_ Die Swimsol GmbH aus Österreich entwickelte gemeinsam mit der TU Wien schwimmende Solarplattformen, die tropische Inseln vom Meer aus mit Energie versorgen. Der Betrieb einer Solarplattform im Salzwasser und im Wellengang stellt hohe Anforderungen an die Konstruktion und die Materialien.
Das Solar-Unternehmen ist Kunde von Lisec und setzt bei der Herstellung seiner Glas-Glas-Module für die schwimmenden Plattformen auf die Dünnglas-Technik des Maschinenanbieters sowie auf dessen spezielles Laminierverfahren mit einer hermetischen Randabdichtung. Dadurch weise dieser Modulaufbau eine um das 700-fach bessere Wasserdampfdiffusionsrate auf als Glas-Glas-Laminate mit offener Modulkante und verlängere so die Lebensdauer der Module.
Swimsol hat die Glas-Glas-Module mit dieser Randabdichtung mit sechs anderen Modultypen unter schwierigsten Einsatzbedingungen, dazu zählen Salzwasser und tropisches Klima, auf den Malediven getestet.
Zusätzlich wurden die Module in einem 3000 Stunden Damp Heat Test auf Funktion und Leistungsminderung geprüft. Das Ergebnis, so das Solar-Unternehmen, fiel eindeutig aus. So seien bei den Tests die Lisec Glas-Glas-Modulen die einzigen ohne messbare Leistungsminderungen gewesen.
Wie viele Jahrzehnte die Module dann Wasser, Wind und Wetter standhalten, sei schwierig vorherzusagen. Die Tests hätten aber eindeutig gezeigt, dass der Lisec Modulaufbau die kristalline Zelle im Glaslaminat wesentlich besser gegenüber Umwelteinflüssen schütze, als herkömmliche Aufbauten.
Die Kosten der Module
Die Modulkosten seien vergleichbar mit einem Glas-Backsheet Modul. Anstelle der Backsheet Folie wird ein preislich vergleichbares 2 mm starkes, thermisch vorgespanntes Dünnglas verwendet.
Anstelle der EVA Laminierfolie findet PVB Folie ihren Einsatz. Die Mehrkosten von etwa fünf Euro pro Modul würden durch den rund 2 % höheren Leistungsoutput aufgrund des niedrigeren UV-Cut großteils egalisiert. Darüber hinaus lassen sich auch strukturelle SentryGlas-Folien mit einer sehr hohen Resttragfähigkeit verarbeiten sowie kostengünstigere TPO, TPU und Silikon Folien.
Einzig die zusätzliche Randversiegelung erhöhe den Modulpreis um ein bis zwei Euro, so die Aussage der Entwickler. Jedoch lasse sich damit bei den Glas-Glas-Modulen auf einen teuren Aluminiumrahmen verzichten, womit wieder eine Kostenparität erreicht werde.
Weiter sei nach Auskunft von Lisec zu berücksichtigen, dass eine um ein Jahr längere Modullebensdauer die Modulmehrkosten von einigen Cent/Wp bereits amortisieren könne, wodurch die Modulqualität und Langlebigkeit wiederum in den Vordergrund rücke.
Dazu Martin Putschek, Managing Director der Swimsol GmbH: „Für unsere im Meer schwimmenden PV-Inseln sind Module, die mit Lisec Technik und Anlagen hergestellt werden optimal geeignet, da sie diffusionsdicht sind und auch über längere Zeiträume nahezu gleichbleibende Leistung zeigen. Module anderer Hersteller konnten nicht einmal annähernd mithalten.“
Weitere Einsatzbereiche
Der diffusionsdichte Glas-Glas-Aufbau mit Randversiegelung schützt nicht nur PV Zellen vor Umwelteinflüssen, sondern eignet sich auch, um feuchte und sauerstoffempfindliche Materialien zu kapseln.
Hier wurden in diversen Forschungsprojekten und Versuchsreihen bereits erfolgreich OPV, OLED und thermochrome Folien eingebettet. Aber auch für herkömmliches Verbundglas, speziell mit schwierig zu laminierenden Folien, eigne sich das Verfahren. Und ein nachträgliches „Kaltbiegen“ der Dünnglaslaminate eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten wie gebogene Überkopfverglasung oder gebogene PV-Module.
