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Klimasimulation – eine sprichwörtliche Zerreißprobe

In Prüfgruppe D (gesteckter Prüfling) werden die Prüflinge nach der Eingangsprüfung (D1) einer Temperaturwechselprüfung (D2) unterzogen, bei der die Temperatur definiert zwischen –40 und 85°C variiert wird. Der Wechsel von einem Temperaturniveau zum anderen – immerhin ein Temperaturunterschied von 125°C – muss innerhalb von drei Minuten erfolgen.

Gehalten wird jedes Temperaturniveau dabei für jeweils 30 Minuten, um eine homogene Temperaturverteilung in den Prüflingen zu erreichen. Diese Prüfung wird 200 Mal wiederholt. Eines der Ziele hierbei ist es, die Prüflinge hinsichtlich ihrer Fertigungstoleranzen zu überprüfen.

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Stimmen Toleranzen oder Ausdehnungskoeffizienten von Komponenten in der Praxis nicht überein, können Spannungen, Versprödungen, Risse oder Brüche auftreten. Im Anschluss an eine Sichtprüfung auf Beschädigungen wird eine 1000-stündige Feuchte-Wärme-Lagerung (D3) bei 85°C und 85% relativer Luftfeuchte durchgeführt. Die Erfahrung zeigt, dass bei hohen Temperaturen die Feuchtigkeitsaufnahme von Kunststoffen begünstigt wird. Kommen hierzu noch Vorschädigungen aus der vorangegangenen Temperatur-Wechselprüfung (D2), wird das Einlagern von Feuchtigkeit im Prüfling beschleunigt. Nach den 1000 Stunden werden Prüfungen mit verschiedenen überhöhten Spannungen durchgeführt, um die Isolationseigenschaften der Prüflinge zu testen. Bestanden ist die Prüfung, wenn keine Spannungsdurch- oder -überschläge erfolgen.

Bei der letzten Teilprüfung wird der Korrosionsschutz überprüft (D5). Hier kann als eine mögliche Prüfung der sogenannte Kesternichtest nach EN ISO 6988 durchgeführt werden. Ziel ist es, das Material auf Widerstandsfähigkeit gegenüber realistischen, korrosiven Schadstoffen zu überprüfen. Sind danach keine Beschädigungen ersichtlich, die den bestimmungsgemäßen Gebrauch beeinträchtigenden, erfolgt die Endmessung (D6) zum Vergleich mit der Anfangsmessung (D1).

Die Prüfung gilt als bestanden, wenn die Prüflinge in keiner der Zwischenprüfungen ausgefallen sind und der Durchgangswiderstand nicht mehr als 50% zur Eingangsmessung (D1) oder in Summe mehr als 5 mΩ angestiegen ist.

Eine weitere, den Kunststoff stark beanspruchende Messung wird in Prüfgruppe F der DIN EN 50521 durchgeführt. Hier werden die Prüflinge einer UV-Strahlung nach EN ISO 4892-2 ausgesetzt. Nicht-UV-beständige Materialien werden hier beschädigt - die Prüfungen werden dann nicht bestanden.

In der Prüfgruppe F werden nach der UV-Belastung weitere Prüfungen zur Entflammbarkeit durchgeführt, um auch hinsichtlich der erhöhten Brandgefahr von PV-Anlagen das Risiko zu minimieren.

Weltweit sichern Labore die Qualität

Um die PV-Komponenten für den extremen Außeneinsatz fit zu machen, betreibt Phoenix Contact zahlreiche Prüfeinrichtungen in eigenen Laboren am Firmensitz im ostwestfälischen Blomberg sowie an weiteren Produktionsstandorten in anderen Teilen der Welt (Bild 2). Die Einrichtungen dienen neben der fortlaufenden Qualitätssicherung in der Produktion im Wesentlichen zur Weiterentwicklung der Komponenten und Systeme. Um die Markteinführung neuer Produkte zu vereinfachen und zu beschleunigen, sind einige der Labore für bestimmte Zulassungen akkreditiert. Zulassungsprüfungen dürfen somit auch intern - stets unter strenger Beobachtung des jeweiligen Prüforgans - durchgeführt werden. Um zusätzlich das Langzeitverhalten der Produkte besser zu überwachen, werden diese - auch gemeinsam mit Kunden - in mehreren Freibewitterungsanlagen unter anderem in Deutschland und Südafrika untersucht (Bild 3).

Normen und Zertifikate nicht überbewerten

Normen und Zertifikate sollten allerdings auch nicht überschätzt werden. Bei Laborprüfungen handelt es sich nicht um reale Materialbelastungen, sondern lediglich um eine Möglichkeit, Produkte und ihre Eigenschaften basierend auf einheitlichen Prüfbedingungen untereinander zu vergleichen. Durch permanente Anpassung von Normen in Expertengremien wird versucht, die Aussagekraft der Zulassungsprüfungen auf einem hohen Niveau zu halten und das Verhalten von Komponenten und Produkten realitätsnah zu prüfen. Eine endgültige Aussage über die Haltbarkeit eines Produktes, das 25 Jahre im Außeneinsatz an einem beliebigen Ort auf der Welt betrieben werden soll, kann man erst nach 25 Jahren Betriebszeit tätigen.

* Andreas Beck arbeitet im Product Marketing Pluscon Solar, Field Device Connectors, bei Phoenix Contact in Blomberg.

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