Simulation und Analyse

Leistungssimulation und Verlustanalyse

Wasserfalldiagramm der Zell-zu-Modul-Verluste
© Fraunhofer ISE
Wasserfalldiagramm der Zell-zu-Modul-Verluste und -Gewinne, errechnet durch Smart-Calc.CTM

Durch präzise Computermodelle lässt sich die Leistung von Solarmodulen vorhersagen. Unsere Modelle bilden sowohl neue Modultechnologien als auch bestehende Designs ab und erlauben eine Optimierung des Modulaufbaus. Die Berechnungen können für standardisierte Laborbedingungen (STC) oder beliebige Betriebspunkte durchgeführt werden. Auf diese Weise lassen sich Modulkonzepte auch im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit im realen Betrieb bewerten.

Bei der Integration von Solarzellen in Module entstehen Verluste. Optische, geometrische und elektrische Effekte interagieren und ergeben ein Verhältnis von Zelle-zu-Modul (CTM) in Bezug auf Leistung und Effizienz. Im Betrieb unter realen Bedingungen kommen dann weitere Verlustfaktoren hinzu: Erwärmung, ungleichmäßige Beleuchtung oder Verschattung. Wir analysieren die Bandbreite der Auswirkungen verschiedener Einflussfaktoren bis zur Materialebene und bewerten das Optimierungspotenzial.

Mit Hilfe unserer Simulationen können wir Modulkonzepte oder Materialien bereits vor der Herstellung eines ersten Prototyps genau bewerten. Die softwaregestützte Entwicklung spart damit Zeit, Kosten und ermöglicht detaillierte Analysen und ganzheitliche Optimierung.

Unser Angebot für Leistungssimulation und Verlustanalyse

Leistungen

  • Systematische Analyse und Reduktion von Verlusten in gängigen und neuartigen Moduldesigns (SmartCalc.CTM - Softwaretool für CTM-Optimierung)
  • Technologiebewertung von PV-Moduldesigns und Komponenten
  • Materialcharakterisierung
  • Moduloptimierung für Schindel-, Voll- und Halbzellen sowie auch für bifaziale Module
  • Dimensionierung von Zellverbindern und anderen Komponenten
  • Multiphysikalische Modellierung von Optik, Mechanik, Elektrik, Thermie (FEM)
 

SmartCalc.CTM

Softwaretool zur schnellen und präzisen Berechnung von Cell-to-Module-Verlusten und Gewinnen für Solarmodule.

 

FEM-Simulation von PV Modulen und deren Komponenten

 

Thermo-Mechanische Simulationen

Lebenszyklusanalyse (LCA) und Bewertung des ökologischen Fußabdrucks

LCA PV Module
© Fraunhofer ISE
CO2-Emissionen von Glas-Folie- und Glas-Glas-Modulen bei einer Herstellung in China oder Deutschland

Herstellung und Betrieb von Solarmodulen hinterlassen wie jede wirtschaftliche Aktivität einen ökologischen Fußabdruck und haben einen Einfluss auf Umwelt und Ressourcenverbrauch. Wir bewerten die Umweltwirkungen von Solarmodulen über den gesamten Lebenszyklus von der Herstellung bis zum Recycling in verschiedenen Kategorien (Klima, Ressourcenverbrauch, Mensch & Gesundheit, Umweltverschmutzung).

Dazu bilden wir aktuelle Fertigungsumgebungen vom Roh-Silizium bis zum PV-Kraftwerk virtuell ab und analysieren CO2-Emission, Abfälle, Energieverbrauch und andere Faktoren. Unsere Modelle erlauben Szenarioanalysen und die Variation von Technologien. Wir untersuchen die verschiedensten umweltrelevanten Fragestellungen. Dabei betrachten wir nicht nur die Materialien oder Herstellungs- und Verwertungsprozesse, sondern vergleichen auch bspw. eine Modulproduktion in Asien mit einer Produktion in Deutschland.

Unsere Lebenszyklusanalysen ermöglichen es, den spezifischen ökologischen Fußabdruck Ihrer individuellen Modulfertigung oder Ihres Produkts zu berechnen. Hieraus können bspw. Vorteile beim Marktzugang, im Marketing oder in der Kostenstruktur der Produktion (CO2-Bepreisung) abgeleitet werden.

Wir verwenden detaillierte Modelle der PV-Modulproduktion und umfangreiche Datenbanken und können so einen virtuellen Zwilling von Produktionsumgebungen und Produkten erstellen.

Unser Angebot für Lebenszyklusanalyse (LCA) und Bewertung des ökologischen Fußabdrucks

  • Systematische Analyse der klimaschädlichen Emissionen in der Wertschöpfungskette von PV-Modulen
  • Technologiebewertung und Identifikation von Verbesserungspotenzialen
  • Gutachten zum ökologischen Fußabdruck von PV-Modulen
  • Szenarioanalysen

Geschäftspläne und Wirtschaftlichkeitsbewertung

Kostenstruktur PV-Module
© Fraunhofer ISE
Diagramm Kostenstruktur PV-Modulproduktion.

Bei neuen Anwendungen für Solarmodule steht die Frage nach einem robusten Geschäftsmodell im Vordergrund: Produktdesign, Modulproduktion, Zielmarkt und Vertrieb.

Mit detaillierten Kostenmodellen bewerten wir Modultechnologien, Verfahren zur Modulherstellung, Anlagentechnik und Produktionsabläufe und können so belastbare Aussagen zur Erstellung von Geschäftsplänen und Amortisationsrechnungen liefern.

Mit Hilfe einer ganzheitlichen techno-ökonomischen Analyse ermitteln wir Optimierungspotenziale und helfen spezifische Kosten (€/Wp; €/kWh) zu senken. Dazu ermitteln wir mittels SmartCalc.CTM die Leistung und mittels SCost die Herstellungskosten eines neuen Produktes. Dabei bilden wir nicht nur die technischen Details der Solarmodule in unseren Modellen ab, sondern auch die wirtschaftlichen Aspekte einer Produktionsumgebung: Taktzeiten, Personaleinsatz, Bruchraten, Materialverbräuche, Anlagenauslastung oder weitere wichtige Kenngrößen.

Unser Angebot für Geschäftspläne und Wirtschaftlichkeitsbewertung

Leistungen

  • Detaillierte Analyse der STC-Leistung neuer Produkte
  • Detaillierte Kostenmodelle
  • Analyse des Optimierungspotenzials der eingesetzten Technologien 
  • Bewerten der wirtschaftlichen Aspekte der Produktionsumgebung

Kontakt

Max Mittag

Contact Press / Media

Max Mittag

Moduleffizienz

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5927

Holger Neuhaus

Contact Press / Media

Dr. Holger Neuhaus

Modultechnologie

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5825