Solaranlagen testen ohne Sonne?

Dezentrale Antriebe und präzise Bewegungskurven ermöglichen das Verschieben von erschütterungsempfindlichen Leuchten in Testeinrichtungen

Solaranlagen testen ohne Sonne? Das geht. Die PSE AG in Freiburg entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISE Teststände für solarthermische Kollektoren. So können die Kollektoren witterungs- und jahreszeitunabhängig getestet werden: Schneller, effizienter und umfassender. Die Prüfeinrichtungen bestehen aus einzelnen Leuchten, die Sonnenstrahlung simulieren. Um verschiedene Prüfsituationen immer wieder präzise und wiederholbar durchzuführen, ist das Leuchtenfeld neigbar und die einzelnen Leuchten in x- und y-Richtung verschiebbar. Zur Verstellung war es bisher notwendig die Leuchten abzuschalten und auskühlen zu lassen, um sie dann manuell neu zu positionieren. Diese Aufgabe übernehmen nun unsere dezentralen Antriebe. Präzise Bewegungs- und Bremsvorgänge werden mithilfe von Beschleunigungskurven reproduzierbar. So werden die erschütterungsempfindlichen Leuchten auch während des Betriebs sanft bewegt.

Die Prüfanlagen der Freiburger Solarspezialisten von PSE bestehen meist aus zwei Teilen: Einem Kollektorwagen, der den zu testenden Kollektor in die im Zielmarkt gewünschte Neigung bringt und einem Leuchtenfeld, das eine sonnenähnliche Beleuchtung erzeugt. So können auch Kollektoren für äquatornahe Standorte getestet werden, indem die entsprechende Aufstellungssituation nachgestellt wird. Das Leuchtenfeld besteht aus acht Metallhalogenidlampen, welche, nach Einbau unserer Stellantriebe, elektrisch verfahren werden können (y-Achse). Zur Einstellung der optimalen Leuchtdichte ist jede dieser Lampen individuell auf der jeweiligen Zeile ebenfalls elektrisch positionierbar (x-Achse). Dies ermöglicht eine hohe Gleichmäßigkeit des Lichtfeldes von unterschiedlich großen Prüfflächen mit verschiedenen Intensitäten und Homogenitäten.

Für diese Verstellbewegung ist unser dezentraler Stellantrieb MA25 zuständig. Da die Leuchten im Leuchtenmodul nicht im Dauerbetrieb umpositioniert werden, ist dieser Stellantrieb mit bürstenbehaftetem Gleichstrommotor ideal geeignet. In jedem Solaranlagen-Testsystem werden zwölf dieser Antriebe eingesetzt. Die gesamte Positionierregelung mit Absolutwertgeber ist in jedem Antrieb integriert. Zur Ansteuerung werden lediglich der Feldbus und die Spannungsversorgung verdrahtet. Dank der Absolutwertgeber entfällt die Referenzfahrt beim Hochfahren der Anlage. So ist die Anlage schneller einsatzbereit. Durch die direkte Messung der Istposition am Getriebeausgang ist die Positioniergenauigkeit sehr hoch. Die extremen Temperaturen durch die Lampen stellen kein Problem dar. Die Antriebe werden nur beim Verfahren mit Spannung versorgt, dadurch entstehen keine Wärmeprobleme.

Das gesamte Lampenfeld kann vertikal verfahren und um 90° geschwenkt werden. Dazu werden Drehtstrom-Antriebe eingesetzt. Zum Einsatz kommt die kundeneigene Steuerungssoftware. Die Bedienung des gesamten Teststandes erfolgt zentral über einen Industrie-PC unserer Tochterfirma TRsystems. Die intuitiv bedienbare grafische Benutzeroberfläche von PSE profitiert vom robusten Touchscreen. Als Feldbus wurde CANopen gewählt, da die Implementierungskosten hierfür bei PC-basierten Steuerungen geringer sind als mit anderen Feldbussen. Mit den Stellantrieben MA25 wird eine hohe Genauigkeit mit einfacher und kostengünstiger Antriebstechnik realisiert.

„Durch die dezentrale Regelung können wir unsere Prüfstände anwenderfreundlich gestalten und Bedienungs- und Messfehler vermeiden“ sagt Frank Luginsland, Abteilungsleiter Technologie, und fügt hinzu „TR-Electronic hat sich als kompetenter Partner bewährt. Der technische Support für Antriebssysteme ist erstklassig. Wir programmieren unsere Systeme vom Treiber bis zur Bedienoberfläche selbst. Dazu brauchen wir Ansprechpartner, die nicht nur mitgelieferte Software erklären können, sondern sich wirklich auskennen.“