Similar – Simulation und Prüfung mechanischer Belastungssituationen für innovative PV-Anwendungen und Module

Das Projekt Similar adressiert den aktuellen Trend zu innovativen Modul- und Aufständerungskonzepten (Leichtbau, gebogen, VIPV etc.) und Großmodulen (>500 W / bis zu 2.7 m²) und die daraus resultierende Notwendigkeit zur Anpassung von Prüfequipment für mechanische Belastungsprüfungen und normativen Vorgaben. Es werden modellbasierte und experimentelle Untersuchungen zur Spannungsverteilung in verschiedenen Modulkonzepten und Anwendungssituationen untersucht und Vorgaben zur Verbesserung von Prüfanlagen für mechanische Tests erarbeitet. Darüber hinaus wird eine Technologie zur zellintegrierten Messung von mechanischen Spannungen zur Anwendbarkeit im Laborumfeld weiterentwickelt. 

Zentrales Thema des Projektes ist es relevante mechanische Belastungsfälle für neuartige PV Anwendungen systematisch zu untersuchen. Dies geschieht sowohl auf experimentellem Weg als auch mittels FEM-Simulationen. Im Fokus stehen zahlreiche neue Geschäftsfelder, wie z.B. VIPV, BIPV, Leistungsstarke Module (>500 W/bis 2,7 m2) oder Leichtbauapplikationen. Alle diese Konzepte stellen neue technische und normative Anforderungen an Prüfanlagen und Zertifizierungsvorgaben. Diesbezüglich wird eine Studie zur Standfestigkeit von Modulkonzepten neuester Generation (z. B. +500 W-Module) durchgeführt. Aufbauend auf Erkenntnissen aus dieser Studie wird in Zusammenarbeit mit der Firma PSE Instruments GmbH ein neues Konzept für einen Multi-Zonen mechanischen Last (ML)-Teststand erarbeitet, der im Anschluss von der PSE Instruments GmbH entwickelt und konstruiert wird.

Des Weiteren steht die Entwicklung einer Methode zur Nutzung von Finite Element Modelling (FEM) zur Vereinfachung bzw. Beschleunigung der Zulassung und Zertifizierung von BIPV Modulen im Fokus.

Ein weiterer Aspekt des Projektes ist die Entwicklung eines leichten Unterkonstruktionssystem (UK) für Flachdach-Modulaufbauten in Südausrichtung, welches von der Firma voestalpine Automotive Components Schwäbisch Gmünd GmbH & Co. KG konzipiert wird. Um in den unterschiedlichen Entwicklungsphasen entsprechende Belastungstests durchzuführen, wird ein Metall-Dummy-Modul entwickelt, welches das Deformationsprofil von marktüblichen Modulen nachbildet, um damit in den Belastungstests an den UK-Systemen reproduzierbare Ergebnisse zu generieren. Zusätzlich werden mittels FEM-Simulationen Optimierungsmöglichkeiten identifiziert, welche die Stabilität des UK-Systems verbessern. Parallel zu der Entwicklung wird eine technisch-wirtschaftliche Optimierung von tiefziehbasierten UK Systemen durchgeführt sowie ein Nachweis einer ausreichenden mechanischen Standfestigkeit für mehrere regionale Belastungszonen erbracht. Diese wird mit Studien zu möglichen Anwendungsgebieten der Tiefziehtechnologie im Anwendungsfeld PV, insbesondere VIPV und BIPV ergänzt.

Neben den Prüfverfahren und Entwicklungsarbeiten wird auch eine neuartige, zellintegrierte Sensorik zum in-situ Belastungsmonitoring während mechanischer Lasttests weiterentwickelt, welche zur Verifikation der FEM-Simulationen genutzt wird.