Forschung

Laufende Projekte

Zero-Emission-Motor für stationäre Speicherlösungen (ZEEPA) - experimentelle Untersuchungen

Für die mittelfristig notwendige Langzeitspeicherung von Strom ist in Deutschland die elektrolytische Produktion von Wasserstoff aus Wasser und die anschließende Rückverstromung eine der vielversprechendsten Optionen. Wird der dabei anfallende Sauerstoff ebenfalls bei der Rückverstromung eingesetzt, bieten sich für die Nutzung des Wasserstoffs in Verbrennungsmotoren neue Gestaltungsmöglichkeiten für die Prozessführung. In einem von der Hochschule Nordhausen entwickelten Verfahren wird der klassische Verbrennungsmotor mit der Dampfentspannung in einem Expander kombiniert und die Verbrennung findet in einer Sauerstoff/Wasserdampf-Atmosphäre statt. Auf diese Weise entstehen neben Wasserdampf keine Schadstoffe und es können Wirkungsgrade und Leistungsdichten erreicht werden, die deutlich über denen von derzeitigen Wasserstoff/Luft-Motoren liegen. Das entworfene Konzept zeichnet sich durch hohe Wirkungsgrade bei kostengünstiger Anlagentechnik aus und bietet damit eine innovative Variante der Rückverstromung von Wasserstoff.

Der Kern des Vorhabens ist ein Motorprozess, welcher einen höheren Wirkungsgrad verspricht, als die übliche Diesel- oder Otto-ähnliche Wasserstoffverbrennung, ohne dabei Schadstoffe zu emittieren. Ausgehend von einem modifizierten Stationärmotor kombiniert der Prozess die stöchiometrische Verbrennung von Wasserstoff mit reinem Sauerstoff, der bei der Wasserstoffproduktion anfällt, mit einem Dampfkraftprozess. Der Motor arbeitet mit einem Nullemissions-Prozess, der zu geringeren Kosten und mit vergleichbarem elektrischen Wirkungsgrad wie heutige Brennstoffzellensysteme umzusetzen ist.

Der bisherige Entwicklungsstand basiert auf thermodynamischen Vergleichsprozessen und null- bzw. eindimensionalen Modellen der Kreisprozessberechnung. Die nächsten notwendigen Entwicklungsschritte orientieren sich an der Konstruktions- und Prototypenphase in der Motorenentwicklung und umfassen die komplexe 3D-Strömungssimulation sowie den Aufbau eines Prüfstands zur Untersuchung der Ladungsschichtung und des Verbrennungsablaufs.

Die Zielstellung der experimentellen Untersuchungen ist die Verifikation des entwickelten Verfahrens und der vorausberechneten Kennwerte sowie die Identifikation von möglichen Grenzen der Prozesssteuerung. In dem Projekt soll ein Prüfstand aufgebaut werden, der an einer einfachen Motorgeometrie Messungen des Zylinderdruckverlaufs zulässt und damit Rückschlüsse auf die Qualität des Verbrennungsvorgangs liefert. Neben dem Experiment werden ebenfalls komplexe 3D-CFD-Simulationen eingesetzt, die zur Auslegung des Experiments und zur Übertragung der Ergebnisse auf weitere Motorgeometrien und Modifikationen dienen.

Das diesen Ergebnissen zugrundeliegende Vorhaben wurde vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2017 FGI 0033 gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

(Bearbeitung: Johannes Haller, Thomas Link)

Next Generation [BIOGAS] - einen Schritt weitergedacht

Regionalspezifische ganzheitliche Analyse von Folgekonzepten zur Bewertung des Finanzierungsbedarfs erhaltenswerter Bestandsanlagen

Mit den Jahren 2020/21 endet für die ersten Biogasanlagen (BGA) die 20-jährige Förderdauer des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG). Aus technischer Sicht steht einem Weiterbetrieb vieler Bestandsanlagen nichts entgegen. Die Lebensdauer wichtiger Komponenten übersteigt die EEG-Laufzeit bei einer korrekten Betriebsführung deutlich. Das Ende der 1. EEG-Förderperiode bietet aber auch die Möglichkeit, Konzepte für BGA neu zu entwickeln und neu zu denken. Entscheidend ist es, den Finanzierungsbedarf der Anlagen langfristig zu decken und dies, soweit die Finanzierung aus öffentlichen Mitteln bzw. Förderquellen erfolgen soll, aus den Wirkungen der Bioenergie heraus logisch zu begründen. Solche Gründe können in der Rolle dieser Anlagen für die regenerative Energieerzeugung, für die Systemdienlichkeit (z.B. flexibler Betrieb), für die Treibhausgas (THG)-Emissionsminderung, besonders in Bezug zu den Klimaschutzzielen Deutschlands, für regionale Nährstoffkreisläufe oder in ihrer Bedeutung als wichtiges Standbein im Agrarsektor liegen. Dazu sollte es über das EEG 2017 hinausgehende zusätzliche Finanzierungsinstrumente, z.B. für die Kompensation der Umweltleistungen im Agrarsektor, und neue, verursachungsgerechte Kostenallokationen geben.

