Simulatoren liefern eine definierte Einstrahlung, beispielsweise zur Messung der Modulleistung. Ein Ingenieurbüro aus Hameln hat sich früh auf diese anspruchsvollen Geräte spezialisiert.
Seit 1994 ist das Ingenieurbüro Mencke und Tegtmeyer (IB M&T) im Geschäft mit Sonnensimulatoren tätig. Darüber hinaus bietet das Hamelner Unternehmen Kennlinienmessgeräte für Solarmodule an. Der erste Kennlinienanalysator wurde schon im November 1993 an Solar Nord in Wismar geliefert, bis vor kurzem die Modulfertigung von Centrosolar. Seither hat das Unternehmen schon mehr als hundert Stück davon verkauft. 2007 wurde der erste Multiplexermessstand für Solarmodule ausgeliefert, an das benachbarte ISFH in Hameln. Basis waren Halogenlampen, die mit Gleichstrom gespeist werden. 2009 folgte der erste Sonnensimulator, bei dem LED eingesetzt wurden.
Sie ergänzen das Spektrum aus den Halogenlampen. 2011 entstand an der Universität von Warwick in Großbritannien ein schwenkbarer Sonnensimulator, der gleichfalls ein LED-Upgrade nutzt. Seit Dezember 2012 ist das Ingenieurbüro in das Forschungsprojekt Mupa involviert. Darin geht es um ein mobiles Untersuchungssystem für Photovoltaikanlagen. Weitere Partner sind Adler Solar und die Universität Bremen.
Große Simulatoren mit Dauerlicht
IB M&T baut in aufwändiger Einzelfertigung Sonnensimulatoren mit handelsüblichen Halogenlampen, die 17 Volt Gleichspannung und acht Ampere Strom aufnehmen. Das entspricht einer Leistung von 150 Watt je Lampe. Für die Dauerlichtsimulation brauchen die Geräte sehr hohe Ströme, entsprechend stark sind die Leiterbahnen aus Kupfer ausgelegt. „Denn in der Forschung ist es sinnvoll, nicht nur mit den kurzen Blitzlichten zu messen, sondern auch mit Dauerlicht“, erklärt Dirk Tegtmeyer, einer der Geschäftsführer des Unternehmens. „In der kurzen Zeit, in denen das Blitzlicht auf die Modulfläche scheint, haben noch keine Rekombinationsverluste stattgefunden. Um auch diese mitzubekommen, sollte man nicht nur mit dem Flasher messen, sondern mit Dauerlicht.“
Bisher wurden rund 30 Stück gebaut. „Ein solcher Simulator kostet je nach Größe bis zu 55.000 Euro“, sagt Tegtmeyer. Die größten Simulatoren erlaubten eine bestrahlte Fläche von zweimal zwei Metern. So ein Koloss gehört beispielsweise zu einem Prüfstand für Solarmodule bei Intertek in Lake Forest in der Nähe von Los Angeles. Eine Version mit 1,8 mal 2,5 Meter wurde beim größten polnischen Solarkollektorhersteller Watt im oberschlesischen Sosnowiec aufgestellt.
Damit die Sockel der Lampen nicht durch Stauhitze überlastet werden, muss man sie mit Ventilatoren lüften. Denn Halogenlampen haben nur acht Prozent Wirkungsgrad, entsprechend hoch ist ihre Abwärme. Ein Simulator hat rund 12,5 Kilowatt AC-Anschlussleistung, das entspricht etwa zehn Kilowatt Lampenleistung (DC). Mit Hilfe von blauen LED wird das Spektrum der Halogenlampen erweitert und korrigiert. (Sven Ullrich und Heiko Schwarzburger)
Den vollständigen Innovationsreport lesen Sie im Märzheft der Fachzeitschrift photovoltaik, das am 6. März 2014 erscheint.
