PV Integration Lab

Welchen Einfluss hat die Wahl der Materialien auf die Zuverlässigkeit eines Photovoltaikmoduls? Wie wirkt sich die Solarzellentechnologie auf den Ertrag eines Photovoltaikmoduls aus, das mit einer Neigung von 30°auf einem Süddach angebracht ist? Welche Temperaturen erreicht ein farbiges Photovoltaikmodul, das auf einem Flachdach oder einer Fassade angebracht wird? Wie viel Energie können transparente, lichtundurchlässige oder farbige Fassadenfertigbauteile mit integriertem Photovoltaikmodul produzieren? Welcher Mehrnutzen ergibt sich aus der Kombination eines Speichersystems mit einem Photovoltaiksystem? Welcher Inverter sollte benutzt werden? Welche Auswirkungen hat eine Photovoltaikanlage auf das Stromnetz? Das PV Integration Lab ist ein Labor, das diese und viele weitere Fragen beantworten kann – für Produktion, Verkauf, Architektur- und Installationsfirmen. In dem Labor können sowohl freistehende als auch beispielsweise in architektonische oder Agri-PV Strukturen integrierte Photovoltaikmodule und -systeme während ihres ganzen Lebenszyklus (vom Prototyping bis hin zu den realen Bedingungen) auf ihre elektrische Leistung hin getestet werden. Darüber hinaus lassen sich Photovoltaikanlagen mit Speichersystemen kombinieren und testen, und so ihre Auswirkungen auf das Stromnetz beobachten.

Prototyping von Photovoltaikmodulen

Das Labor verfügt über alle erforderlichen Geräte (für Löt- und Laminierprozesse) zur Herstellung von Prototypen, Klimakammern für Alterungstests und Instrumente zur Charakterisierung der Mini-Module (Dynamische Differenzkalorimetrie, Spektralphotometer, Sonnensimulator, Kolorimeter). Die Ausstattung des Labors ermöglicht eine große Flexibilität bei der Größe der Prototypen (von einigen Zentimetern bis zu etwa einem Quadratmeter), aber auch bei den Einsatzbereichen: von der konventionellen und gebäudeintegrierten Photovoltaik, zu Agri-PV und speziellen Anwendungen wie in schwimmenden Photovoltaik-Anlagen, die ein hohes Maß an Individualisierung erfordern. Das Labor ermöglicht die Prüfung einzelner Modulelemente, unterstützt die Entwicklung neuer kundenspezifischer Photovoltaikmodule und erleichtert die Identifizierung von Ursachen für Degradation und technische Probleme.

Drehbares Dachmodell für Tests an integrierten Fotovoltaikanlagen

Das Labor verfügt über ein Modell einer Dachkonstruktion von 20 Quadratmetern Fläche (5 x 4 m), das bis zu 60° geneigt und in jede Himmelsrichtung ausgerichtet werden kann. Damit können Dachgefälle und andere Gebäudehüllenteile wirklichkeitsgetreu nachgestellt werden. Die Struktur ist mit einem Monitoringsystem verbunden, das in Echtzeit Parameter wie elektrische Leistung, Temperatur oder Sonneneinstrahlung und somit die Effizienz der verbauten Module misst. Das drehbare Dach kann zum Testen von Befestigungssystemen und für Schulungen zur Installation von Photovoltaik-Dachanlagen genutzt werden.

Fassade für Tests an integrierten Fotovoltaikanlagen

Ein Fassadenmodell (4 x 8 m) erlaubt es, im Labor unter realen Bedingungen die Leistungsfähigkeit von Photovoltaikmodulen zu überprüfen, die in solaraktive Fassaden integriert sind. Um möglichst wirklichkeitsnahe arbeiten zu können, wurde beim Aufbau der Testfassade darauf geachtet, dass diese auch schwere Fassadenbauteile bei jeder Witterung problemlos stützen kann. Die Struktur ist in acht Module von 2 x 2 m unterteilt, um zeitgleich mehrere Bauteile in zwei Ausrichtungen (Ost und Süd) aufnehmen zu können. Dies ermöglicht die Bewertung von verschiedenen Aspekten wie Montage und Demontage des Systems, Konstruktionsdetails (z. B. an den Kanten, wo verschiedene Fassadensysteme aufeinandertreffen) und die Kombination der integrierten Photovoltaik mit anderen aktiven oder passiven Fassadensystemen (begrünte Fassaden oder Solarthermie). Das Messsystem der Testfassade kann auch komplexe Systeme untersuchen, beispielsweise solche, in denen Photovoltaikanlagen, elektrische Speichermodule und Kontrollsysteme zusammenspielen. Die Infrastruktur verfügt außerdem über eine Klima-Box, die es erlaubt, die Temperatur am Innenbereich des jeweiligen Fassadenteils an gängige Wohnraumtemperaturen anzupassen.

Speichersysteme und Energieflexibilität

Eine Standard-Photovoltaikanlage, die an ein elektrisches Energiespeichersystem und elektronische Lasten angeschlossen ist, erlaubt das Testen von Speicherverwaltungslogiken für verschiedene Zwecke, einschließlich der Maximierung des kollektiven Eigenverbrauchs in Energiegemeinschaften und der Energieflexibilität. Durch die Möglichkeit, Photovoltaikanlagen mit verschiedenen Speichertypen zu kombinieren, und die im Labor vorhandenen Steuerungs- und Datenerfassungssysteme, die mit ihnen interagieren können, können fortschrittliche Systeme und Algorithmen getestet werden. So wird die Photovoltaikanlage nicht nur programmierbar, sondern kann auch an die Bedürfnisse des Stromnetzes angepasst werden.

Know-how im Dienst der Wirtschaft

Die Labortests können Teil einer längerfristigen Zusammenarbeit zwischen Forschung und Wirtschaft sein: von der Prototypenentwicklung (Anpassung des Photovoltaikmoduls bis zu seiner Integration in die Gebäudehülle oder in andere Systeme, wie z. B. die Agri-PV) über die Test-, Simulations- und Optimierungsphase bis zum Markteintritt des fertigen Produktes. Durch eine Zusammenarbeit mit den Forschungsteams von Eurac Research erhalten Unternehmen Zugang zu bewährtem Know-how in den Bereichen Qualitäts- und Zuverlässigkeitsprüfung von Photovoltaikmodulen, Erforschung von Solarenergie und Integration von Photovoltaik in Gebäude und Stromnetze. Dieses Know-how wurde von Eurac Research in Zusammenarbeit mit internationalen Forschungsnetzwerken entwickelt und kam bereits vielfach in Projekten lokaler Unternehmen zum Einsatz.

Das Labor wird durch folgende Projekte finanziert: FESR-EFRE 1042 INTEGRIDS, das FESR-EFRE 5-1a-232 FlexiBIPV, H2020 608678 Commonenergy, HE INFINITE, HE CULTURAL-E, RDS CANVAS, PNRR PR „Network 4 Energy Sustinable Transition – NEST“ Missione 4 Istruzione e Ricerca – Componente 2 Dalla ricerca all’impresa – Investimento 1.3, finanziato dall’Unione Europea – Next Generation EU.