Produktion von Solarmodulen Axialer Überlastschutz in innovativen Stringer-Anlagen

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Eine fortschrittliche Produktionsanlage verbindet Solarzellen zu Strings mit elektrisch leitfähigem Kleber. Ein Überlastelement schützt die Anlage dabei vor zu hohen axialen Kräften.

Der Markt für Solarmodule entwickelt sich seit Jahren dynamisch. Global gesehen, verzeichnete er im Jahr 2022 zum dritten Mal in Folge einen starken Zuwachs, wie die internationale Energieagentur IEA meldete. Demnach wurden im Jahr 2022 PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 235,8 GW installiert. Besonders stark fiel das Wachstum in China aus.

Ein wichtiger Faktor für die Attraktivität der Solartechnik ist der Preis der Module. Dieser hängt unter anderem von der Produktionstechnik ab. Für eine innovative Anlage in diesem Bereich wurde nun das Unternehmen Teamtechnik für einen Umweltpreis nominiert. In der ausgezeichneten Produktionsanlage schützt ein EAS-Axial-Überlastelement von Mayr Antriebstechnik einen Rundschalttisch vor zu hohen Kräften.

Wer ist Teamtechnik?

Teamtechnik, das seit 2021 zum größten Teil dem Dürr-Konzern gehört, ist ein internationaler Anbieter für Produktionstechnologie, Montage- und Funktionsprüfanlagen. Die Freiberger Firma entwickelt unter anderem Stringer-Anlagen, welche für die Produktion von Solarmodulen eingesetzt werden.

Ein besonders interessantes Modell, das die Firma designt und gefertigt hat, ist der Stringer TT4000 i8 ECA. Diese Anlage nutzt ein innovatives Verfahren zu Herstellung von bandförmigen Solarzellen-Einheiten (Strings). Damit hatte sich Teamtechnik um den baden-württembergischen Umweltpreis beworben und schaffte es auf die Shortlist.

Was ist der Umwelttechnikpreis Baden-Württemberg?

Der Umwelttechnikpreis Baden-Württemberg zeichnet Unternehmen aus, deren Verfahren und Produkte zur Schonung von Klima und Ressourcen beitragen. 123 Unternehmen hatten sich an der letztjährigen Ausschreibung beteiligt, 30 von ihnen wurden für die Finalrunde ausgewählt. Teamtechnik gehörte dazu und wurde in der Kategorie „Materialeffizienz“ nominiert.

Was ist das Besondere an dem Herstellungsverfahren?

Das prämierte Verfahren zur Herstellung von Solarzellenstrings für Solarmodule verbraucht weniger Energie und benötigt kein umweltschädliches Blei. Zudem ist es auch schneller als bisher verwendete Methoden. Das Unternehmen entwickelte dafür eine Produktionsanlage, genannt Stringer. Sie nutzt elektrisch leitfähigen Kleber anstelle des bisher üblichen Lötverfahrens, um einzelne Solarzellen zu Strings zu verbinden.

„Dieses Verfahren ist besonders gut für moderne Zelltypen wie HJT und Perowskit-Solarzellen geeignet, die sehr dünn und empfindlich sind“, erklärt Philipp Enzel, Marketingleiter bei Teamtechnik. „Der Verzicht auf Blei macht die Solarmodulherstellung umweltverträglicher und das Recycling einfacher. Mit einem Produktionstempo von 4000 Takten pro Stunde bei einem geringen Flächenbedarf ist der Stringer derzeit außerdem einer der leistungsfähigsten der Welt.“

Welche Funktion hat das Überlastelement in der Anlage?

In der Wendeeinheit für die Solarzellen begrenzt ein EAS-Axial-Überlastelement von Mayr Antriebstechnik die Axialkräfte. Dies schützt den Rundschalttisch, der sich unter der Wendeeinheit befindet. Teamtechnik-Entwickler Bernd Fantz erklärt: „Ein Kniehebel kann in der unteren Position hohe Kräfte erreichen. Wenn die Kupplung auslöst, wird der Antrieb von der Wendeeinheit abgeschaltet.“

Wie funktioniert die Kupplung?

Die formschlüssige, freischaltende Sicherheitskupplung EAS Axial begrenzt Axialkräfte. Im störungsfreien Betrieb überträgt sie Zug- und Druckkräfte spielfrei bei hoher axialer Steifigkeit bis zur vorgegebenen Auslösekraft, die über die Vorspannkraft von Tellerfedern individuell und stufenlos einstellbar ist. Wird diese eingestellte Auslösekraft überschritten – beispielsweise durch eine Blockierung in der Anlage – rastet die Kupplung aus. Dabei verschiebt sich der Bolzen im Inneren des Kraftbegrenzers relativ zum Gehäuse und bewegt dabei die Schaltsegmente radial nach außen. Die Kraftübertragung wird damit sofort unterbrochen. Der Freilaufweg der Elemente beim Ausrasten in Zug- und Druckrichtung ist über die konstruktive Längenauslegung frei wählbar. Ein im Gehäuse integrierter Endschalter gibt beim Ausrasten ein Signal. Dieses Signal kann verwendet werden für Steuerfunktionen oder – wie in der Wendeeinheit des Stringers – zum Abschalten des Antriebs. Die Wiedereinrastung erfolgt nach Beseitigung der Überlast automatisch beim Wiederanlauf durch Zurückziehen beziehungsweise Zurückschieben des Bolzens in die ursprüngliche Position.

Besondere Merkmale der Überlastelemente

Bei den EAS-Axial-Überlastelementen sorgen gehärtete Funktionsteile und die verwendeten Werkstoffe für große Wiederholgenauigkeit der eingestellten Kraft. Die Baureihe umfasst acht Größen mit einstellbaren Auslösekräften von 75 bis 300.000 N. Der Freihub nach dem Ausrasten in Zug- und Druckrichtung ist über die Führungsstange, die Schubstange und die Hülse frei wählbar. Zur Auswahl stehen damit zwölf Bauformen, die Spielraum bei der Gestaltung individueller Ausführungen bieten.  (dm)

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