Photovoltaik Qualitätsanforderungen an PV-Materialien im Außenbereich

Autor / Redakteur: Andreas Beck * / Kristin Rinortner

In der Photovoltaik soll das Material 25 Jahre halten, weltweit einsetzbar sein und eine hohe Beständigkeit gegen die im Einsatzgebiet üblichen Umwelteinflüsse aufweisen.

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Photovoltaik im Außeneinsatz: Frühling, Sommer, Herbst und Winter – Photovoltaik-Komponenten werden permanent im Außenbereich betrieben und müssen jeder Witterung trotzen.
Photovoltaik im Außeneinsatz: Frühling, Sommer, Herbst und Winter – Photovoltaik-Komponenten werden permanent im Außenbereich betrieben und müssen jeder Witterung trotzen.
(Bilder: Phoenix Contact)

Kunststoffe, die im Außenbereich eingesetzt werden, müssen einiges aushalten. 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche und 52 Wochen im Jahr sind sie im Einsatz. Während eines Produktlebens sind sie zahlreichen – zum Teil extremen – Umwelteinflüssen ausgesetzt. Es spielt keine Rolle, ob es sich um Kabelbinder, Dichtung oder Gehäuse eines Steckverbinders handelt – alle Teile müssen zu jeder Jahreszeit ihre Aufgabe meistern.

Wenn wir uns der Sonne aussetzen, verwenden wir Sonnenschutzcreme, um uns vor UV-Strahlung zu schützen. Kunststoffe für den Außenbereich müssen diese Funktion über die Materialkomposition abdecken. Wird ein PV(Photovoltaik)-Kabel zum Beispiel mit Kabelbindern aus nicht UV-stabilem Kunststoff am Montagesystem der Anlage befestigt, wird er nach einiger Zeit versagen.

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Damit beginnt dann ein typischer Schadensverlauf an einer PV-Anlage: die Leitungen oder Steckverbinder fallen auf die Dachhaut, dort scheuern sie windbedingt hin und her, und nach einer bestimmten Zeit, wenn der Leitungsmantel durchgescheuert ist, versagt die Anlage.

Daher sollte man gelegentlich einmal vom Boden aus zwischen die Module und die Dachhaut sehen: Wenn dort Kabel oder Steckverbinder herabhängen oder gar auf der Dachhaut scheuern, sollte schnellstmöglich ein Fachmann konsultiert und der Mangel behoben werden. Wie aber kann man als PV-Nutzer oder -Planer sichergehen, dass die Komponente, die man einsetzen möchte, auch den Anforderungen entspricht (Bild 1).

Produktzulassungen – Indikatoren für Qualität

Es gibt viele tausend Kunststoffarten und -Varianten. Jede einzelne wurde meist für eine spezielle Anwendung entwickelt. Um die richtige Entscheidung für das richtige Material zu treffen, stellen die Materialexperten immer die Frage nach der erwarteten Einsatzdauer, dem Eisatzort und der Art der Beanspruchungen.

In der Photovoltaik gestaltet sich die Antwort auf diese Frage einfach und zugleich schwierig: das Material soll 25 Jahre halten, weltweit einsetzbar sein und eine hohe Beständigkeit gegen die im Einsatzgebiet üblichen Umwelteinflüsse aufweisen.

Besonders spannend ist hierbei die Frage nach den Anforderungen für den weltweiten Einsatz bei zahlreichen unterschiedlichen Umwelteinflüssen. Faktoren wie Wärme, Kälte, Feuchtigkeit und Trockenheit spielen hier eine Rolle. Einflüsse wie mechanische Belastung durch Eis, Schnee oder Wind sowie korrosive Medien wie Salzwasser, saurer Regen oder Ammoniak müssen bei der Auswahl des Kunststoffes genauso berücksichtigt werden, wie die eingangs genannte UV-Strahlung.

Der geforderte weltweite Einsatz erschwert zudem die Auswahl, da die Einflussfaktoren regional stark variieren. Regionale und internationale Normen sind hier ein weltweit anerkanntes Hilfsmittel. Sie definieren Anforderungen und schreiben Prüfverfahren vor, um Produkte und Komponenten einheitlich zu testen und für den Betrieb zuzulassen.

Ein gutes Beispiel für eine Zulassungsprüfung stellt die DIN EN 50521, „Steckverbinder für Photovoltaik-Systeme; Sicherheitsanforderungen und Prüfungen“ dar. Darin werden zum Beispiel Prüfungen für PV-Steckverbinder definiert, die in der Kategorie bis 1500 V Gleichspannung und 125 A Strombelastung betrieben werden.

Für die Zulassungsprüfungen werden baugleiche Prüflinge in verschiedene Prüfgruppen unterteilt und anschließend gemäß des vorgegebenen Prüfablaufes getestet. In der DIN EN 50521 sind besonders die Prüfgruppen D und F interessant. Hier finden Prüfungen statt, die Kunststoffe besonders fordern.

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