Korrosionsbeständigkeit und Stabilität: Bewertung von Materialien für die Montage von Solarmodulen

Einführung

Der globale Übergang zu erneuerbaren Energien, wobei die Solarenergie im Vordergrund steht, hat Photovoltaikanlagen (PV) zu einem wesentlichen Bestandteil der Energieinfrastruktur weltweit gemacht. Während den Solarmodulen selbst große Aufmerksamkeit geschenkt wird, spielen die für die Montage dieser Module verwendeten Materialien eine entscheidende Rolle für die Gesamtleistung, Effizienz und Langlebigkeit von Solarenergiesystemen. Montagestrukturen müssen rauen Umgebungsbedingungen standhalten, weshalb Korrosionsbeständigkeit und Materialstabilität wichtige Faktoren sind, die berücksichtigt werden müssen. Dieser Artikel untersucht die Bedeutung der Korrosionsbeständigkeit und Stabilität von Materialien, die für die Montage von Solarmodulen verwendet werden, anhand realer Daten und professioneller Einblicke in Best Practices und neue Trends.

1. Die Bedeutung der Korrosionsbeständigkeit in Solarmontagesystemen verstehen

Korrosion und ihre Auswirkungen auf Solarhalterungen

Korrosion ist eine der Hauptursachen für vorzeitige Ausfälle bei Montagesystemen für Solarmodule. Da Solarenergiesysteme häufig in anspruchsvollen Umgebungen betrieben werden, beispielsweise in Küstengebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit oder in trockenen Wüsten mit Sandstürmen, stellt Korrosion ein ernstes Risiko für die strukturelle Integrität und Effizienz der Anlage dar. Korrodierte Komponenten wie Schrauben, Rahmen und Stützen können zu einer Vielzahl von Problemen führen, darunter:

• Strukturelle Integrität: Korrosion kann Metallkomponenten schwächen und zu einer Fehlausrichtung oder sogar zum Zusammenbruch des Montagesystems führen.

• Energieeffizienz: Korrodierte Halterungen können die Ausrichtung von Solarmodulen beeinträchtigen, die Absorption des Sonnenlichts verringern und die Energieabgabe verringern.

• Instandhaltungskosten: Erhöhter Verschleiß durch Korrosion erfordert häufigere Reparaturen und Austauschvorgänge, was zu höheren Betriebskosten führt.

Um solche Probleme zu vermeiden, ist die Auswahl langlebiger, korrosionsbeständiger Materialien bei der Konstruktion und Installation von Solarmodulhalterungen von entscheidender Bedeutung.

2. Bewertung von Materialien für Solarmontagesysteme

1. Aluminium: Der Leichtgewichts-Champion

• Vorteile: Aluminium ist aufgrund seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit eine beliebte Wahl. An der Luft bildet es auf natürliche Weise eine schützende Oxidschicht, die eine weitere Oxidation verhindert.

• Korrosionsbeständigkeit: Die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium ist in trockenen Umgebungen besonders hoch. In stark salzhaltigen oder industriellen Bereichen ist die Leistung jedoch möglicherweise nicht so gut.

• Praxisnahe Anwendung: In einer vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) durchgeführten Studie zeigten Aluminiumhalterungen eine geringe Ausfallrate bei Solaranlagen auf Dächern von Privat- und Gewerbeimmobilien, was sie zur bevorzugten Wahl in städtischen Umgebungen macht.

2. Verzinkter Stahl: Stärke mit beschichtetem Schutz

• Vorteile: Verzinkter Stahl ist eine kostengünstige und langlebige Option, die häufig für bodenmontierte Solaranlagen verwendet wird. Die Zinkbeschichtung auf verzinktem Stahl fungiert als Opferanode und verhindert Korrosion, indem sie sich selbst opfert, um den darunter liegenden Stahl zu schützen.

• Korrosionsbeständigkeit: Obwohl verzinkter Stahl einen robusten Korrosionsschutz bietet, ist er nicht unbesiegbar. Unter sehr feuchten oder salzhaltigen Bedingungen kann sich die Beschichtung mit der Zeit zersetzen und den darunter liegenden Stahl freilegen.

• Fallstudie: Ein Bericht der Solar Energy Industries Association (SEIA) aus dem Jahr 2022 ergab, dass in Küstensolarparks installierte verzinkte Stahlhalterungen innerhalb von 5 bis 7 Jahren neu beschichtet werden mussten, um die Spitzenleistung aufrechtzuerhalten, was die Notwendigkeit einer regelmäßigen Wartung hervorhebt.

3. Edelstahl: Ultimative Haltbarkeit

• Vorteile: Edelstahl bietet aufgrund seines hohen Chromgehalts eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und eignet sich daher ideal für Installationen in Meeres- oder Küstenumgebungen.

• Korrosionsbeständigkeit: Edelstahl bildet eine passive Oxidschicht, die selbst in stark korrosiven Umgebungen Rostbildung verhindert.

• Praxisnahe Anwendung: Küstensolarparks, insbesondere in Regionen wie Kalifornien und Australien, verwenden Edelstahl-Montagesysteme, um der Salzwasserbelastung standzuhalten. Eine Studie der Internationalen Energieagentur (IEA) aus dem Jahr 2023 zeigte, dass Edelstahlhalterungen in Meeresumgebungen im Vergleich zu Halterungen aus verzinktem Stahl eine um 10–15 % längere Lebensdauer haben.

