.

News  – Nachrichten aus der Energieforschung

Kurzcharakteristik lesen

Mechanischer Belastungsprüfstand: Um die Stabilität und Sicherheit der solarthermischen Kollektoren bei Wind- und Schneelasten zu prüfen, wurde der Teststand in eine Klimakammer eingebettet.
© Fraunhofer ISE
Teststand für solarthermische Kollektoren
29.11.2012

Schneeüberhang und Ablagerungen verursachen ungleichmäßige Lasten.
© Fraunhofer ISE

Solarkollektoren im Wintertest

Flach- und Vakuumkollektoren im Winter: Der Wind pfeift von der Seite, der Schnee drückt von oben. Welchen Belastungen halten die Anlagen stand? Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE und des Solartechnologie-Unternehmens PSE testen unter realen klimatischen Bedingungen mechanische Lasten auf Kollektoren. Die Forscher haben dafür jetzt einen eigens entwickelten Teststand eingerichtet.

Die Aussagekraft der bisher existierenden Belastungstests für Solarkollektoren stößt bei Experten auf Skepsis. Zu unrealistisch sei die Lastverteilung. Hangabtriebskräfte – wie Schneeüberhang – blieben bisher unberücksichtigt. Einigkeit bei den Experten: Die Tests entsprechen nicht den tatsächlichen Belastungen.
Im Projekt „MechTest“ können nun realistische Schnee- und Windlasten nachgeahmt werden. Ziel ist die mechanische Belastbarkeit von Kollektoren unterschiedlicher Bauart zu ermitteln.

Lastprüfungen von 100°C Unterschied

Bis zu neun Quadratmeter große Flach- und Vakuumkollektoren werden getestet. Sie sind Belastungen bis zu sieben Tonnen Druck und Zug ausgesetzt. Die Besonderheit des Prüfstandes sind Lastprüfungen bei extremen Temperaturen von -40 °C bis +60 °C. Erstmals lassen sich damit auch zyklische und asymmetrische Belastungen simulieren, wie sie auch real durch das Aufstauen von Schnee und Eis entstehen.
„Mit dem neuen Prüfstand können wir auch die Verbindungstechniken und Montagesysteme der Kollektoren bei unterschiedlichen Temperaturen und realistischen Lastfällen untersuchen“, erklärt Korbinian Kramer, Leiter der Gruppe Prüfzentrum und Qualitätssicherung am Fraunhofer ISE. Dies sei ein wesentlicher Fortschritt gegenüber den etablierten Prüfverfahren, in denen die Lasten lediglich senkrecht und bei Raumtemperatur aufgebracht würden, führt Kramer aus.

Tests an drei weiteren Standorten

Um die realistischen Anforderungen vergleichen zu können, messen die Forscher zusätzlich die mechanischen Wind- und Schneelasten in Freiburg, auf der Zugspitze und auf Gran Canaria. Dazu wurde an diesen Orten jeweils ein Kollektor installiert.
Drei unterschiedliche Standorte: Während in Freiburg moderates Klima herrscht, gibt es auf der Zugspitze hohe Wind- und Schneelasten bei großer Kälte. Auf Gran Canaria gibt es häufiger Böen mit mehr als 60 km/h. Projektleiter Konstantin Geimer vom Fraunhofer ISE erklärt weiter: „Per Fernüberwachung können wir an den Standorten sehen, welche Kräfte wirken und die Daten analysieren.“

Genormte Belastungen

Die Europäische Norm (EN) 12975 ist entscheidend für solarthermische Kollektoren. Sie legt die erforderlichen mechanischen Prüfverfahren fest. Diese Verfahren beruhen auf vereinfachten Annahmen. Das Problem: Montage- und Befestigungssysteme sowie die zusätzlich geltenden Anforderungen der Eurocodes sind nicht berücksichtigt. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes sollen in neue Verfahren einfließen. Langfristig tragen sie damit zur Verbesserung der Qualitäts- und Sicherheitsstandards von Solarkollektoren bei. Durch die neuen experimentellen Möglichkeiten können Materialien und Optimierungen realistisch bewertet werden, erklärt Geimer.

Für Hersteller bietet sich die Möglichkeit die neuen Prüfmethoden zu nutzen, um mit geringem Aufwand Sicherheit und Qualität ihrer Produkte nachzuweisen. Zudem lassen sich durch derartige Prüfungen auch Materialeinsparungen und Optimierungen erzielen, um Installationskosten von Solaranlagen zu senken. Die Arbeiten und der Prüfstand werden durch das Projekt „MechTest“ vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) gefördert.

(ad)

Merkzettel

Adressen

Teststand für Flach- und Vakuumkollektoren
Fraunhofer ISE