 TÜV Rheinland entwickelt Sonnensimulator für Konzentrator-Photovoltaik-Module
TÜV Rheinland hat in seinem Solarprüfzentrum in Köln einen neuen Sonnensimulator zur Charakterisierung von Konzentrator-Photovoltaik-Modulen (CPV) in Betrieb genommen. Der Teststand wurde in knapp zweijähriger Forschungsarbeit gemeinsam mit den Expertinnen und Experten von TÜV Rheinland PTL in Arizona entwickelt. Dank des neuen Simulators können vergleichende Messungen für kommerziell genutzte CPV-Module nun wesentlich präziser vorgenommen werden.
Denn die als Normbedingung vorgesehenen 25 Grad Celsius können im Labor wesentlich präziser erzeugt und gehalten werden als im natürlichen Sonnenlicht. „Bei dem von uns entwickelten Simulator werden hochintensive Xenon-Lampen geringer Ausdehnung in die Brennebene eines parabelförmigen Spiegels gebracht. Das vom Spiegel zurückgeworfene Licht ist genauso parallel wie das Licht der Sonnenscheibe auf der Erde“, erläutert Dr. Gerhard Mathiak, der die Entwicklung des Teststands bei TÜV Rheinland verantwortet hat.
Bei TÜV Rheinland werden seit Jahrzehnten neue Photovoltaik Technologien im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten untersucht, um neue Prüfmethoden zu entwickeln. Das gilt auch für die konzentrierende Photovoltaik CPV-Module bündeln die Sonneneinstrahlung mit Linsen und Spiegeln, sodass das Licht mit ungefähr 500-facher Verstärkung auf kleine, höchsteffiziente Solarzellen trifft, die sonst nur bei Satelliten im Weltraum eingesetzt werden. Dadurch ist ein Wirkungsgrad von über 30 Prozent zu erreichen, in Einzelfällen sogar bereits von über 40 Prozent. CPV-Module müssen zwar zur Bündelung des Lichts stets nach dem Sonnenstand ausgerichtet werden, allerdings ist die Technologie in Regionen mit sehr hoher direkter Sonneneinstrahlung besonders erfolgversprechend.
Der neue Sonnensimulator von TÜV Rheinland zeichnet sich unter anderem durch seine besondere Größe aus. Der Spiegel misst 1,50 Meter mal 2,00 Meter, so dass im Labor weltweit einzigartig CPV-Module bis zu einer Größe von 1,80 Meter mal 1,40 Meter präzise vermessen werden können. Gleichzeitig verkürzt sich durch den neuen Blitzlicht-Sonnensimulator das Verfahren zur umfassenden Bauartqualifizierung nach IEC 62108 neuer CPV-Module. Die im Rahmen der Qualifizierung erforderlichen Leistungsmessungen können wesentlich schneller und besser reproduzierbar durchgeführt werden.
Für die innovative Technologie der CPV bietet TÜV Rheinland als weltweit führender Prüfdienstleister der Solarbranche die vollständige Bauartzertifizierung in seinem Prüflaboren an. Dabei kommt nun auch der neue Simulator zum Einsatz. Die Bauart- und Sicherheitsqualifizierung umfassen daneben unter anderem die Prüfung der Isolationsfestigkeit, mechanische Belastungsprüfungen, eine Hagelschlagsimulation sowie Zugprüfungen für die elektrischen Anschlüsse. Hinzu kommen eine Regensimulation und umfassende Tests in der Klimakammer mit Temperaturwechseln sowie in Feuchte-Wärme- und Feuchte-Frost-Atmosphäre zwischen -40 und +85 Grad Celsius. Auch eine fünfstündige Hot-Spot-Dauerprüfung sowie Dauertests im Freiland sind erforderlich..
Der einzigartige Blitzlicht-Sonnensimulator von TÜV Rheinland eignet sich ferner für die Messung der Kennlinien der konzentrierenden Solarzellen bei hoher Lichtintensität, um festzustellen, bei welchen Bedingungen sie größtmögliche Leistung bringen. So kann eine Fläche von fünf Zentimetern im Quadrat homogen mit 100- bis 1.500-facher Solarstrahlung beleuchtet werden. Die Entwicklung des neuen Simulators wurde vom Ministerium für Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen im Rahmen des Forschungsprojekts Kompetenzzentrum für innovative Photovoltaik Modultechnik NRW (InnoPV) gefördert.
Quelle: TÜV Rheinland AG
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