Freiflächen-Photovoltaik-Anlagen spielen eine zentrale Rolle in der Energiewende. Zum Schutz der empfindlichen Steuerungstechnik setzt ein PV-Spezialist auf robuste Gehäuse.
Bis zum Jahr 2050 will die Europäische Union klimaneutral werden. Überall entstehen deshalb zurzeit neue Wind- und Solarparks. Damit die Anlagen den optimalen Ertrag erzielen, müssen sie ihre Position den sich ständig ändernden äußeren Bedingungen anpassen. Bei den Windkraftanlagen geschieht das über die Pitch-Regelung, an PV-Modulen übernimmt diese Aufgabe ein Nachführsystem.

PV-Anlagen und die Neunziger

Die Kirchner Solar Group aus dem hessischen Alheim-Heinebach stellt diese Systeme in Deutschland her. Das Unternehmen hat zudem PV-Dachanlagen, Speicherlösungen und Wallboxen im Programm und übernimmt auch die Projektierung und Betreuung kompletter Solarparks. Ursprünglich war Kirchner ein reiner Elektro-Installationsbetrieb, der später auch Haushaltsgeräte, Radios und Fernseher verkaufte. Firmengründer Lars Kirchner entdeckte schon früh das Potenzial der Photovoltaik: Bereits 1991 fertigte er das erste PV-Modul. „Anfangs waren das ausschließlich Dachanlagen“, erinnert sich Gerd Schmauch, der bei Kirchner in der Entwicklungsabteilung arbeitet. „Kurz danach kamen dann aber schon die Nachführsysteme dazu.“

Suche nach geeignetem Gehäuse war nicht leicht

Das Unternehmen entwickelte ein astronomisches Nachführsystem, das die PV-Module zum Stand der Sonne ausrichtet. In der Anlagen-Steuerung ist die Position der Sonne gespeichert, die sie am jeweiligen Standort zu einem bestimmten Zeitpunkt am Himmel einnimmt.
Da sich die PV-Module unter freiem Himmel befinden, muss die Steuerung entsprechend gut vor Witterungseinflüssen geschützt werden. „Wir haben zuerst überlegt, die Technik in ein Kunststoffgehäuse zu packen“, erzählt Schmauch. „Das wäre aber schon wegen der UV-Strahlung keine gute Idee gewesen, denn sie macht den Kunststoff auf Dauer spröde.“ Es musste also eine andere Lösung her.

Ein Geschäftspartner gab den entscheidenden Tipp

Der Zufall kam Gerd Schmauch und seinen Kollegen schließlich zu Hilfe – in Gestalt der Firma SMA aus Kassel. Das Unternehmen fertigte damals die Wechselrichter für die PV-Anlagen von Kirchner, die den Gleichstrom der Module in Wechselstrom umwandeln. Darüber hinaus war SMA ein enger Partner bei der Entwicklung der Steuerungstechnik für die PV-Anlagen der Solar-Pioniere.

SMA bezog für einige seiner Produkte schon länger Gehäuse von Rose Systemtechnik. „Sie haben dann dort angefragt, ob man auch ein Gehäuse für die Leiterplatten unserer Steuerung konstruieren könnte“, berichtet Gerd Schmauch.

Rose empfahl Kirchner für die Kapselung seiner Steuerungselektronik die Aluminiumdruckguss-Gehäuse der Produktreihe Aluform. Dieser Gehäusetyp eignet sich sehr gut für die Aufnahme von Leiterplatten und Platinen von Steuerungen, denn die Befestigungsdome sind rechteckig angeordnet und die Gewinde befinden sich im Deckel sowie im Unterteil.

Schutz vor elektromagnetischer Strahlung

Aluminiumgehäuse von Rose werden aus einer hochwertigen Aluminium-Gusslegierung AC-AlSi 12 (Fe) gefertigt und bieten somit einen EMV-Basisschutz, der die verbauten Komponenten vor elektromagnetischer Strahlung schützt. Auch das ist für die Steuerung der Nachführsysteme wichtig, denn sie befinden sich im Freien und damit unter Umständen in der Nähe von Hochspannungsmasten oder elektrischen Weidezäunen. Darüber hinaus sind die Aluform-Gehäuse für die Aufnahme von Frontfolien und Folientastaturen vorbereitet.

Aluminiumgehäuse von Rose werden heute nicht nur im Maschinenbau sowie in der Mess- und Regeltechnik, sondern auch in der Gebäude- und Sicherheitstechnik eingesetzt. Das Besondere an den Klemmenkästen ist ihr Aufbau: Die Gehäuse werden mit separaten, aber dennoch in die Gehäuseform integrierten Schraubbefestigungskanälen ausgestattet. So können die elektronischen Einbauten beim Eindrehen der Deckelschrauben keinen Schaden durch eventuell entstehende feine Späne nehmen. Darüber hinaus geht durch diese Konstruktion kein wertvoller Einbauraum im Gehäuse verloren.

Gehäuse halten der Witterung problemlos stand

Die Aluminiumdruckguss-Gehäuse von Rose zeichnen sich zudem durch ihre Robustheit aus. Durch die Legierung halten die Gehäuse korrosiven Belastungen auch ohne weitere Beschichtung stand. Das Feder-Nut-Prinzip sowie Chloropren- bzw. Silikon (VMQ)-Dichtungen sorgen darüber hinaus für absolute Dichtheit. Die Aluform-Gehäuse sind in 15 verschiedenen Größen lieferbar – mit Abmessungen von 80 x 80 x 81 mm bis 280 x 280 x 111 mm. Bei Kirchner kommt ein 280 x 200 x 71 mm großes Gehäuse zum Einsatz, das von Rose mit Kabelverschraubungen, Druckausgleichsmembrane, Lackierung und Außenaufkleber versehen wird.

Standardmäßig wird dieser Gehäusetyp in Achatgrau gefertigt (RAL 7038). Auf Wunsch sind aber auch Sonderlackierungen möglich – Kirchner z. B. erhält die Gehäuse in einem Orange-Ton. Insgesamt 300 Farben in unterschiedlichen Strukturen und Glanzgraden stehen zur Auswahl, die entweder per Pulverbeschichtung oder im Nasslack-Verfahren aufgetragen werden.

Nachfrage nach PV-Anlagen zieht an

Mehr als 11.000 Nachführsysteme hat Kirchner weltweit bereits installiert. Die Anlagen sind für eine Betriebsdauer von mindestens 20 Jahren ausgelegt und steuern in der Regel Modulflächen von 30 bis 60 Quadratmetern Größe. Kürzlich wurde sogar eine Anlage mit 130 Quadratmeter großen Modulen verkauft.

Die Nachfrage nach den Systemen steigt kontinuierlich. Das liegt auch daran, dass die astronomisch nachgeführten Module alle einheitlich ausgerichtet sind, während die Modulflächen bei sensorgesteuerten Anlagen kreuz und quer stehen. Ein harmonisches Erscheinungsbild der Parks spielt für viele Betreiber offenbar eine große Rolle.

Seit 15 Jahren schützt die Kirchner Solar Group mittlerweile die Steuerungen ihrer Nachführsysteme mit Gehäusesystemen von Rose. „Die Qualität, das Preis-Leistungs-Verhältnis und der Service sind sehr gut“, begründet Entwicklungsingenieur Gerd Schmauch die langjährige Geschäftsbeziehung. Auch die Umgestaltung der Gehäuse aufgrund wechselnder Firmenlogos klappte problemlos.