Auf der „glass technology live 2016“ in Düsseldorf hat Lisec ein 4-fach-Isolierglas präsentiert. Mit der dort vorgestellten Modulkapselungstechnologie wurden in einem Laminat semitransparente organische PV-Zellen sowie eine schaltbare PDLC Schicht zur Transmissionsänderung der ISO-Einheit bei nur 95 °C mit einer TPU Folie laminiert
Fertigungsverfahren für den dichten Randverbund
Mit dem Lisec-Vorspannverfahren für dünne Gläser lassen sich Scheiben zwischen 1 und 10 mm Dicke thermisch vorspannen. Das Besondere an diesem Verfahren liegt darin, dass der Transport der Gläser im Ofen berührungslos auf einem Luftkissen erfolgt. Dies hebt die optische Qualität der Gläser, da es keine Berührung mit Transportrollen gibt und so Anisothropien vermieden werden.
Um die Vorteile von Dünnglas in Hinblick auf Ressourcenschonung, Energiebilanz, geringes Gewicht, Flexibilität bei gleichzeitiger hoher Festigkeit, hohe Lichttransmission usw. im Glas-Glas-Modul richtig zur Geltung zu bringen, war jedoch ein neues Laminierverfahren erforderlich.
Der Laminator ist das Schlüsselelement in der PV-Modulproduktion und durchsatzbestimmend. Lisec hat hierzu ein Vakuumlaminierverfahren speziell für Glas-Glas-Laminate mit zusätzlicher hermetischer Randversiegelung entwickelt. Der Lisec VPL (Vakuum Press Laminator) zeichnet sich einerseits durch das schonende Verpressen und andererseits durch die extrem kurzen Taktzeiten aus. Innerhalb von drei bis fünf Minuten lässt sich ein Modul mit dem VPL vorlaminieren.
Die thermische Nachbehandlung (Curing) im Autoklav, wobei die Laminationsfolie gleichmäßig aufgeschmolzen wird, erfolgt in einem separaten Schritt, womit der Laminator nicht länger das Nadelöhr der Modulproduktion ist. Der VPL basiert auf einem patentierten Verkapselungsprinzip: Zwei Glasscheiben mit beliebiger Zwischenlage und zusätzlicher Randversiegelung werden hermetisch versiegelt. Im Vakuum-Laminator wird nur Luft entzogen und der Rand mittels Butyl abgedichtet.
Das Curing kann so in einer separaten Anlage erfolgen, die bis zu 60 vorlaminierte Module gleichzeitig thermisch bei rund 140 °C 90 Minuten nachbehandelt und falls erforderlich zusätzlich mit Druck.
Zusammengebaute Module werden automatisch in den VPL eintransportiert und dort unter Vakuum (< 0,001 bar) und konstanter Temperatur (110 °C) vorlaminiert. Nach Verschluss der Kammer wird die Luft vollständig entzogen, wodurch im Zwischenraum der Gläser ein Vakuum entsteht.
Bei Erreichen des gewünschten Vakuumlevels werden die elektrisch beheizten Siegelplatten soweit zueinander bewegt, dass die Randversiegelung das Element hermetisch abdichtet, jedoch noch nicht die Enddicke des Laminates erreicht wird. Dies ist notwendig, damit keine mechanische Pressung der Zwischenlage erfolgt.
Nach diesem Vorgang erfolgt die Rückspülung der Kammer auf Atmosphärendruck, wodurch zum Laminat-Innenraum ein Differenzdruck nahe 1 bar entsteht. Dieser Differenzdruck führt zur finalen, schonenden Verpressung, jedoch ohne das Risiko von Zellbruch oder lateralem Versatz, so die Entwickler. Abschließend erfolgt der automatische Austransport, simultan mit dem Eintransport der nächsten Laminate.—
Wasserdichter VSG-Randverbund
Das Besondere an dem VPL Vakuum Laminator von Lisec ist die Verbundglas-Randversiegelung, die das Laminat hermetisch diffusionsdicht verschließt (Bild unten).www.lisec.com
Das Glas-Glas-Laminat vor der Versiegelung (oben) sowie nach der Verpressung: Front-Sheet-Glas (1); Verkapselungsfolie (2); kristalline PV-Zelle (3); Verkapselungsfolie (4); -Back-Sheet-Glas (5); Distanzhalter (6); Kantenversiegelung (7)