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Umweltsimulation sichert Betrieb von Photovoltaikanlagen

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In den etablierten Prüfverfahren nach der IEC 60068 werden die Schadgase Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid, Schwefelwasserstoff, Stickoxide und Chlor angewendet. Der Test mit Ozon findet eine Anwendung in erster Linie bei der Bewertung von Polymeren in Dichtungen und Isolierstoffen.

Der Einsatz von Ammoniak als Schadgas war bisher auf wenige Ausnahmefälle wie die Prüfung von Kupferlegierungen nach DIN 50916-1 beschränkt. Ziel ist die Bewertung des Spannungsrissrisikos.

Befestigungsschrauben aus Messung im Schadgastest: Einfluss von Ammoniak und feuchte Wärme (von links nach rechts: Anlieferzustand, nach 24,72, und 240 Stunden)
Befestigungsschrauben aus Messung im Schadgastest: Einfluss von Ammoniak und feuchte Wärme (von links nach rechts: Anlieferzustand, nach 24,72, und 240 Stunden)

In den letzten Jahren hat die Nachfrage von Testabläufen an PV-Komponenten mit ammoniakhaltigen Schadgasen insbesondere in Verbindung mit Feuchte stark zugenommen.

Was Sand und Staub alles bewirken können

Ein Staubtest wird durch eine Vielzahl von Parametern beschrieben:

  • Bewegung der Partikel z.B. mit hohem Druck wie in einem Sandstrahl oder als leichter Flugstaub
  • Staubdichte,
  • Staubart, mineralisch, organisch, metallisch (Russ, Zement, Asche, Holzstaub),
  • Auswirkungen auf die Oberflächen der Proben (abrasiv, korossionsfördernd, elektrisch leitend, verbackend),
  • Korngröße und Kornverteilung,
  • Zusammensetzung einer Staubsorte oder auch die Kombination mehrerer Staubsorten,
  • Art und Richtung der Einwirkung,
  • Temperatur,
  • Feuchte,
  • Überlagerung mit elektrischer oder mechanischer Belastung während der Testdurchführung.

Es gibt keinen Staubtest, der alle Komponenten einer PV-Anlage gleichermassen abdeckt. In der Laborpraxis wird der Test nach IEC 60068 an die Besonderheiten und Erfordernisse der Probe angepasst. Die Anforderungen reichen dabei von der Bewertung der Eigenschaften einer Beschichtung, z.B. Härte und Kratzfestigkeit, bis zur Dichtigkeit von Gehäusen oder der Belastbarkeit von Stellantrieben.

Aus der Fülle der möglichen Prüfobjekte sind izwei typische Prüfobjekte:

  • Glasplatten mit Beschichtungen zur Abdeckung der Solarmodule,
  • Dichtungssysteme von Steckverbindern und Durchführungen in Gehäusen

Staubtest von bechichteten Glasplatten zum Abdecken der Solarmodule

Sand- und Staub-Test an Abdeckgläsern: In diesem Versuchsaufbau wird die Probe von unten mit dem Sand-Staub-Gemisch beschossen
Sand- und Staub-Test an Abdeckgläsern: In diesem Versuchsaufbau wird die Probe von unten mit dem Sand-Staub-Gemisch beschossen
Die Forderung nach einem minimalen Wartungsaufwand der Solaranlage stellt auch hohe Anforderungen an die Fähigkeit der Oberfläche zur Selbstreinigung. Eine ideal glatte Glasoberfläche bietet nur wenig Haftungsmöglichkeit für Verschmutzungen. Dieser Effekt wird noch durch Beschichtungen verbessert. Durch Regenwasser wird ein grosser Teil der Verschmutzungen abgewaschen. Dieser natürliche Reinigungseffekt setzt jedoch eine intakte Oberfläche voraus.

Sand- und Staub-Test an Abdeckgläsern: REM-Inspektion von Staubpartikeln
Sand- und Staub-Test an Abdeckgläsern: REM-Inspektion von Staubpartikeln

Durch Einwirkungen beim Transport und der Montage der Module wird die Oberfläche belastet und beim Einsatz sind Sandkörnern und feine Partikel eine Belastung. Auch durch abrutschenden Schnee und Eiskrusten wird eine abrasive Wirkung auf die Oberflächen verursacht. Bewertet werden u.a. die Kratzfestigkeit der Oberfläche und Kratzer im Substrat als mögliche Ausgangspunkte für Risse im Glas.

Sand und Staub-Test an Abdeckgläsern: REM-Inspektion eines Kratzers in der Oberflächenvergütung, der bis ins Glassubstrat reicht
Sand und Staub-Test an Abdeckgläsern: REM-Inspektion eines Kratzers in der Oberflächenvergütung, der bis ins Glassubstrat reicht

Staubtest von Dichtungssystemen von Steckverbindern und Durchführungen

Der Test betrifft hier in erster Linie die Dichtungssysteme von Steckverbindern und Durchführungen in Gehäusen. Der Staubtest wird auch als Bestandteil der Schutzartenprüfung durchgeführt (Test nach DIN EN 60529 IP 5K und 6k). Um die Wirksamkeit und das Alterungsverhalten von Dichtungssystemen zu bewerten, erfolgt der Test sowohl an Proben im Anlieferzustand als auch nach weiteren Alterungsverfahren wie z.b. Sonnensimulation.

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