Zielsetzung des Projektes ist es daher, innovative Konzepte, Betriebsanpassungen und Diversifikationsstrategien für den Weiterbetrieb bestehender BGA in Deutschland ganzheitlich zu untersuchen und sie (quantitativ) zu bewerten. Dies berücksichtigt z.B. regionale Technologievarianten, Substratalternativen oder die Erfüllung von Qualitätsanforderungen bzgl. Effizienz, Umweltwirkungen und Kosten. Dabei soll der Differenzbetrag für die Stromerzeugung aus BGA bewertet und in Relation zu den aktuellen Gegebenheiten des Strommarkts und des EEG gestellt werden. Die Anwendbarkeit und praktische Umsetzbarkeit wird gemeinsam mit Vertretern aus der Biogas-Branche sowie relevanten Akteuren wie z.B. Energieversorgungsunternehmen auf regionalen Workshops diskutiert.

Mit Hilfe eines regionalspezifischen Ansatzes, in dem drei Regionen (Thüringen, Niedersachsen und Baden-Württemberg) im Bundesgebiet detailliert betrachtet werden, wird die heterogene, dezentrale Struktur der BGA abgebildet und anhand reprasentativer Anlagenbeispiele Ergebnisse anschaulich dargestellt sowie die Übertragbarkeit auf das Bundesgebiet geprüft.

Für die Gewährleistung und Dokumentation eines „erhaltungswürdigen“ Weiterbetriebs sowie einer standardisierten Vergleichbarkeit und damit als Begründung für öffentliche Unterstützungsleistungen werden Gütekriterien erarbeitet. Darauf aufbauend werden alternative Finanzierungsinstrumente und Organisationslösungen vorgeschlagen und geprüft.

Die Ergebnisse werden in Form von Handlungsempfehlungen für Anlagenbetreiber und unterstützende Informationen für den Diskurs über die Ausgestaltungsoptionen der Rahmenbedingungen dargestellt und veröffentlicht.

(Bearbeitung: Lynn Vincent, Joachim Fischer)

gefördert durch:

Forschergruppe Bifacial - Monofacial: Steigerung der Energieausbeute von Silizium-PV-Modulen

Im Gegensatz zu monofacialen Standardsolarzellen können bifaciale Solarzellen Licht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite absorbieren und zur Ladungsträgergeneration nutzen. Dadurch soll der Energieertrag zwischen 30 und 50 Prozent gesteigert werden. Die Steigerung des Energieertrags ist dabei maßgeblich von der Ausrichtung der Module sowie den reflexiven Eigenschaften des Untergrundes abhängig. Entsprechende Produkte stehen kurz vor der Markteinführung.

Die Leistung von Photovoltaikmodulen wird gem. DIN EN 61215 bei Standardtestbedingungen (1000 W/m², 25 °C, AM1,5) angegeben. Dabei wird lediglich die Strahlungsintensität auf die Modulvorderseite definiert. Die Bestimmung der Modulleistung durch die Summe aus den Einzelleistungen von Modulvorder- und Modulrückseite ist nicht geeignet, da auf die Modulrückseite i.d.R. eine deutlich geringere Einstrahlung wirkt. Standards für die Bewertung von bifacialen Solarmodulen mit transparenter Rückseite existieren nicht.

Weiter offene Punkte, die für die Industrie von Interesse sind, betreffen das Alterungs- und Degradationsverhalten. Aufgrund des veränderten Modulaufbaus (keine vollflächige Kontaktierung der Solarzellenrückseite, transparente Rückseitenverkapselung) existieren noch keine verlässlichen Daten zum Alterungsverhalten. Auch Degradationserscheinungen wie spannungsinduzierte Degradation (PID) stellen diese Modultechnologie vor Herausforderungen. Wirkt der PID-Effekt bei Standardsolarzellen lediglich auf Solarzellenvorderseite, tritt bei bifacialen Solarzellen dieser Effekt zusätzlich auf der Solarzellenrückseite in Erscheinung.

