Der weltweite Übergang zu erneuerbaren Energien führt zu einem der größten Einsätze technischer Ausrüstung, elektrischer Systeme und moderner Werkstoffe in der heutigen Infrastruktur. Solarmodule, Windenergieanlagen, Rotorblätter, Kabel, Wechselrichter, Montagesysteme, elektrische Komponenten und Strukturwerkstoffe sollen jahrzehntelang zuverlässig arbeiten, häufig unter extremen Umwelt- und mechanischen Bedingungen.
Doch Zertifizierung allein kann nicht jede Frage zur Leistung von Ausrüstung während ihrer gesamten Betriebsdauer beantworten.
Mit wachsender Größe und wachsendem Investitionswert erneuerbarer Energieprojekte werden unabhängige Prüfungen und Analysen für Hersteller, Projektentwickler, EPC-Auftragnehmer, Investoren und Anlagenbetreiber immer wichtiger.
Erneuerbare Energien Werden zur Werkstoff- und Zuverlässigkeitsherausforderung
Die Energiewende wird häufig anhand installierter Leistung, Energieerzeugung und Dekarbonisierung diskutiert.
Hinter diesen Zahlen steht eine enorme physische Infrastruktur.
Jedes Solar- oder Windprojekt hängt von Werkstoffen und Komponenten ab, deren Leistung Sicherheit, Verfügbarkeit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit direkt beeinflussen kann.
Diese Komponenten können jahrelang Temperaturwechseln, UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Salz, Korrosion, Vibrationen, Ermüdung, mechanischen Lasten und elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt sein.
Ihr Verhalten unter diesen Bedingungen zu verstehen, ist grundlegend eine Aufgabe für Prüfung und Analyse.
PV-Prüfungen Gehen Weit Über die Messung der Ausgangsleistung Hinaus
Photovoltaikmodule wirken von außen relativ einfach, sind jedoch technisch ausgelegte Baugruppen aus Halbleiterzellen, Glas, Einkapselungsmaterialien, Rückseitenfolien, Rahmen, Anschlussdosen, Steckverbindern und elektrischen Verbindungen.
Jedes Element kann die langfristige Leistung beeinflussen.
Messung elektrischer Eigenschaften, Ausgangsleistung und Leistungsveränderungen nach umweltbedingter oder mechanischer Belastung.
Wiederholte Temperaturänderungen können Schwächen in Verbindungen, Werkstoffen, Laminaten und Komponentenschnittstellen aufzeigen.
Umweltbelastungsprüfungen helfen, die Beständigkeit gegen feuchtigkeitsbedingte Degradation und Werkstoffverschlechterung zu bewerten.
Module müssen gegebenenfalls Lasten durch Wind, Schnee, Installation und weitere mechanische Beanspruchungen standhalten.
Prüfungen können die Anfälligkeit für elektrische Degradationsmechanismen erkennen, die die Modulleistung verringern.
Einkapselungsmaterialien, Rückseitenfolien, Glas, Rahmen, Dichtungen und weitere Werkstoffe können auf langfristige Umweltbeständigkeit bewertet werden.
Die Reihe IEC 61215 bietet einen wichtigen internationalen Rahmen für Bauartqualifizierung und Prüfung terrestrischer PV-Module. Die Ausgabe 2021 umfasst für kristalline Siliziummodule unter anderem dynamische mechanische Belastung und potenzialinduzierte Degradation.
Qualifizierungsprüfungen liefern Nachweise, dass eine Modulkonstruktion definierten Prüfsequenzen und Umweltbeanspruchungen standhält. Sie dürfen nicht automatisch als genaue Vorhersage der Betriebsjahre eines einzelnen Moduls in einer bestimmten Installation verstanden werden.
Windenergie Schafft Eine Noch Größere Herausforderung für Strukturprüfungen
Moderne Windenergieanlagen gehören zu den größten jemals gefertigten rotierenden Maschinen.
Ihre Komponenten durchlaufen Millionen Lastzyklen unter ständig wechselnden Wind-, Temperatur- und Umweltbedingungen.
Prüfungen reichen daher von elektrischer Leistung bis zur strukturellen Bewertung im Originalmaßstab.
Statische und Ermüdungsprüfungen im Originalmaßstab können bewerten, ob Rotorblattstrukturen ihre Auslegungsannahmen erfüllen.
Verbundwerkstoffe, Klebstoffe, Harze und Strukturwerkstoffe können hinsichtlich mechanischer Eigenschaften und Beständigkeit bewertet werden.
Feldmessungen können die Leistungscharakteristik einer Windenergieanlage unter definierten Standort- und Messbedingungen bestimmen.
Komponenten und Teilsysteme können zur Verifizierung elektrischer Eigenschaften und zur Unterstützung der Netzkonformitätsbewertung geprüft werden.
Werkstoffe und Komponenten können Bewertungen zu Temperatur, Feuchtigkeit, Salz, Korrosion und weiteren standortspezifischen Einwirkungen erfordern.
