TÜV Rheinland hat Mitte 2013 gemeinsam mit den Industriepartnern E-T-A Elektrotechnische Apparate, Eaton Industries und SMA ein zweijähriges Forschungsprojekt im Bereich der Photovoltaik gestartet. Im Rahmen des Forschungsprojektes, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird, sollen Anforderungen entwickelt werden, die sicherstellen, dass Schaltgeräte in Photovoltaikanlagen im Rahmen Ihres Lebenszyklus fehlerfrei funktionieren. Um die Sicherheit von Schaltgeräten in Photovoltaikanlagen zu gewährleisten, haben die Experten von TÜV Rheinland gemeinsam mit den oben genannten Partnern die verschiedenen Fehlerfälle und Risiken identifiziert, analysiert und hinsichtlich ihrer Auswirkung bewertet. „Die sichere Funktion von Photovoltaikkomponenten spielt eine entscheidende Rolle bei der Akzeptanz, Verbreitung aber auch bei der Rendite von Photovoltaik-Anlagen. Für Schaltgeräte, insbesondere für sogenannte Modulschalter, die in solchen Anlagen installiert sind, gibt es bislang keine hinreichend spezifischen technischen Anforderungen.“, erklärt Ralf-Martin Müller, Geschäftsfeldleiter bei TÜV Rheinland und Leiter des Projektes anlässlich der Fachmesse Intersolar 2015 in München. „In diesem Forschungsprojekt arbeiten wir daran, aus den Ergebnissen entsprechende Prüfanforderungen abzuleiten, um Herstellern von Schaltgeräten die Möglichkeit zu geben, sichere und zuverlässige Schalter und Trenner zu konstruieren und in den Verkehr zu bringen.“
Laborversuche als Basis für Ergebnisse
Für identifizierte relevante Fehlerfälle wie zum Beispiel Kurzschluss des gesamten Strings, Installationsfehler durch Verpolung der Stecker, induzierte Stoßspannung beziehungsweise Stoßstrom durch Blitzeinschlag oder asynchrones Schaltverhalten von Modulschaltern wurden deren Auswirkungen bewertet und daraus die mögliche Belastungen für Freischalteinrichtungen wie beispielsweise Rückströme, Spannungsverdopplung an den Kontakten oder transiente Überströme abgeleitet. „Auf viele der identifizierten Fehlerrisiken bieten die heute verfügbaren technischen Normen keine adäquate Lösung, da im Vergleich zu klassischen Gleichstromsystemen in Photovoltaikanlagen spezielle Fehlerfälle entstehen können.“, führt der TÜV Rheinland-Experte Ralf-Martin Müller aus. „Um die Fehlerfälle nachzubilden wurden Laborversuchsprogramme entwickelt. In den einzelnen Programmen werden die Schaltgeräte entsprechend verschiedener Prüfkriterien hinreichend belastet. Die gewonnenen Daten werden nun ausgewertet und analysiert. Im nächsten Schritt sind wir dabei, eine Prüfmethode anhand der Labor- und Messergebnisse zu definieren.“ Bei den Laborversuchen kommen Komponenten der Projektpartner zum Einsatz. Um zudem Langzeitbelastungen im Feld zu überprüfen wurden beispielsweise Dauerlastprüfungen unter verschiedenen Umwelt- und Temperatureinflüssen definiert und durchgeführt. Um die Laborversuche später wirtschaftlich vertretbar durchzuführen, wurden auch Vergleichsmessungen durchgeführt, die das Schaltverhalten bei Ein-und Ausschaltvorgängen sowohl mit einem klassischen B6 Brückengleichrichter als auch mit einer Photovoltaik-Simulatorquelle untersuchten. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich bei beiden DC-Quellen die Strom- und Spannungskennlinien ähnlich verhalten.
Erarbeitung einer Prüfspezifikation
Sobald alle Messergebnisse aus den verschiedenen Laborversuchsprogrammen vorliegen, werden diese in Form einer Spezifikation gesammelt und definiert. Die hieraus entstehende fachliche Grundlage enthält elektrische als auch mechanische Prüfungen zur Bestimmung der Einsatzmöglichkeiten und Qualifizierung, die einen zuverlässigen Betrieb der Schaltgeräte ermöglichen. Die Endergebnisse des Forschungsprojektes werden Ende 2015 erwartet und stehen dann zur Übergabe an nationale und internationale Normungsgremien zur Verfügung.
