Konstruktion und Fertigung eines Solarmodulmessplatzes – der Modellaufbau im Maßstab 1:8

Die PTB benötigt einen Messplatz, um Photovoltaik-Module mit einer Größe von bis zu 2,4 m x 2,4 m hochgenau kalibrieren und um deren Leistung in Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Solarstrahlung messen zu können.

Mit diesem Messplatz soll für die AG 4.53 „Solarmodule“ der PTB eine weltweit einzigartige Möglichkeit zur Charakterisierung von Solarmodulen unter Zuhilfenahme des direkten Sonnenlichts geschaffen werden. Der Messplatz soll zwei Aufgaben erfüllen:

Zum einen soll ein großer Tubus über den Tagesgang nur direktes und somit quasiparalleles Sonnenlicht an seinem unteren Ende auf ein Solarmodul auftreffen lassen und zum anderen soll das Solarmodul auf einem zweiachsigen Rotationssystem aufgebaut werden. Durch die Neigung und Drehung des Solarmoduls wird der Einfallswinkel des direkten Sonnenlichts auf das Solarmodul variiert und somit kann dessen Einfluss auf die Modulleistung untersucht werden.

Um den (späteren) Messplatz vor Wind und Niederschlägen zu schützen, ist vorgesehen, dass er auf Schienen in eine Halle gefahren werden kann. Aufgrund der Abmessungen des Großgerätes von 6,5 m x 4,6 m x 7,2 m (H x B x T) muss dafür auch ein neues Gebäude errichtet werden. Dieses wird voraussichtlich in 2020 fertiggestellt sein.

Die Zwischenzeit soll dazu genutzt werden, mit dem Modellaufbau und einem Minisolarmodul (0,3 m x 0,3 m) Mess- und Steuerungsprogramme zu entwickeln, die dann direkt für das Großgerät genutzt werden können.

Der Modellaufbau besitzt 4 motorisch angetriebene Achsen, die über einen Steuer-PC kontrolliert werden. Der Tubus ist um 2 Achsen drehbar (Sonnenhöhe 0 - 65° und Azimut ±45°) und das PV-Modul selbst ist innerhalb des Tubus ebenfalls um 2 Achsen um jeweils ±95° drehbar, um den Einfallswinkel des Sonnenlichts zu variieren. Der gesamte Aufbau ist auf einem von Hand fahrbaren Wagen montiert, wiegt ca. 90 kg und aufgrund der kompakten Abmessungen (H x B x T) 1,1 m x 0,9 m x 1,4 m flexibel einsetzbar.



Abb. 1: Solarmodul-Messplatz als Modellaufbau im Maßstab 1:8. Dargestellt ist nur der Tubus, der um zwei Achsen drehbar gelagert ist. Die PV-Module, die im Innern befestigt werden können, sind nicht dargestellt.