Stromversorgungen Umweltsimulation sichert Betrieb von Photovoltaikanlagen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Photovoltaik-Anlagen sind in der Praxis vielen Beanspruchungen ausgesetzt. Wir verraten Ihnen, wie sich mithilfe von Umweltsimulationen ein langfristig zuverlässiger Betrieb der Gesamtanlage sicherstellen lässt.

Firmen zum Thema

Solarzellen in Gefahr: Ausdünstungen können bei Fotovoltaikanllagen auf Dächern landwirtschaftlicher Einrichtungen massive Korrosion verursachen - dank Umweltsimulation lassen sich Schwachstellen erkennen
Solarzellen in Gefahr: Ausdünstungen können bei Fotovoltaikanllagen auf Dächern landwirtschaftlicher Einrichtungen massive Korrosion verursachen - dank Umweltsimulation lassen sich Schwachstellen erkennen

Photovoltaik-Anlagen werden immer beliebter - um sie allerdings alltagstauglich zu machen, muss die Solarzelle in eine umfangreiche Peripherie integriert werden. Dabei kommt es auf jede einzelne Komponente an - denn im Extremfall kann sie sogar den Totalausfall der gesamten Anlage bewirken. Gefragt ist deshalb eine elektrisch und mechanisch robuste Anlage, die auch unter ungünstigen Umweltbedingungen zuverlässig funktioniert.

Konkret heißt das, die Anlage muss unter Umwelteinflüssen wie Staub, Feuchtigkeit, korrosive Gasen, Salz in der Luft und Vibrationen lanfristig zuverlässig funktionieren. Um dies sicherzustellen, muss die gesamte Kette von der Herstellung der einzelnen Komponenten bis zur anschlussfertigen Anlage entsprechend qualifiziert sein.

So ist beispielsweise in den letzten Jahren ein starker Trend zur Nutzung von Dachflächen auf landwirtschaftlichen Einrichtungen zu verzeichnen. Damit geraten die PV-Anlagen in den Einflussbereich von Ausdünstungen, die eine massive korrosive Wirkung auslösen, insbesondere Ammoniak als Zerfallsprodukt von Biomasse und verschiedene Schwefelverbindungen in Kombination mit Feuchte. Daraus resultierende korrosive Schädigungen haben bei PV-Anlagen in stark landwirtschaftlich genutzten Gebieten bereits zu zahlreichen Störungen und Ausfällen geführt. Eine entsprechend robuste Ausführung der Anlage hilft, solche Störfälle zu verhindern. Mithilfe der Umweltsimulation lassen sich die Schwachstellen erkennen.

Die Umweltsimulation stellt unter Laborbedingungen die Belastungen im realen Betrieb nach. Dabei sollen die realen Bedingungen möglichst wirklichkeitsnah abgebildet werden. Gleichzeitig muss über eine entsprechend hohe Intensität der Belastung ein Zeitraffer-Effekt bewirken. Für viele Anwendungen gibt es bereits standardisierte Vorgaben für die Testabläufe, im Einzelfall werden die Testbedingungen hinsichtlich ihrer Abläufe und ihrer Prüfschärfe angepasst. Dazu müssen zunächst die zu erwartenden Anforderungen und Belastungen erkannt und erfasst werden, etwa die geplante Betriebsdauer, der geografische Einsatzort mit seinen klimatischen und umweltspezifischen Belastungen, Transport zum und Montage am Einsatzort sowie weitere kritische Betriebsbedingungen.

Daraus resultiert eine Kombination aus simultanen und sequentiellen Tests. Bei der Prüfung an Komponenten für PV-Anlagen ist oft der elektrische Betrieb während der Umweltsimulationsverfahren von besonderer Bedeutung, um eine realistische Funktionsumgebung nachzustellen. Die Auswertung der Tests liefert neben Hinweisen auf Schwachstellen auch die Daten für Lebenszeit-Prognosen. Eine konsequente Umsetzung dieser Testresultate führt zu einer Qualitätsverbesserung von Prototypen. Im folgenden Abschnitt stellen wir einige der typischen Testverfahren für PV-Komponenten vor.

Test der Einwirkungen von Schadgas

Der Schadgastest (Noxious Gas Test) steht grundsätzlich als Oberbergriff für eine Gruppe von Prüfverfahren und wird anwendungsspezifisch mit unterschiedlichen Parametern durchgeführt. In der Versuchsdurchführung kommen verschiedene Gase, Kombinationen von Gasen und angepasste Konzentrationen der Gase zum Einsatz. Eine Anpassung an die realen Belastungen ergibt sich über die Modifizierung von Temperatur und Feuchte. Bei Prüfobjekten, die im späteren Einsatz auch mit elektrischen Lasten konfrontiert werden, ist eine Überlagerung mit elektrischen Spannungen sinnvoll.

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:24215700)