Ziel dieser Forschergruppe ist es theoretische Modelle für die Bewertung und Standards für die Charakterisierung von bifacialen Photovoltaikzellen und -modulen zu entwickeln. Bifaciale Solarmodule nutzen sowohl das auf die Modulvorderseite als auch das auf die Modulrückseite einfallende Licht. Da Vorder- und Rückseite unterschiedlich bestrahlt werden und sich die betrachtete Fläche verdoppelt treten hier zwangsläufig Fragestellungen hinsichtlich des Hot-Spot-Verhaltens bei inhomogener Bestrahlung auf. Hinsichtlich der Stabilität der Module müssen Alterungsaspekte ebenfalls für die Modulrückseite in Betracht gezogen werden. Die Erarbeitung von Methoden für ein realitätsnahes Energierating mit Bezug auf die Modullebensdauer ermöglicht es zum einen Optimierungspotenzial in die Entwicklung, das Design und den Herstellungsprozess von bifacialen Solarmodulen einfließen zu lassen. Zum anderen ermöglichen die entwickelten Verfahren eine optimierte Anlagenauslegung und einen effizeineten Betrieb von PV-Anlagen.

(Bearbeitung: Sven Münter, Christoph Schmidt, Lukas Gerstenberg, Sebastian Voswinckel, Viktor Wesselak)

Dieses Projekt wird von der Europäischen Union (ESF) und dem Freistaat Thüringen (Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft) kofinanziert.

Entwicklung eines permanent arbeitenden Magnetabscheiders zum Einsatz in Freifallleitungen

In diesem Projekt geht es um die Entwicklung eines neuartigen Typs von Magnetabscheidern, welche das kontinuierliche Abscheiden von Eisen-Partikeln ermöglichen. Bei aktuell am Markt erhältlichen Modellen muss der Produktstrom regelmäßig unterbrochen werden, um die gesammelten Metallpartikel vom Abscheider abzureinigen. Diesen Vorgang soll das neuentwickelte Konzept während des laufenden Betriebs durchführen, sodass der Produktstrom nicht mehr regelmäßig unterbrochen werden muss. Weitere Ziele sind ein sehr hoher Abscheidungsgrad, um somit eine bestmögliche Produktqualität garantieren zu können, der Verzicht auf Schmierstoffe zum Einsatz in der Lebensmittelindustrie und eine verbesserte Energieeffizienz gegenüber herkömmlicher Anlagen. Die Hochschule Nordhausen übernimmt die Durchführung experimenteller Tests, wobei, dank der hervorragenden technischen Ausstattung der Technikumsanlage, umfangreiche Messungen vorgenommen und analysiert werden können. Begleitend zum Projekt wird eine numerische Simulation durchgeführt um Optimierungen für die Konstruktion zu untersuchen und um Vorhersagen für das Abscheideverhalten bei unterschiedlichen Produktarten zu treffen.

Das Projekt wird in Kooperation mit der Forschergruppe um Frau Prof. Dr.-Ing. Schade-Dannewitz und Herrn Prof. Dr. rer. nat. Poerschke durchgeführt.

(Bearbeitung: Matthias Haenecke, Thomas Link)

Entwicklung einer schaufelprofil- und leistungsoptimierten Fließwasserturbine

Die im Rahmen dieses Projekts entwickelte Fließwasserturbine ist für eine Fallhöhe von 1 bis 8 m und einen Volumenstrom von 0,3 m³/s bis 2 m³/s konzipiert. Damit liegt die Turbine in einem klassischen Arbeitsgebiet von alten Mühlenrädern. Die Auslegung weist einerseits einen hohen Wirkungsgrad auf und kann andererseits durch neue Fertigungstechniken dennoch günstig hergestellt werden. Aus diesem Grund ist es möglich, verwaiste Standorte von Kleinwasserkraftanlagen wieder zu ertüchtigen oder neu zu erschließen.

Das in.RET verantwortet in dem Projekt die Vorentwicklung und Simulation sowie die Konstruktion der Turbine. Beim Design und der Auslegung der Maschine wurde auch der Faktor Fischfreundlichkeit berücksichtigt, um die wasserbehördliche Genehmigung zu vereinfachen und möglicherweise auf einen Feinrechen zu verzichten. Die hydraulische Auslegung wurde mit CFD-Simulationsrechnungen optimiert, wodurch sich die Turbine durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad auszeichnet.

