungstiefe nimmt mit der Zeit ab. Sie verkraften durchschnittlich 1.500 bis 2.000 Ladezyklen, bei neueren Modellen sogar 4.000. Die Lebensdauer liegt je nach Modell zwischen 10 und 20 Jahren. Dafür sind sie kostengünstiger.
- Lithium-Ionen-Batterien haben eine nutzbare Kapazität von 70 bis 100 Prozent. Physikalisch eine nutzbare Kapazität von 100 Prozent allerdings kaum erreichbar, so dass Versprechungen über eine hundertprozentige Kapazität mit Vorsicht zu genießen sind. Die Entladetiefe beträgt etwa 90 Prozent. Diese Batterien verkraften etwa 5.000 bis 7.000 Ladezyklen, mit etwa 250 bis 300 Ladezyklen pro Jahr. Sie können insgesamt bis zu 30 Jahre halten. Lithium-Ionen-Batterien erfordern einen höhere Anfangsinvestition, die sich aufgrund der längeren Lebensdauer in den meisten Fällen lohnt.
Da die Lebensdauer eines PV-Speichers meist unter der einer PV-Anlage liegt, muss dieser im Laufe des Betriebs ausgetauscht werden. Trotz weiterer Investitionskosten, lohnt sich der Austausch aufgrund der steigenden Speichereffizienz und sinkenden Kosten für Speichersysteme.
Wie verlängert man die Lebensdauer einer PV-Anlage?
Um die Lebensdauer einer PV-Anlage zu verlängern, ist eine regelmäßige Wartung entscheidend. Die regelmäßige Wartung hilft, Fehler und Probleme frühzeitig zu erkennen und zu korrigieren. Häufigen Faktoren, die zu einer Verkürzung der Lebenserwartung führen, sind:
- Fehlerhafte Installation, beispielsweise in Form von
- unsachgemäßer Verkabelung oder
- Undichte Anschlussdosen
- Glasbrüche und Verschmutzungen von Solarmodulen
- Degradation der Anlagenkomponenten
Für eine möglichst lange Lebensdauer, sollte eine PV-Anlage von einem Fachunternehmen geplant und installiert werden. Mit dem untenstehenden Formular verbinden wir mit bis zu 5 regionalen Solarteuren. Durch den Preisvergleich spart man bis zu 30 Prozent der Anfangskosten.
Wie oft muss eine Photovoltaikanlage gewartet werden?
Private PV-Anlagenbesitzer sind gesetzlich nicht zur Wartung ihrer Anlage verpflichtet. Die allgemeine Empfehlung rät zur Beauftragung eines Fachbetriebs zur regelmäßigen Wartung, um die Lebensdauer der Anlage zu verlängern. Viele qualifizierte Unternehmen bieten Wartungsverträge für regelmäßige Inspektionen an.
Woran erkennt man, dass die Photovoltaikanlage Wartung braucht?
Die Hauptsaison für PV-Anlagen beginnt im März. Zwischen März und Oktober erzielt die PV-Anlage circa 80 Prozent des jährlichen Ertrags. Eigentümer sollten ihre PV-Anlage jedes Frühjahr überprüfen, um festzustellen, ob eine Reinigung oder Wartung erforderlich ist. Größere Probleme wie defekte Solarmodule oder starke Verschmutzung durch Laub, Vogelkot oder Feuerwerkskörper lassen sich in der Regel leicht erkennen.
Moderne PV-Anlagen verfügen über ein Überwachungssystem, um versteckte Schäden zu erkennen. Wenn die aktuellen Werte nicht mit den Sollwerten übereinstimmen, deutet dies auf ein Problem hin. Das Überwachungssystem warnt auch vor Problemen mit dem Batteriespeicher. Mittels Schnittstelle ist eine Fernwartung möglich.
Was gehört zur Wartung einer PV-Anlage?
Die PV-Wartung umfasst die Inspektion des gesamten PV-Anlage. Dazu gehören die Überprüfung der PV-Module, elektrische Anschlüsse, Verkabelung, Verglasung und des Wechselrichters. Hotspots, also schadhafte Bereiche, erkennt man mit Hilfe von Thermografieaufnahmen. Bei Bedarf werden Drohnen eingesetzt, um Fehler von oben zu erkennen und das Besteigen von Dächern zu vermeiden.
Welche Garantien geben Hersteller, um die Lebensdauer von PV-Anlagen zu verlängern?
Hersteller von PV-Anlagen sind an eine gesetzliche Garantiezeit von mindestens zwei Jahren gebunden. Die Verbraucherzentrale empfiehlt die Überprüfung der Installationsqualität sowie der Leistung und Effizienz der PV-Anlage bevor Ablauf der Zweijahresfrist.
Die meisten Hersteller übertreffen die gesetzliche Garantiezeit, wobei zwischen Produkt- und Leistungsgarantie zu unterscheiden ist.
- Die Produktgarantie deckt den Ausfall von Bauteilen, einschließlich Materialfehlern und Defekten. Sie liegt üblicherweise zwischen 5 und 10 Jahre.
- Die Leistungsgarantie gewährleistet die maximale jährliche Leistungserhaltung. Branchenüblich ist eine Leistungsgarantie von mindestens 90 Prozent der Nennleistung nach 10 Jahren und mindestens 80 Prozent nach 20 oder 25 Jahren.
Warum altern PV-Anlagen?
Die Alterung von PV-Anlagen wird hauptsächlich durch Degradation verursacht. Die folgenden Einflüsse tragen zur Verschlechterung bei.
- Temperaturschwankungen können die Wahrscheinlichkeit von Lötverbindungsfehlern zwischen einzelnen Zellen erhöhen, insbesondere wenn das Temperaturgefälle zwischen Sommer und Winter groß ist.
- Die Solarzellen sind in zwei Folien aus transparentem Ethylvinylacetat (EVA) eingebettet. Oben befindet sich eine Glasabdeckung und unten eine Rückseitenfolie (bei Glas-Folien-Modulen) oder eine zweite Glasscheibe (bei Glas-Glas-Modulen). Während der Laminierung wird der EVA-Kunststoff weich, fließt um die Zellen und härtet aus. Bei hoher Luftfeuchtigkeit kann er sich jedoch ablösen und eine Delamination verursachen. Infolgedessen korrodieren die Zellen schneller.
Durch UV-Strahlung wird die EVA-Folie im Laufe der Zeit gelb-braun. Dies geschieht aufgrund von Reaktionen innerhalb der Folie und zwischen dem Silizium und den Chemikalien im Glas. Die Braunfärbung ist nicht nur ein optisches Problem, sondern beeinträchtigt auch die Effizienz der Zellen. Die Zellen sind dann nicht mehr in der Lage, Licht vollständig zu absorbieren.
Wann ist eine PV-Anlage defekt?
Eine PV-Anlage gilt als defekt, wenn sie nicht mehr genügend Ertrag liefert. Dann ist eine Wartung durch ein Fachunternehmen dringend erforderlich. Moderne Systeme verfügen über Fehlerdetektoren, sodass Solarteure die Fehlerquelle schnell ausfindig machen können. In jedem Fall ist es empfehlenswert, einen Wartungsvertrag mit dem Installateur der PV-Anlage zu vereinbaren.
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