{"id":53408,"date":"2013-10-03T00:00:00","date_gmt":"2013-10-02T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/politik\/lebenserwartung-von-solarmodulen-vorhersagen.html"},"modified":"2013-10-03T00:00:00","modified_gmt":"2013-10-02T22:00:00","slug":"lebenserwartung-von-solarmodulen-vorhersagen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/politik\/lebenserwartung-von-solarmodulen-vorhersagen\/","title":{"rendered":"Lebenserwartung von Solarmodulen vorhersagen"},"content":{"rendered":"

Solarmodule sind diversen Umwelteinfl\u00fcssen ausgesetzt, die \u00fcber die Jahre das Material erm\u00fcden. <\/p>\n

Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Wirkung dieser Einfl\u00fcsse langfristig berechnen l\u00e4sst. Dies erlaubt zuverl\u00e4ssige Lebensdauerprognosen.<\/p>\n

Wer in eine eigene Solaranlage auf dem Dach investiert, m\u00f6chte in der Regel langfristig davon profitieren \u2013 doch wie alt wird die Technik eigentlich? Obwohl die meisten Hersteller ihren Kunden bis zu 25 Jahre Garantie gew\u00e4hren, k\u00f6nnen sie selbst keine verl\u00e4sslichen Aussagen \u00fcber die voraussichtliche Lebensdauer treffen. Um zum Betrieb zugelassen zu werden, m\u00fcssen die Module zwar bestimmte Normen erf\u00fcllen. Dazu werden sie in verschiedenen Versuchen hohen Temperaturen oder starken mechanischen Belastungen ausgesetzt.<\/p>\n

„Die Ergebnisse sagen aber lediglich etwas \u00fcber die Robustheit eines fabrikneuen Exemplars gegen\u00fcber kurzzeitigen extremen Belastungen aus. F\u00fcr die tats\u00e4chliche Lebensdauer sind dagegen alterungsbedingte Effekte wie Materialerm\u00fcdung relevant, die erst im Laufe der Zeit auftreten“, erkl\u00e4rt Alexander Fromm vom Fraunhofer-Institut f\u00fcr Werkstoffmechanik IWM in Freiburg. Der Wissenschaftler arbeitet im Rahmen des vom BMU gef\u00f6rderten Projekts „Zuverl\u00e4ssigkeit von PV-Modulen II“ an einem neuen Verfahren, das die Lebensdauer von Solarmodulen prognostiziert. „Bei unserem zweigleisigen Prinzip kombinieren wir reale Messdaten mit einer numerischen Simulation“, so Fromm.<\/p>\n

Dazu untersuchen die Freiburger zun\u00e4chst im Feldtest, wie sich mechanische Belastungen auf die Anlage auswirken. Denn Schneelasten, Temperaturschwankungen und Windb\u00f6en erzeugen in den Modulen mechanische Spannungen beziehungsweise Dehnungen. Das f\u00fchrt langfristig zu einer Materialerm\u00fcdung. Anf\u00e4llig sind das Einbettmaterial aus Kunststoff und insbesondere die Zellverbinder \u2013 das sind d\u00fcnne B\u00e4ndchen aus Kupfer, \u00fcber die die Solarzellen miteinander verkn\u00fcpft sind. \u00bbDas ist, als w\u00fcrden sie eine B\u00fcroklammer immer auf und ab biegen. Irgendwann bricht sie\u00ab, erkl\u00e4rt Fromm.<\/p>\n

Schon leichter Wind bewirkt Schwingung im Modul<\/strong><\/p>\n

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Um die Einfl\u00fcsse auf das Material erfassen zu k\u00f6nnen, haben die Forscher ein komplettes Solarmodul mit Sensoren ausgestattet, die \u00fcber Widerstands\u00e4nderungen Dehnungen an der Oberfl\u00e4che von Bauteilen messen. Daraus wiederum lassen sich mechanische Spannungen im Material berechnen. Bei der Auswertung stellten Fromm und sein Team fest, dass schon leichter Wind ausreicht, um im Modul eine Schwingung zu erzeugen. Diese Schwingung ist ausgepr\u00e4gter, je h\u00f6her die Umgebungstemperatur ist.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus erh\u00f6ht sich im Laufe der Zeit die Schwingungsfrequenz, da das Kunststoffmaterial durch UV-Strahlung steifer und spr\u00f6der wird. „Die spannende Frage ist nun, wie sich diese Einfl\u00fcsse langfristig auf die Lebensdauer der Komponenten auswirken. An dieser Stelle kommt unser Simulationstool ins Spiel“, so Fromm.<\/p>\n

Dazu wird f\u00fcr das Solarmodul ein detailliertes 3D-Simulationsmodell erstellt. Auf Basis der Messergebnisse aus dem Feldtest l\u00e4sst sich dann anhand von numerischen Berechnungen ableiten, wie umweltbedingte Einfl\u00fcsse langfristig auf die Modulkomponenten wirken und welche mechanischen Spannungen im Material auftreten. \u00bbWir haben anhand der Simulation beispielsweise herausgefunden, dass die UV-bedingte Verspr\u00f6dung eine weitaus gr\u00f6\u00dfere Rolle bei der Materialerm\u00fcdung spielt als bislang angenommen\u00ab, sagt Fromm.<\/p>\n

Um die Lebensdauer eines Moduls vorhersagen zu k\u00f6nnen, kombinieren die Forscher die Messwerte aus dem Feldversuch mit bekannten Festigkeits-Kennwerten der entsprechenden Materialien. Diese Zahlen sagen aus, ab welcher Belastung das Material voraussichtlich bricht oder sich abl\u00f6st.<\/p>\n

Kein Massentest von der Stange<\/strong><\/p>\n

Das Verfahren ist ab sofort einsatzbereit. Um optimale und zuverl\u00e4ssige Prognosen zu erstellen, ben\u00f6tigen die Entwickler jedoch m\u00f6glichst detaillierte Materialkenndaten und Informationen zur Geometrie des Moduls, das getestet werden soll. „Unser Verfahren bietet keinen Massentest von der Stange, sondern wird individuell auf den jeweiligen Kunden abgestimmt“, erkl\u00e4rt Fromm. Anhand ihrer Berechnungen k\u00f6nnen die Forscher dann nicht nur Aussagen zur voraussichtlichen Lebensdauer treffen. Es lassen sich auch Verbesserungspotenziale hinsichtlich Geometrie und Material aufzeigen oder die Auswirkungen von unterschiedlichen Materialien auf die mechanischen Spannungen im Modul vorhersagen.<\/p>\n