de.wedoany.com-Bericht: Eine internationale Studie unter der Leitung norwegischer Wissenschaftler verglich die durch Feuchtigkeit induzierten Belastungsniveaus von schwimmenden Photovoltaikmodulen (FPV) und bodenmontierten Photovoltaikmodulen (GPV) unter verschiedenen Klimabedingungen. Das Forschungsteam nutzte mehrjährige meteorologische Daten von sieben Binnengewässern und angrenzenden Landgebieten, um Modultemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Feuchtigkeitseindringung zu simulieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die durch Feuchtigkeit induzierte Belastung über Wasserflächen nicht unbedingt schwerwiegender ist als an Land; Klimaregion und Systemdesignparameter könnten einen größeren Einfluss haben.
Die Studie umfasste die Seen Stortjärn, Erssjön und Erken in Schweden, den Almbergasjön-See in Norwegen, den Lake Washington in den USA, den Harp Lake in Kanada sowie den Lake Taupō in Neuseeland. Die Forscher analysierten Felddaten zu Lufttemperatur, relativer Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Wassertemperatur an den einzelnen Messpunkten und kombinierten diese mit ERA5-Einstrahlungsdaten. Mithilfe des Faiman-Photovoltaik-Temperaturmodells wurden Modultemperatur und Feuchtigkeitsbedingungen simuliert. Anschließend wurde der Feuchtigkeitseindringungsprozess in Glas-Glas- und Glas-Backsheet-Modulen über 25 Jahre mittels eines dreidimensionalen Finite-Elemente-Diffusionsmodells simuliert. Die Studie untersuchte auch den Einfluss von Designparametern wie der Montagehöhe der Module über der Wasseroberfläche und der Systemwärmeübertragungseffizienz auf die durch Feuchtigkeit induzierte Belastung.
Der Autor Nathan Roosloot erklärte, dies sei die erste Studie, die systematisch die durch Feuchtigkeit induzierten Belastungsniveaus über Wasser und an Land unter verschiedenen Klimabedingungen vergleiche und damit eine Wissenslücke bezüglich der feuchtigkeitsinduzierten Degradation schwimmender Photovoltaikmodule und deren Vergleich mit bodenmontierten Photovoltaikanlagen schließe. Er fügte hinzu, dass solche Studien dazu beitragen, die Zuverlässigkeit schwimmender Photovoltaikmodule zu verstehen und eine wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung spezifischer Testprotokolle und Materialauswahlstandards für schwimmende Photovoltaikanlagen zu liefern.
Die Simulationsergebnisse zeigten, dass die Umgebungs- und Modultemperaturen über Wasser und an Land ähnlich waren, mit einer absoluten durchschnittlichen Differenz von weniger als 2 Grad Celsius; die relative Luftfeuchtigkeit über der Wasseroberfläche konnte höher oder niedriger sein als an Land, wobei die absolute durchschnittliche Differenz je nach Standort bis zu 9 Prozentpunkte betragen konnte. Die täglichen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsschwankungen waren an Land größer als über Wasser, was die Forscher auf die stabilisierende Wirkung des Wasserkörpers zurückführen. Hinsichtlich des internen Feuchtigkeitsgehalts waren bodenmontierte Photovoltaikmodule in den meisten Fällen höher als schwimmende Photovoltaikmodule, wobei die durchschnittliche Konzentration um bis zu 37 % höher sein konnte. Der Einfluss des Designs schwimmender Photovoltaiksysteme auf die Feuchtigkeitseindringung war signifikanter: Eine Änderung der Montagehöhe der Module über der Wasseroberfläche konnte die durchschnittliche Feuchtigkeitskonzentration um bis zu 47 % verändern, während Unterschiede in der Systemwärmeübertragungseffizienz eine Veränderung von bis zu 42 % bewirken konnten.
Die Forscher wiesen darauf hin, dass schwimmende Photovoltaikmodule möglicherweise nicht immer spezielle Design- oder Testprotokolle für verstärkte feuchtigkeitsinduzierte Degradation benötigen. Die Studie zeige außerdem, dass die Ergebnisse von Zuverlässigkeitsstudien zu schwimmenden Photovoltaikanlagen weitgehend von der Klimaregion und dem Systemdesign abhängen, was die Übertragung von Forschungsergebnissen zwischen verschiedenen schwimmenden Photovoltaiksystemen erschwere und es schwierig mache, die „schwimmende Umgebung“ als ein einheitliches Konzept zu definieren.
Die Forschungsergebnisse wurden unter dem Titel „Comparison of humidity-induced stress levels between floating and ground-mounted photovoltaics“ in der Fachzeitschrift Solar Energy veröffentlicht. Zu den beteiligten Forschungseinrichtungen gehören das Institute for Energy Technology (Norwegen), die University of Oslo, das Norwegian Institute for Water Research, King County (USA), die University of Wisconsin-Madison, das Macalester College, die State University of New York at Oneonta, die University at Albany, die Swedish University of Agricultural Sciences, die Victoria University of Wellington (Neuseeland), das Ministry of the Environment, Conservation and Parks (Kanada), die Queen's University, die University of Saskatchewan sowie die Edmund Mach Foundation (Italien).
