Die jüngsten Hagelstürme in Europa und Nordamerika haben mehrere PV-Anlagen beschädigt und die Debatte darüber angeheizt, wie Solarstromgeneratoren vor diesen unvorhersehbaren Ereignissen geschützt werden können. Eine von niederländischen Wissenschaftlern im Jahr 2019 durchgeführte Studie ergab, dass Schäden an Solarmodulen vor allem durch Hagelkörner mit einer Größe von mindestens 3 cm verursacht werden.
Eine neue Studie aus Indien behauptet nun, dass das typische Frontglas von Solarmodulen mit einer Dicke von bis zu 3,2 mm möglicherweise nicht ausreicht, um die Module in hagelgefährdeten Gebieten zu schützen. Obwohl in der PV-Industrie überwiegend Panels mit dieser Dicke zum Einsatz kommen, sollte den Wissenschaftlern zufolge ein Frontglas von mindestens 4 mm zum Einsatz kommen.
„Hagel mit einem Durchmesser von 20 mm bis 30 mm ist für die Photovoltaik von entscheidender Bedeutung“, sagte der entsprechende Autor Nallapaneni Manoj Kumar. „Schäden hängen hauptsächlich mit der Struktur zusammen, was zu einer Verringerung der gesamten Stromerzeugung und in einigen Fällen auch zu einer Verkürzung der Betriebslebensdauer führt.“
Veröffentlicht inErneuerbare Energie,„Eine Analyse der Auswirkungen von Hagel auf die Leistung handelsüblicher Photovoltaikmodule mit unterschiedlicher Frontglasdicke“ legt nahe, dass standardisierte IEC-Haltbarkeitstests für Hagel möglicherweise nicht ausreichen, da die Prüfung von Eisbällen mit einer Größe von mehr als 25 mm nur optional ist.
Die Gruppe verglich drei PV-Module mit unterschiedlicher Dicke des Frontglases – 2,8 mm, 3,2 mm und 4 mm – bei unterschiedlichen Hagelgrößen, -gewichten und -geschwindigkeiten.
Die Analyse ergab, dass das Modul mit dem dünnsten Glas nach dem Aufprall einer 45-mm-Eiskugel 21,8 Prozent seiner Leistung verlor, das 3,2-mm-Modul 11,74 Prozent. Das dickste getestete Modul verlor nur 0,81 Prozent, nachdem es von Hagel der gleichen Größe getroffen wurde, und beim Test gegen 55-mm-Hagel verlor es 1,13 Prozent. Größere Eisbälle seien nicht getestet worden, sagten die Wissenschaftler, da sie relativ selten seien.
Der Produktionsverlust war auf Risse zurückzuführen. „Risse sind mit bloßem Auge oft nicht wahrnehmbar“, stellten die Forscher fest. „Sie können zu elektrisch getrennten Zellbereichen führen, was zu einem linearen Abfall des Kurzschlussstroms und einem erhöhten Serienwiderstand führt, was die Leistungsabgabe des Moduls verringert.“
Bei der 45-mm-Kugel waren sehr starke Risse an den 2,8-mm- und 3,2-mm-Platten sichtbar. Bei der dicksten Platte wurden beim Aufprall mit der gleichgroßen Kugel jedoch nur Mikrorisse festgestellt. „Mikrorisse können eine elektrische Trennung verursachen und einen Teil einer Zelle inaktiv machen“, erklärte das Forschungsteam.
Die Wissenschaftler stellten außerdem fest, dass bei allen drei Paneelen nach dem Einschlag von 45-mm-Hagel eine geringere Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und Nässe auftrat, also eine verminderte Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und Nässe. Das dickste Panel verlor 27,23 Prozent seines Widerstands, während das mittlere 46,81 Prozent und das dünnste 55,25 Prozent verlor.
„Der Zusammenhang zwischen Hagel und Schäden bei nahezu emissionsfreien Maßnahmen ist faszinierend, insbesondere angesichts der Wahrscheinlichkeit einer Zunahme von Hagelstürmen aufgrund des Klimawandels in den meisten Teilen Europas“, betonten sie. „Weil die Versicherer ihre Risiken kräftig kompensieren und die Modullieferanten keine Garantie gegen Hagelschäden geben, bleiben Projektbesitzer und Investoren das Risiko allein.“