TÜV Rheinland mit weltweitem Expertennetzwerk
TÜV Rheinland ist als international führender Prüfdienstleister der Solarbranche in zahlreichen Forschungs- und Innovationsfeldern zur Nutzung von Sonnenenergie tätig. Bereits 1985 hat das Unternehmen im Labormaßstab mit der technischen Prüfung von Solarkomponenten begonnen. Das Expertennetzwerk von TÜV Rheinland für die Solarbranche umfasst Fachleute in acht Laboratorien weltweit. Als Weltmarktführer in der Prüfung und Zertifizierung von Solarsystemen betreibt TÜV Rheinland Testlabore in Bangalore (Indien), Gyeongsan (Korea), Köln (Deutschland), Osaka und Yokohama (Japan), Shanghai (China), Taichung (Taiwan) sowie in Tempe (USA). Weltweit gehören weit über 500 Hersteller von Photovoltaik-Produkten zu den Kunden des unabhängigen Prüfdienstleisters TÜV Rheinland. Die Fachleute prüfen nicht nur Module und Komponenten, sondern entwickeln auch neue Testmethoden, arbeiten an Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Nutzung von Sonnenenergie mit und begleiten international den Aufbau von Solarkraftwerken.
Laborversuche als Basis für Ergebnisse
Für identifizierte relevante Fehlerfälle wie zum Beispiel Kurzschluss des gesamten Strings, Installationsfehler durch Verpolung der Stecker, induzierte Stoßspannung beziehungsweise Stoßstrom durch Blitzeinschlag oder asynchrones Schaltverhalten von Modulschaltern wurden deren Auswirkungen bewertet und daraus die mögliche Belastungen für Freischalteinrichtungen wie beispielsweise Rückströme, Spannungsverdopplung an den Kontakten oder transiente Überströme abgeleitet. „Auf viele der identifizierten Fehlerrisiken bieten die heute verfügbaren technischen Normen keine adäquate Lösung, da im Vergleich zu klassischen Gleichstromsystemen in Photovoltaikanlagen spezielle Fehlerfälle entstehen können.“, führt der TÜV Rheinland-Experte Ralf-Martin Müller aus. „Um die Fehlerfälle nachzubilden wurden Laborversuchsprogramme entwickelt. In den einzelnen Programmen werden die Schaltgeräte entsprechend verschiedener Prüfkriterien hinreichend belastet. Die gewonnenen Daten werden nun ausgewertet und analysiert. Im nächsten Schritt sind wir dabei, eine Prüfmethode anhand der Labor- und Messergebnisse zu definieren.“ Bei den Laborversuchen kommen Komponenten der Projektpartner zum Einsatz. Um zudem Langzeitbelastungen im Feld zu überprüfen wurden beispielsweise Dauerlastprüfungen unter verschiedenen Umwelt- und Temperatureinflüssen definiert und durchgeführt. Um die Laborversuche später wirtschaftlich vertretbar durchzuführen, wurden auch Vergleichsmessungen durchgeführt, die das Schaltverhalten bei Ein-und Ausschaltvorgängen sowohl mit einem klassischen B6 Brückengleichrichter als auch mit einer Photovoltaik-Simulatorquelle untersuchten. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich bei beiden DC-Quellen die Strom- und Spannungskennlinien ähnlich verhalten.
Erarbeitung einer Prüfspezifikation
Sobald alle Messergebnisse aus den verschiedenen Laborversuchsprogrammen vorliegen, werden diese in Form einer Spezifikation gesammelt und definiert. Die hieraus entstehende fachliche Grundlage enthält elektrische als auch mechanische Prüfungen zur Bestimmung der Einsatzmöglichkeiten und Qualifizierung, die einen zuverlässigen Betrieb der Schaltgeräte ermöglichen. Die Endergebnisse des Forschungsprojektes werden Ende 2015 erwartet und stehen dann zur Übergabe an nationale und internationale Normungsgremien zur Verfügung.
TÜV Rheinland mit weltweitem Expertennetzwerk
TÜV Rheinland ist als international führender Prüfdienstleister der Solarbranche in zahlreichen Forschungs- und Innovationsfeldern zur Nutzung von Sonnenenergie tätig. Bereits 1985 hat das Unternehmen im Labormaßstab mit der technischen Prüfung von Solarkomponenten begonnen. Das Expertennetzwerk von TÜV Rheinland für die Solarbranche umfasst Fachleute in acht Laboratorien weltweit. Als Weltmarktführer in der Prüfung und Zertifizierung von Solarsystemen betreibt TÜV Rheinland Testlabore in Bangalore (Indien), Gyeongsan (Korea), Köln (Deutschland), Osaka und Yokohama (Japan), Shanghai (China), Taichung (Taiwan) sowie in Tempe (USA). Weltweit gehören weit über 500 Hersteller von Photovoltaik-Produkten zu den Kunden des unabhängigen Prüfdienstleisters TÜV Rheinland. Die Fachleute prüfen nicht nur Module und Komponenten, sondern entwickeln auch neue Testmethoden, arbeiten an Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Nutzung von Sonnenenergie mit und begleiten international den Aufbau von Solarkraftwerken.