Labor- und technische Analysen können Ursachen für Risse, Delamination, Korrosion, Ermüdung und vorzeitige Komponentenausfälle ermitteln.
Werkstoffprüfungen Werden Zentral für die Zuverlässigkeit Erneuerbarer Energien
Die Leistung erneuerbarer Energien hängt letztlich von Werkstoffen ab.
Stahl, Aluminium, Polymere, Verbundwerkstoffe, Klebstoffe, Beschichtungen, Glas, Kupfer, elektrische Isolierungen und Halbleiterwerkstoffe verhalten sich unter langanhaltenden Betriebs- und Umweltbelastungen unterschiedlich.
Werkstoffprüfungen können die Eignung für den vorgesehenen Einsatz und den Beginn einer Degradation im Betrieb feststellen helfen.
Beschleunigte Umweltprüfungen Zeigen Schwächen Früher Auf
Zwanzig Jahre auf den Nachweis der Beständigkeit einer Komponente zu warten, ist offensichtlich unpraktikabel.
Labore nutzen daher kontrollierte Umwelt- und beschleunigte Belastungsprüfungen, um Produkte und Werkstoffe innerhalb verkürzter Prüfzeiträume definierten Bedingungen auszusetzen.
Ausrüstung erlebt während des Betriebs Hitze, Kälte, Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Wind, Salz, Vibrationen und mechanische Lasten.
Definierte Laborbedingungen ermöglichen den Vergleich von Werkstoffen und Komponenten, die Erkennung von Schwächen und die Bewertung festgelegter Prüfanforderungen.
Beschleunigte Prüfungen müssen dennoch richtig interpretiert werden. Ein Labortest entspricht nicht automatisch einer bestimmten Anzahl von Betriebsjahren, sofern keine geeignete validierte Beziehung nachgewiesen wurde.
Erneuerbare Offshore-Energie Erhöht die Prüfanforderungen Weiter
Offshore-Windausrüstung arbeitet in einer der anspruchsvollsten Umgebungen industrieller Infrastruktur.
Salzwasser, Feuchtigkeit, zyklische Lasten, Wind, Wellen und schwieriger Wartungszugang verstärken die Folgen von Werkstoffdegradation und Ausfällen.
Prüfungen und Analysen können daher besondere Schwerpunkte setzen auf:
Bewertung metallischer Werkstoffe, Schutzsysteme und Beschichtungen für aggressive Meeresbedingungen.
Haftung, Dicke, Degradation und Schutzleistung können vor und während des Betriebs bewertet werden.
Strukturwerkstoffe und Verbindungen können auf wiederholte zyklische Belastungen bewertet werden.
Rotorblattwerkstoffe können auf Delamination, Risse, Klebfehler und weitere strukturelle Schwächen untersucht werden.
Elektrische Ausrüstung muss trotz Feuchtigkeit, Salzverunreinigung und anspruchsvoller Betriebsbedingungen zuverlässig bleiben.
Bei Offshore-Ausfällen ist die Ermittlung des tatsächlichen Schadensmechanismus entscheidend, um Wiederholungen im gesamten Anlagenbestand zu verhindern.
Schadensanalyse Kann Ebenso Wichtig Sein Wie Qualifizierungsprüfung
Prüfungen werden häufig mit der Freigabe eines neuen Produkts vor Markteintritt oder Installation verbunden.
Doch besonders wertvolle Laborarbeit beginnt oft erst, wenn etwas schiefgegangen ist.
Ein gerissenes Turbinenbauteil, korrodiertes Befestigungselement, delaminiertes Rotorblatt, beschädigte Beschichtung oder Kabel sowie ein leistungsschwaches PV-Modul können physische Hinweise auf den zugrunde liegenden Schadensmechanismus enthalten.
Wirksame Schadensanalyse fragt nach dem Warum: Werkstoffauswahl, Fertigungsfehler, Ermüdung, Korrosion, Umwelteinwirkung, Installationsschaden, Auslegungsbeanspruchung, elektrische Degradation oder eine Kombination von Mechanismen.
Vom Schaden zur Grundursache
Eine strukturierte Untersuchung kann mehrere Analyseverfahren kombinieren, statt auf einen einzigen Test zu vertrauen.
Bruchmerkmale, Oberflächenschäden, Korrosion, Delamination und weitere physische Hinweise identifizieren.
Werkstoffzusammensetzung, Verunreinigungen, Ablagerungen oder unerwartete schadensbezogene Stoffe überprüfen.
Bestimmen, ob Festigkeit, Härte, Zähigkeit oder weitere Eigenschaften noch der Spezifikation entsprechen.
Bruchflächen auf Ermüdung, Überlastung, Sprödbruch und weitere Schadensmechanismen untersuchen.
Versagen des Schutzsystems, Korrosionsmorphologie und Umwelteinfluss bewerten.
Labornachweise mit Betriebshistorie, Belastung, Auslegungsinformationen und Standortbedingungen zur Bestimmung der wahrscheinlichen Grundursache verbinden.