Die Gesamtkonstruktion besitzt einen direkt in die Turbine integrierten Generator. Durch einen Umrichterbetrieb des Generators kann die Turbine drehzahlvariabel arbeiten. Der Umrichter verfügt über einen MPP-Tracker, sodass die Anlage sich selbstständig auf einen optimalen Betriebspunkt einstellt.

Den Projektabschluss stellt der Bau und Betrieb eines Prototyps der Anlage dar. Dafür sind drei Teststandorte in Planung. In Beiseförth (Hessen) soll basierend auf einem bestehendenWasserrecht ein Funktionsmuster der Turbine im September 2017 eingebaut werden. Für die Standorte Radeburg (Sachsen) und Mecklar (Hessen) sind die entsprechenden behördlichen Genehmigungsverfahren eingeleitet worden. Projektpartner sind die Firmen KD Stahl- und Maschinenbau aus Breitenworbis und die RSV GmbH aus Rotenburg/Fulda.

(Bearbeitung: Matthias Haenecke, Claudia Langlotz, Holger Langlotz, Thomas Link, Rio M. Rathje)

FuE-Verbundprojekt zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen

Nurglas-Flachkollektor - Entwicklung eines kostengünstigeren solaren Flachkollektorsystems auf Glas-Basis

Im Rahmen des Forschungsprojektes soll ein Kollektor mit geringen Gestehungskosten entwickelt werden, der vorrangig aus Glas besteht (siehe Abbildung unten). Aufgrund des vereinfachten Aufbaus sind kostenintensive Fertigungsschritte, wie z.B. das Absorber-Schweißen nicht notwendig und ermöglichen einen automatisierten Produktionsprozess. Die Produktionskosten können somit um ca. 20% gegenüber herkömmlichen Standard-Flachkollektoren gesenkt werden. Ein weiterer Vorteil ist die angestrebte Bauhöhe von weniger als 50 mm, die eine vereinfachte Montage und Anbindung ermöglicht, so dass weitere Einsatzbereiche (v.a. im Fassadenbau) erschlossen werden können.

Durch thermische Modellierung des Kollektors, Strömungssimulationen, begleitende messtechnische Untersuchungen und grundlegende wissenschaftliche Untersuchungen sollen die definierten Ziele bezüglich Leistungsfähigkeit, Herstellungskosten und Stabilität vertiefend untersucht werden. Um den Kollektor erfolgreich auf dem Solarthermiemarkt etablieren zu können, müssen die Anforderungen aus der Praxis bzgl. Handhabung, Montage und Zuverlässigkeit berücksichtigt und erfüllt werden.

(Bearbeitung: Michael Dölz, Martin Rhein, Pascal Leibbrandt, Thomas Schabbach)

Untersuchungen zur effizienten und emissionsfreien Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff in stationären Verbrennungsmotoren

Die Energiewende in Deutschland führt aufgrund der steigenden Anteile volatiler Einspeisung zu einem steigenden Bedarf an Stromspeichern und Regelenergiekraftwerken. Bei der mittelfristig notwendigen Langzeitspeicherung von Strom ist in Deutschland die elektrolytische Produktion von Wasserstoff aus Wasser (Power-to-Gas) und die anschließende Rückverstromung eine der vielversprechendsten Optionen.

Diese Rückumwandlung von Wasserstoff kann prinzipiell mit Brennstoffzellen, Gasturbinen oder Verbrennungsmotoren geschehen, wobei ein aktueller Kostenvergleich zeigt, dass Verbrennungsmotoren im mittleren Leistungsbereich derzeit eine kostengünstige und technologisch etablierte Möglichkeit der Rückverstromung darstellen. Da Brennstoffzellen zur Rückwandlung von Wasserstoff in elektrische Energie noch Entwicklungspotential in Bezug auf Lebensdauer, Kosten und Zuverlässigkeit aufweisen, bietet es sich an, die bereits fortgeschrit-tene Technologie im Bereich der Verbrennungsmotoren für eine stationäre Anwendung in Blockheizkraftwerken zu nutzen.

