Sonnensimulator prüft Solarmodule auf Herz und Nieren
Auch Solarmodule müssen Leistungsmessungen über sich ergehen lassen. Die EU plant dafür bereits Energielabels. Ein neuer Sonnensimulator an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig übernimmt jetzt diesen Job.
Der LED-Sonnensimulator kann Module bis zu einer Größe von 140 cm x 240 cm beleuchten. Seine 26 verschiedenfarbigen LEDs decken vom UV-Licht bis zum nahen Infrarotlicht den gesamten Bereich ab, in dem Solarmodule empfindlich sind.
Foto: PTB
„Bei der Photovoltaik geht der Trend zu größeren Modulen mit höheren Qualitätsanforderungen“, erklärt Photovoltaik-Experte Stefan Riechelmann an der PTB. „Als nationales Metrologieinstitut haben wir deshalb einen Messstand entwickelt, der mit seinen Eigenschaften weltweit führend ist.“ Denn Hersteller wie auch Verbraucherinnen und Verbraucher wollen wissen, wie viel Strom ein Modul unter verschiedensten Bedingungen erzeugen kann. Je nach Modell machen langfristig schon wenige Prozente bei der Effizienz einen großen Unterschied. Schließlich geht es um Geld, Akzeptanz und Vertrauen.
Die LEDs im rundum erneuerten Sonnensimulator erzeugen mehr Spektralfarben, ein gleichmäßigeres Lichtfeld und sind in der Lage, größere Module auszuleuchten. Die PTB bietet schon lange höchstgenaue Kalibrierungen an und ist deshalb bei rund 80 % aller weltweit hergestellten Solarzellen bis hin zu kompletten Solarmodulen involviert.
Einführung von Energielabels für Solarmodule auf EU-Ebene geplant
„Die EU plant derzeit die Einführung von Energielabels ähnlich denen auf Kühlschränken oder anderen Elektrogeräten und wir sind mit unseren Messständen auf die steigende Nachfrage nach Kalibrierungen in diesem Bereich vorbereitet“, sagt Riechelmann. Ein Highlight des PTB-Simulators im wahrsten Sinne des Wortes: Dank einer doppelseitigen Lichtquelle kann man nun auch die Rückseite eines Moduls überprüfen. Dies ist bei bifazialen Solarmodulen nötig, die mit Vorder- und Rückseite Strom erzeugen.
Der Simulator ist Teil des Kompetenzzentrums für Photovoltaik in der PTB. Im dazugehörigen Solarmodultubus wird hingegen das natürliche Sonnenlicht für Tests eingefangen. Der 9 m hohe und 7 t schwere Turm lässt sich exakt auf den Einstrahlwinkel der Sonne ausrichten.
Der 7000 kg schwere und acht Meter hohe Solarmodultubus fährt der Sonne hinterher. Im Inneren werden Solarmodule montiert und können dort auf ihre elektrischen und optischen Eigenschaften hin geprüft werden.
Foto: PTB
Rückführung für die Vergleichbarkeit der Messergebnisse
In der Metrologie ist Rückführung ein Schlüsselbegriff. Mit ihr lassen sich Messergebnisse vergleichen, selbst wenn sie mithilfe von unterschiedlichen Methoden ermittelt wurden. Im Sonnensimulator der PTB kalibrierte Referenzmodule dienen dabei sozusagen als Urmeter der Photovoltaik. Mit ihnen lassen sich die in der Praxis benutzten Module vergleichen. Module, die diesen Vergleich durchlaufen haben, gelten als rückgeführt und sind miteinander vergleichbar und aussagekräftig.
Mit dem „Internationalen Tag des Lichts“ macht die UNESCO jeweils am 16. Mai auf lichtbasierte Technologien aufmerksam. Es ist zugleich der Tag, an dem 1960 der Ingenieur und Physiker Theodore H. Maiman in Malibu erstmalig erfolgreich einen Laser einsetzte.
In Braunschweig und Berlin kommt die Zeit aus Atomuhren, werden Längen auch tief in der Nanowelt gemessen, forschen die Fachleute an grundlegenden Fragen zu den physikalischen Einheiten, und die Beschäftigten in den Laboratorien kalibrieren Messgeräte für höchste Genauigkeitsansprüche. Damit gehört die Physikalisch-Technische Bundesanstalt zu den ersten Adressen in der internationalen Welt der Metrologie. Als das nationale Metrologieinstitut Deutschlands ist die PTB oberste Instanz bei allen Fragen des richtigen und zuverlässigen Messens. Sie ist technische Oberbehörde des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und beschäftigt an den beiden Standorten Braunschweig und Berlin insgesamt über 2100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.
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