4. Pulverbeschichteter und beschichteter Stahl: Erhöhte Haltbarkeit mit ästhetischem Reiz

• Vorteile: Pulverbeschichtung ist eine beliebte Methode zur Erhöhung der Haltbarkeit und Ästhetik von Montagesystemen. Es fügt eine zusätzliche Schutzschicht hinzu, verhindert Rost und Korrosion und sorgt gleichzeitig für ein optisch ansprechendes Finish.

• Korrosionsbeständigkeit: Pulverbeschichteter Stahl bietet einen erheblichen Rostschutz, allerdings kann sich die Beschichtung durch UV-Strahlung und Umwelteinflüsse mit der Zeit abnutzen.

• Fallstudie: Eine Analyse des US-Energieministeriums aus dem Jahr 2021 ergab, dass pulverbeschichtete Stahlhalterungen in Solaranlagen für Privathaushalte in Bereichen mit hoher UV-Strahlung eine um 15 % verbesserte Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu unbehandeltem Stahl aufwiesen.

5. Verbundwerkstoffe: Leicht und korrosionsfrei

• Vorteile: Verbundwerkstoffe wie Glasfaser und Kunststoff erfreuen sich in der Solarmontagebranche immer größerer Beliebtheit. Diese Materialien sind korrosionsbeständig, leicht und einfach zu installieren, was sie ideal für städtische Dachsysteme macht.

• Korrosionsbeständigkeit: Verbundwerkstoffe rosten und korrodieren nicht, was sie zu einer attraktiven Option für raue Umgebungen macht, in denen Metallmaterialien versagen können.

• Einschränkungen: Obwohl Verbundwerkstoffe eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, bieten sie möglicherweise nicht die gleiche Festigkeit oder Haltbarkeit wie Metall, was ihre Verwendung in großen, bodenmontierten Systemen einschränkt.

3. Korrosionsbeständigkeitsstandards und Zertifizierungen

ISO 12944: Ein globaler Standard für Korrosionsschutz

ISO 12944 bietet Richtlinien für den Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen, die verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sind. Diese Norm kategorisiert Umweltbedingungen in fünf Stufen: C1 (trockene Innenbedingungen) bis C5 (Meeresumgebung). Bei Solarmontagesystemen gewährleistet die Auswahl von Materialien, die diesen Umweltbewertungen entsprechen, langfristige Stabilität und Leistung.

ASTM B117: Salzsprühtest auf Korrosionsbeständigkeit

ASTM B117 ist eine Standardmethode zum Testen der Korrosionsbeständigkeit von Materialien durch Salzsprühnebel. Es wird häufig verwendet, um die Haltbarkeit von Materialien zu bewerten, die in Solarmodulhalterungen verwendet werden, insbesondere in Küsten- oder Industrieumgebungen.

IEC 61730: Sicherheit von Solarmodulen und Montagesystemen

Die Norm IEC 61730 konzentriert sich auf die Sicherheit und Umweltleistung von Solarmodulen und ihren Montagesystemen. Es enthält Richtlinien dazu, wie sich Materialien unter verschiedenen klimatischen Bedingungen verhalten sollten, um sicherzustellen, dass die Montagesysteme im Laufe der Zeit sowohl sicher als auch zuverlässig sind.

4. Best Practices für die Auswahl und Wartung korrosionsbeständiger Montagematerialien

1. Materialauswahl basierend auf der Umgebung

Die Wahl des richtigen Materials für Solarhalterungen ist entscheidend für die Langlebigkeit des Systems. Küstengebiete beispielsweise erfordern aufgrund der Salzwasserbelastung Materialien mit höherer Korrosionsbeständigkeit, wie Edelstahl oder speziell beschichteter Stahl. Für trockene, trockene Regionen kann Aluminium ausreichend sein, da es Oxidation widersteht und weniger häufige Wartung erfordert.

2. Regelmäßige Inspektionen und Wartung

Routinemäßige Inspektionen und Wartungsarbeiten können dabei helfen, Anzeichen von Korrosion frühzeitig zu erkennen. Regelmäßige Kontrollen sollten sich darauf konzentrieren, Rost, Abnutzung oder Beschädigungen der Schutzbeschichtungen festzustellen. In Küstenregionen empfiehlt es sich, verzinkte Stahlhalterungen alle 5 Jahre zu überprüfen und bei Bedarf neu zu beschichten, um den Schutz aufrechtzuerhalten.

3. Aufbringen zusätzlicher Schutzbeschichtungen

Bei Systemen, die rauen Umgebungen ausgesetzt sind, kann das Aufbringen von Schutzbeschichtungen, wie z. B. Eloxieren bei Aluminium oder Pulverbeschichten bei Stahl, die Korrosionsbeständigkeit erheblich verbessern. Diese Beschichtungen verlängern die Lebensdauer von Montagestrukturen und reduzieren die Notwendigkeit eines häufigen Austauschs.

5. Fazit

Korrosionsbeständigkeit und Materialstabilität sind entscheidende Faktoren für die Langlebigkeit und Leistung von Solarmodul-Montagesystemen. Durch die Auswahl von Materialien wie Edelstahl, verzinktem Stahl und korrosionsbeständigem Aluminium und durch die Einhaltung globaler Standards wie ISO 12944 und ASTM B117 können Solarenergiesysteme optimale Leistung und Haltbarkeit erreichen. Da Solaranlagen in unterschiedlichen Umgebungen immer beliebter werden, ist die Sicherstellung, dass die Montagesysteme korrosionsbeständig sind, von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Energieeffizienz und die Minimierung der langfristigen Wartungskosten.

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