Besondere Qualitätsanforderungen

PV-Materialien im Außenbereich

6. Juni 2016, 10:13 Uhr | Andreas Beck, Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Frühling, Sommer, Herbst und Winter: PV-Komponenten werden permanent im Außenbereich betrieben und müssen jeder Witterung trotzen.
Frühling, Sommer, Herbst und Winter: PV-Komponenten werden permanent im Außenbereich betrieben und müssen jeder Witterung trotzen.
© Phoenix Contact

Kunststoffe im Außenbereich 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 Umwelteinflüssen ausgesetzt und müssen zu jeder Jahreszeit ihre Aufgabe erfüllen.

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-Kabel zum Beispiel mit Kabelbinder aus nicht UV-stabilem Kunststoff am Montagesystem der Anlage befestigt, so wird er nach einiger Zeit versagen. Damit beginnt dann ein typischer Schadenverlauf 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 schauen: 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 Komponenten, die man einsetzen möchte, auch den Anforderungen entsprechen (Bild 1)?

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Bild 1: An sogenannten Prüfplatten – Mustern aus verschiedenen Materialkompositionen – wird in Freibewitterung das Verhalten von Kunststoffen überwacht, um ihren möglichen Einsatz in neuen Produkten gegenüber Laborprüfungen zu verifizieren.
Bild 1: An sogenannten Prüfplatten – Mustern aus verschiedenen Materialkompositionen – wird in Freibewitterung das Verhalten von Kunststoffen überwacht, um ihren möglichen Einsatz in neuen Produkten gegenüber Laborprüfungen zu verifizieren.
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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 Einsatzort 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 zu dem 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.

 

Kleine Superhelden

Was müssen Kunststoffe in Photovoltaik-Anwendungen leisten? Wie wird entschieden, welcher Kunststoff in einem Produkt eingesetzt wird?

  • Die Basisanforderungen für die Verwendung eines Kunststoffes in einem Produkt werden in entsprechenden Zulassungsnormen des Gerätes definiert.
  • Umweltsimulationen im Labor stellen verschiedene Einflüsse wie extrem schnelle Temperaturwechsel, Feuchte, korrosive Medien oder mechanische Belastungen nach, um ein Produkt für einen Verwendungszweck zu qualifizieren.
  • Steckverbinder für PV-Anlagen müssen sich erst einer Vielzahl von Prüfungen stellen, um eine Zulassung zu erhalten, bevor sie für etwa 25 Jahre weltweit in PV-Anlagen Wind und Wetter trotzen.

  1. PV-Materialien im Außenbereich
  2. Klimasimulation – eine sprichwörtliche Zerreißprobe
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