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.

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