Prüfungen Sichern Auch die Lieferkette Ab
Erneuerbare Energieprojekte hängen zunehmend von internationalen Lieferketten ab.
Komponenten können in einem Land entwickelt, in einem anderen gefertigt und Tausende Kilometer entfernt installiert werden.
Projektbetreiber benötigen daher Vertrauen, dass gelieferte Ausrüstung und Werkstoffe mit freigegebenen Spezifikationen und Qualifizierungsnachweisen übereinstimmen.
Typ- und Qualifizierungsprüfungen bewerten definierte Produktkonstruktionen anhand einschlägiger technischer Anforderungen und Prüfsequenzen.
Fertigungskontrollen, Stichproben, Inspektionen und Prüfungen schaffen Vertrauen in die fortlaufende Übereinstimmung mit freigegebenen Spezifikationen.
Diese Unterscheidung ist wichtig. Eine erfolgreiche Typprüfung garantiert allein nicht, dass jedes später gefertigte Produkt mit der geprüften Probe identisch ist.
Prüfung, Inspektion und Zertifizierung Wirken Zusammen
Die Absicherung erneuerbarer Energien ist am stärksten, wenn Prüfungen nicht als isolierte Laboraktivität behandelt werden.
Prüfung, Inspektion und Zertifizierung betreffen unterschiedliche Teile der Vertrauenskette.
Erzeugt objektive technische Daten zu Eigenschaften und Leistung von Werkstoffen, Komponenten oder Ausrüstung.
Bewertet Fertigung, Installation, Ausführung, Zustand und Konformität in Fabriken, auf Projektstandorten und an betriebenen Anlagen.
Bietet erforderlichenfalls unabhängige Konformitätsbewertung anhand definierter Normen, Systeme oder technischer Anforderungen.
Interpretiert Nachweise, untersucht Schäden und unterstützt technische Entscheidungen, wenn ein Zertifikat allein keine Antwort liefert.
Unabhängige Prüfungen Schützen Mehr Als Konformität
Der kommerzielle Nutzen von Prüfungen geht über regulatorische oder Zertifizierungsanforderungen hinaus.
Für Entwickler, Kreditgeber, Investoren und Betreiber können unabhängige Prüfungen Entscheidungen zur Ausrüstungsauswahl, Lieferantenqualifizierung, technischen Due Diligence, Gewährleistungsstreitigkeiten, Leistungsproblemen und Lebensdauerverlängerung unterstützen.
Was Sollten Hersteller und Projektbetreiber Berücksichtigen?
Das richtige Prüfprogramm hängt von Ausrüstung, Technologie, einschlägigen Normen, vorgesehenem Umfeld und Projektrisiko ab.
- welche internationalen, nationalen oder vertraglichen Normen gelten;
- welche Ausrüstung und Werkstoffe die größten technischen Risiken verursachen;
- ob Qualifizierungs-, Konformitäts-, Leistungs- oder Untersuchungsprüfungen erforderlich sind;
- ob ein akkreditiertes Labor die Prüfungen durchführen muss;
- ob repräsentative Fertigungsproben geprüft werden;
- welchen Umweltbedingungen die Ausrüstung tatsächlich ausgesetzt sein wird;
- ob Fertigungsinspektionen die Laborprüfungen begleiten sollten;
- wie Abweichungen und Schäden untersucht werden; und
- wie Prüfergebnisse Zertifizierung, Beschaffung oder Projektabnahme unterstützen.
Das Labor Wird Teil des Risikomanagements Erneuerbarer Energien
Mit zunehmender Größe, technischer Komplexität und Verbreitung erneuerbarer Energieanlagen wachsen die Folgen vorzeitiger Ausrüstungsausfälle.
Ein relativ kleiner Werkstofffehler kann letztlich eine wesentlich größere Anlage beeinträchtigen.
Ein Beschichtungsfehler kann zum Korrosionsproblem werden. Ein Klebfehler kann ein strukturelles Problem auslösen. Eine schwache elektrische Verbindung kann die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Eine Fertigungsabweichung kann einen Gewährleistungsfall im gesamten Anlagenbestand erzeugen.
Prüfungen und Analysen erlauben es, diese Risiken anhand von Nachweisen statt Annahmen zu untersuchen.
Die Energiewende Prüfen
Die Energiewende wird in den kommenden Jahrzehnten enorme Mengen an Ausrüstung und Werkstoffen benötigen.
Die Herausforderung besteht daher nicht mehr allein darin, wie schnell erneuerbare Erzeugung aufgebaut werden kann.
Sie besteht auch darin, wie sicher die Industrie nachweisen kann, dass heute installierte Ausrüstung morgen sicher und zuverlässig arbeitet.
Die Energiewende ist letztlich eine Transformation physischer Infrastruktur. Jedes installierte Megawatt hängt von Werkstoffen, Komponenten und Ausrüstung ab, deren Leistung verstanden, geprüft und verifiziert werden muss.