Bisher konzentrierte sich die Forschung und Anwendung mehrheitlich auf Wasserstoff-Ver­brennungsmotoren, die mit Umgebungsluft betrieben werden. Da atmosphärische Luft Stickstoff enthält, emittieren solche Motoren vor allem in wirkungsgradgünstigen Betriebspunkten toxische und umweltschädliche Stickoxide. Ein entworfener kombinierter Verbrennungs- und Dampfprozess für einen stationären Verbrennungsmotor ermöglicht die Rück­verstromung ohne diese sonst bei Wasserstoffmotoren üblicherweise auftretenden Stickoxide. Der Prozess basiert auf der Verbrennung von Wasserstoff mit reinem Sauerstoff, welcher bei der Elektrolyse anfällt, und ermöglicht Wirkungsgrade und Leistungsdichten oberhalb derer üblicher Wasserstoffmotoren mit Direkteinspritzung. Bei der stöchiometrischen Verbrennung entsteht lediglich Wasserdampf, der als Inertgas zur Steuerung der Verbrennungstemperatur und damit zur Einhaltung der Materialgrenzwerte und Vermeidung von klopfender Verbrennung eingesetzt werden kann.  Eine thermodynamische Modellierung des Prozesses als Vergleichsprozess liefert bei semiempirischer Berücksichtigung von Wandwärme- und Reibungsverlusten einen maximalen effektiven Wirkungsgrad zwischen 50 und 60 Prozent im Vergleich zu maximal 45 Prozent in ausgeführten Wasserstoffmotoren.

Neben thermodynamischen Modellen kommen bei der Untersuchung in dem Promotionsprojekt auch numerische Methoden in Form von 3-D-CFD-Simulationen zum Einsatz, um die Einflüsse von Geometrie, Steuerzeiten, Gemischbildungsstrategie und Zündzeitpunkt zu untersuchen und zu optimieren. Die CFD-Berechnungen sollen die Entwicklung von der Konzept- in die Konstruktionsphase überführen und durch Ableitung von Konstruktionsdaten und Prozessparametern den Aufbau eines Prototypenprüfstands vorbereiten.

(Bearbeitung: Johannes Haller)

Qualifizierung und Tests von Photovoltaikmodulen

Photovoltaikmodule sind während ihrer Lebensdauer von 20 Jahren ununterbrochen der freien Witterung ausgesetzt. Neben der UV-Strahlung führen Temperaturwechsel, Feuchtigkeit und Wind, Schnee und Extremwetterlagen zu einer starken Beanspruchung der einzelnen Komponenten in einem Photovoltaikmodul. Speziell im Bezug auf die Modulalterung bietet das in.RET Alterungs- und Belastungstests an, um die Eignung für den Langzeitbetrieb vor der Produkteinführung zu überprüfen. Des Weiteren können Tests zur Analyse von Schäden die während des Betriebs auftreten durchgeführt werden. Standardtests gemäß der Bauarteignung und Bauartzertifizierung von Photovoltaikmodulen nach IEC 61215, IEC 61646 und IEC 61730 können ebenso durchgeführt werden speziell an die Kundenbedürfnisse angepasst Analysen von Belastungsszenarios und Schadensbildern.

Versuchsaufbauten können schnell und unkompliziert in den Laboren der in.RET realisiert werden. Im Folgenden finden sie eine kleine Auswahl der Untersuchungsmöglichkeiten:

Klimakammertests: In der Klimakammer (Temperaturbereich: -60 °C...+100 °C; rH: 0%...95%, UV-Bestrahlung: bis zu 250W/m²) können Module unter reproduzierbaren Bedingungen beschleunigten Alterungstests unterzogen werden. Hier sind auch individuelle Testvariationen möglich, wie zum Beispiel die durchführung von Bias-Damp-Heat Tests zur Untersuchung von potentialinduzierter Degradation (PID) an kristallinen Photovoltaikmodulen oder TCO-Korrosion von Dünnschichtphotovoltaikmodulen. Durch Anlegen einer Spannung von bis zu 2000V zwischen Frontglas und den kurzgeschlossenen Verbindungsleitungen des Moduls wird ein negatives Potential aufgebaut. Im Zusammenspiel mit Temperaturen von 85 °C und einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit wird eine beschleunigte Diffusion von Na+-Ionen aus dem Frontglas in Richtung der Solarzellen hervorgerufen.

