Kunstoffgleitlager: Schmierfreie Polymerlager für verschattungsfreie Solar-Nachführsysteme

  • Solar-Nachführsystem s:track von RWenergy in wagerechter Mittagsstellung.  (Quelle: igus GmbH, Köln)Solar-Nachführsystem s:track von RWenergy in wagerechter Mittagsstellung. (Quelle: igus GmbH, Köln)
  • Solar-Nachführsystem s:track von RWenergy in wagerechter Mittagsstellung.  (Quelle: igus GmbH, Köln)
  • Robuste, schmier- und wartungsfreie Kunststoff-Gleitlager Igus sichern die Kippbewegung des Nachführsystems. (Quelle: igus GmbH, Köln)
  • Stahlbau-Systeme sind nicht immer auf den letzten Millimeter ausgerichtet. Dabei entstehen hohe Kräfte, die die Kunststoff-Gleitlager aushalten müssen. (Quelle: igus GmbH, Köln)
  • Sonnige Gemüter auch bei Minusgraden (v.l.n.r.): Entwicklungsleiter Gerhard Dirscherl (RWenergy), Bernhard Hofstetter, technischer Verkaufsberater bei Igus und Igus-Vertriebsleiter Tobias Vogel. (Quelle: igus GmbH, Köln)

Nachführsysteme richten Photovoltaik-Anlagen automatisch nach dem Stand der Sonne aus. Dadurch nutzen die Solar-Anlagen die Sonnenenergie optimal aus und erreichen einen besonders hohen Wirkungsgrad. Damit diese bei Wind und Wetter über Jahrzehnte störungsfrei funktionieren, setzten Hersteller auf wartungsfreie, langlebige Kunststoff-Gleitlager.

„Nachführungssysteme rechnen sich trotz höherer Anschaffungskosten sehr schnell", erklärt Gerhard Dirscherl, Entwicklungsleiter bei RWenergy aus dem bayerischen Schwandorf. „Im Gegensatz zu einer Festaufständerung erreichen sie einen Mehr-Ertrag von bis zu 30 %. Dieser resultiert aus einer effizienteren Ausnutzung der Vor- und Nachmittagsstunden, in denen sich die Tracker-Anlagen optimal zur Sonne ausrichten. Das erhöht natürlich nachhaltig deren Wirkungsgrad."

Bewegter Stahlbau

Die verschiedenen Systeme des Photovoltaik-Spezialisten basieren auf bewährten Komponenten und Konstruktionsprinzipien aus der Automobilindustrie. Im Grunde handelt es sich um bewegten Stahlbau. Hier müssen alle zum Einsatz kommenden Komponenten absolut robust und verschleißfrei sein. Das gilt besonders für die Lagertechnik. In den Solaranlagen kommen deshalb tribo-optimierte Polymerlager von Igus zum Einsatz. Neben ihrer Schmier- und Wartungsfreiheit sind sie robust und sorgen für eine lange Lebensdauer. „Nur so können wir unseren Kunden eine Betriebsgarantie von 25 Jahren geben", erläutert Entwicklungsleiter Dirscherl.

Ausrichtung im 10-Minuten-Takt

Im Jahr 2006 kam das Unternehmen mit dem einachsigen Nachführsystem s:wheel auf den Markt. Das bodennahe und somit windunempfindliche System erreicht bis zu 30 % höhere Energieausbeute als stationäre Anlagen. Die azimuthale Nachführung ermöglicht eine perfekte Ausnutzung der Sonnenenergie. Die konsequente Ausrichtung erfolgt im 10-Minuten-Intervall. Durch diese exakte Orientierung am tatsächlichen Verlauf der Sonne garantiert das System maximalen Ertrag. Hierbei werden sowohl die Längen- und Breitengrade des Aufstellungsortes berücksichtigt als auch die Verschiebung zwischen tatsächlicher Sonnenzeit und örtlicher Uhrzeit.

Neues Horizontalkippsystem

„In den letzten Jahren haben wir uns überdies weitere Standbeine geschaffen", berichtet Gerhard Dirscherl.

„Neben unseren Tracker-Systemen bieten wir sowohl Lösungen für den Dachanlagenbereich als auch für Freiflächenaufständerungen an." Im Bereich der Nachführsysteme ergänzt das solide Modell s:track die Produktpalette. Im Vergleich zu stationären Anlagen ist die Ausbeute hier um bis zu 15 % höher. In Mexiko ist vor kurzem die erste Testanlage in Betrieb genommen worden. Weitere Anlagen sind in Planung. Während sich das Einachssystem s:wheel auf einer Vertikalachse im Kreis dreht, handelt es sich bei s:track um ein Horizontalkippsystem. Eine Achse verläuft in Nord-Süd-Richtung und macht die Schwenkbewegungen vom Sonnenaufgang im Osten über die Mittagsstellung in der Waagerechten nach Westen bis in die Abendstellung in kurzen Bewegungsintervallen mit.

