SpeedColl: beschleunigte Alterungstestverfahren für solarthermische Kollektoren

(15.8.2014) Für Projektentwickler, Planer und Investoren ist es von strategischer Be­deutung, dass thermische Solarkollektoren durch Hagel, Kälte, Hitze und/oder Sturm nicht zu Schaden kommen. Die diesbezügliche Qualität der Produkte und Komponen­ten ist besonders für die Erschließung neuer Märkte von großer Bedeutung. Um die deutsche Industrie hierbei zu unterstützen, entwickeln Wissenschaftler und Herstel­ler im Rahmen des Verbundprojektes „SpeedColl“ Tests zur Prüfung von Solarkollek­toren und Komponenten unter extremen klimatischen Bedingungen. Erste Ergebnisse wurden im Rahmen des 24. Symposiums Thermische Solarenergie vom 7. bis 9. Mai 2014 in Bad Staffelstein vorgestellt.

Teststand auf der Zugspitze © Fraunhofer ISE (Bild vergrößern)

Sonnenkollektoren sind die am stärksten belasteten Komponenten in solarthermischen Anlagen. Sie sind sehr hohen Temperaturen und je nach Standort auch extremen kli­matischen Bedingungen ausgesetzt. So bieten z.B. küstennahe und sonnenreiche Ge­biete ein großes Potenzial für die Nutzung thermischer Solarenergie, gleichzeitig sind die Anlagen dort besonders hoher UV-Belastung, Feuchtigkeit und salzhaltiger Luft ausgesetzt. Die Folge: Die Solarkollektoren degradieren und altern hier schneller.

„Frühzeitig Forschung und Entwicklung zu betreiben, deren Ergebnisse die Alterungs­beständigkeit von Solarkollektoren und Komponenten sicherstellt, ist der Branche ein wichtiges Anliegen, bei dem wir sie unterstützen können“, so Karl-Anders Weiß, Grup­penleiter „Gebrauchsdaueranalyse“ am Fraunhofer ISE. Daher arbeitet das Fraunhofer ISE im Projekt „SpeedColl“ gemeinsam mit dem Institut für Thermodynamik und Wär­metechnik (ITW) der Universität Stuttgart sowie namhaften Kollektor- und Komponen­tenherstellern an der Entwicklung beschleunigter Alterungstests für Solarkollektoren und deren Komponenten.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsi­cherheit (BMUB) geförderten Projekts werden reale Belastungsdaten, z.B. für Feuch­te, UV-Strahlung, Temperatur- und Salzkonzentration, ermittelt. Dazu stehen neben Bewitterungsprüfungen im Labor reale Teststände ...

• auf der Zugspitze (alpines Klima),
• in Freiburg und Stuttgart (gemäßigtes Klima),
• auf Gran Canaria (maritimes Klima),
• in der Negev Wüste (arides - also trockenes / wüstenhaftes - Klima) und
• in Indien (tropisches Klima).

Anhand der ermittelten Daten entwickeln die Forscher  Alterungstestverfahren, die Aussagen über die thermische Leistungsfähigkeit während der Lebensdauer der Kollek­toren ermöglichen. Die Ergebnisse sollen außerdem als Grundlage für die Normungsar­beit dienen.

Teststand in der Negev Wüste © Fraunhofer ISE (Bild vergrößern)

Dem Vernehmen nach erwiesen sich nach einem Jahr Freibewitterung die Tests auf Gran Canaria als besonders ergiebig. Dort ermittelten die Wissenschaftler des Fraun­hofer ISE klimabedingt eine extreme Korrosionsbelastung, die Qualität der geteste­ten Solarkollektoren blieb jedoch nahezu konstant. „Das Klima auf Gran Canaria ist prädes­tiniert dafür, Kollektoren in einer der anspruchsvollsten Umgebungen zu prü­fen. Anhand der gemessenen meteorologischen und materialspezifischen Daten las­sen sich Prüfverfahren entwickeln, um Solarkollektoren frühzeitig auf ihre Eignung für sonnenreiche Gebiete mit Extremklimaten zu testen“, so Weiß. „Beispielsweise werden spezielle Salzsprüh- und angepasste UV-Tests entwickelt, welche die Prüf­linge quasi im Zeitraffer den ermittelten Belastungen aussetzen und somit eine be­schleunigte Degradation bewirken.“ Die Freibewitterung der Solarkollektoren und Komponenten soll im Rahmen des Projekts noch bis 2015 fortgeführt werden.