Sonnensimulator: Zur Verbesserung der Qualität von Forschung und Lehre wurde 2011 ein Dauerlicht-Sonnensimulator am in.RET beschafft und in Betrieb genommen. Mit Hilfe des Sonnensimulators können PV-Module mit einer konstanten Bestrahlung von 200 bis 1200 W/m² und einer einstellbaren Temperatur getestet werden. Das Spektrum der künstlichen Sonnenstrahlung entspricht dem Standardspektrum AM1,5, wobei der Sonnensimulator die Klassen BBA erfüllt. Der Sonnensimulator wird zur Durchführung von Hot-Spot-Tests und zur Untersuchung von Alterungseffekten eingesetzt.

Die Ermittlung der Nennleistung unter Standardtestbedingungen erfolgt mit Hilfe eines Klasse AAA Flashers. Die damit gemessene Strom-Spannungs-Kennlinie unter STC-Bedingungen dient der Ermittlung von Minderleistungen und ermöglicht die Ermittlung einzelner Modellparameter zur Analyse von Alterungsmechanismen.

Hot-Spot-Tests: Während der langen Nutzungsdauer von 20 Jahren werden PV-Module aufgrund von Pflanzen, Gebäuden oder der Photovoltaikanlage selbst immer wieder vollständig oder partiell beschattet. Wird eine Zelle abgeschattet, so wird diese im Sperrbereich betrieben und es kann bei Überschreiten der Durchbruchspannung zur Zerstörung der Zelle kommen. Ferner können aufgrund der Abschattung lokale Temperaturerhöhungen, sogenannte Hot-Spots, auftreten. Durch Hot-Spots besteht die Gefahr der Delamination und der thermischen Überlastung der Zelle. Um der Zerstörung der Zelle entgegenzuwirken, müssen von Herstellern entsprechende Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

Während der Tests im Sonnensimulator wird die Temperaturverteilung aufgenommen und analysiert. Daraus können fehlerhafte Kontaktstellen, fehlerhafte Zellen und Hot-Spots aufgespürt werden. Weiterhin wurden zur Bewertung der Modulleistung die Strom-Spannungs-Kennlinien sowohl vor als auch nach den Hot-Spot-Tests ermittelt. Desweiteren dienen die Tests der Überprüfung und Anpassung  von Schutzmaßnahmen gegen diesen Effekt.

Rückstromtests: Rückströme können bei der Parallelschaltung von mehreren in Reihe geschalteten PV-Modulen auftreten. In diesem Fall fließt der Strom in Durchlassrichtung und das PV-Modul arbeitet als elektrischer Verbraucher. Dadurch können je nach Stromstärke hohe thermische Belastungen auftreten, die zu Delamination und zur Zerstörung der Zellen führen können. Weiterhin kann aufgrund von mechanischen Spannungen, hervorgerufen durch Temperaturunterschiede im PV-Modul, das Glas brechen. Die auftretenden hohen Temperaturen und ggf. durch Glas- und Zellbrüche entstehenden Lichtbögen können zu Bränden führen. Daher ist das vornehmliche Ziel dieser Tests der Schutz von Mensch und Umwelt.

Um einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb von PV-Anlagen zu gewährleisten, wird in Folge der Tests eine maximale Rückstrombelastbarkeit ermittelt, anhand deren eine maximale Strangsicherungszahl bestimmt werden kann. Das auftretende Temperaturprofil wird während der Testdauer mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet und analysiert. Anhand der Aufnahmen können Rückschlüsse sowohl auf Fehler in der Kontaktierung der einzelnen Zellen als auch auf Fehler in den Zellen selbst geschlossen werden.

Elektrolumineszenz: Durch die Absorption von Photonen wandeln Solarzellen Strahlungsenergie in elektrische Energie. Wird eine elektrische Spannung größer der Leerlaufspannung an eine Solarzelle oder ein Photovoltaikmodul angelegt, kehrt sich der Prozess der Absorption um. Im nahen Infrarotbereich emittieren die Solarzellen Photonen im nichtsichtbaren Bereich. Mit Hilfe spezieller Kameras können diese Emissionen aufgenommen werden. Anhand der Intensität der ausgesendeten Photonen können effiziente von ineffizienten Bereichen der Solarzelle lokalisiert sowie Mikrorisse und Zellbrüche erkannt werden. Elektrolumineszenzbilder sind insbesondere im Bereich beschleunigter Alterungstests zur Feststellung beginnender, optisch nicht wahrnehmbarer Degradationserscheinungen von großer Bedeutung. Dem Institut steht ein Messplatz zur Untersuchungen von Solarzellen und Photovoltaikmodulen zur Verfügung.

(Bearbeitung: Sebastian Voswinckel)

siehe auch: Dienstleistungen > Photovoltaikanlagen