Ertragskurve muss stimmen

„Den klassischen Horizontalkipper gibt es auch von anderen Herstellern", erläutert Gerhard Dirscherl. „Wir aber garantieren in unseren Systemen - als Alleinstellungsmerkmal - eine absolute Verschattungsfreiheit. Eine komplexe Steuerungssoftware sorgt sowohl in den frühen Morgen- als auch späten Abendstunden für verschattungsfreie Module. Die Anlage bewegt sich in 2°-Schritten, wodurch das System optimal zur Sonne ausgerichtet ist, damit die Ertragskurve für den Betreiber stimmt."
Das Nachführsystem s:track ist 26 m lang und 3,2 m hoch. Der Horizontalkipper spielt seine Stärken vor allem in äquatornahen Regionen aus. Denn hier stimmt übers Jahr die Anzahl der wolkenfreien Stunden, so können auch die Morgen- und Abendstunden effektiv genutzt werden. Allerdings mangelt es in diesen Regionen an erfahrenen Monteuren für den Anlagenaufbau. „Entsprechend einfach müssen die Systeme auch in der Montage sein", verdeutlicht Gerhard Dirscherl.

Robuste wartungsfreie Polymergleitlager

Der Photovoltaik-Spezialist setzt in allen Solar-Nachführsystemen schmier- und wartungsfreie Kunststoff-Gleitlager von Igus ein. In s:wheel nehmen sie vor allem eine Zentrierfunktion ein. Und in der Schwenkachse des Horizontalkippsystems s:track beweisen sie auf vielseitige Weise ihre Stärken: Eingepresst in ein voll verzinktes Standardrohr, kombiniert mit einer Stahlwelle, müssen sie trotz der vorhandenen Einbautoleranzen zuverlässig funktionieren. Dabei kippen sie täglich um ±45°. Hier kommt es vor allem auf Unempfindlichkeit bei der Montage an, auf reibungsloses Handling und lange Lebensdauer.
Die Systeme sind nicht immer auf den letzten Millimeter ausgerichtet. „Im Stahlbau muss man mit Toleranzen rechnen", so Dirscherl. Dabei entstehen hohe Kräfte, denen die Polymerlager standhalten müssen. Hinzu kommen schwierige Umgebungsbedingungen: So dürfen Staub, Sand, Regen und Hitze keinerlei Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems haben. Alle Komponenten müssen dauerhaft im Außeneinsatz bestehen. „Sollte beispielsweise das Kunststofflager bei der Montage auf den staubigen Boden fallen, spielt das für die Funktionsfähigkeit keine Rolle", so der Entwicklungsleiter. „Bei einem empfindlichen Kugellager dagegen bekämen wir jetzt Probleme."

Lebensdauertests im Vorfeld

Entwicklungschef Dirscherl erklärt: „Unsere Kunden sind über die ganze Welt verstreut. Wir können nicht alle paar Monate die Lager tauschen. Darüber hinaus bieten wir unseren Kunden die Garantie, dass sie ihre Anlagen mindestens 25 Jahre betreiben können." Der technische Verkaufsberater von Igus, Bernhard Hofstetter, berichtet in diesem Zusammenhang von einer Lebensdauerberechnung, die im Vorfeld durchgeführt wurde. „Wir haben alle kritischen Anlagenparameter wie Temperatur, Reibung und Belastung einfließen lassen. Dabei konnten wir zeigen, dass die Lebensdauer der Polymerlager die Anlagenlebensdauer überschreitet."

Unempfindlich bei Schmutz und Kanten

Als Polymerlager-Werkstoff wurde iglidur G gewählt. Diese wirtschaftliche Allroundlager decken eine sehr große Anwendungsbreite ab. Sie eignen sich für Temperaturen von -40 °C bis +130 °C im Trockenlauf. Gedacht sind sie für einfache Dreh- und Schwenkbewegungen, doch auch Spitzen- oder Kantenlasten meistern die robusten Lager.
Zurzeit sind im s:track insgesamt 15 iglidur G-Buchsen in den fünf Stahlbauverstrebungen der Nord-Süd-Achse verbaut. Insgesamt steht jeweils ein Bauraum von ca. 10 cm zur Verfügung. Aufgrund der hohen Toleranzen sind jeweils drei Buchsen pro Verstrebung verbaut. „Die dritte Buchse hat im Grunde keine Funktion. Sie wird nur vorsichtshalber eingebaut", sagt Gerhard Dirscherl. So besteht die Möglichkeit, je ein Sonderlager mit einer Länge von 47 mm von links und rechts als Bundbuchse einzusetzen. Dergestalt kann ein Lager eingespart werden, was Fehlerquellen weiter minimiert und die Montage erleichtert. Dirscherl zeigt sich überdies mit der technischen Beratung zufrieden: „Die Zusammenarbeit stimmt, wie man an dem Igus-Vorschlag für das Sonderlager sehen kann. Obwohl ja oft die Stückzahl bei Neuentwicklungen anfangs noch nicht abzusehen ist, fühlen wir uns bestens betreut." (sn)

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Igus GmbH
Spicher Str. 1 a
51147 Köln
Telefon: +49 2203 9649 0

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