Stahl vs. Aluminium: Beste Rahmen für Solarmodule

Solarenergie, die bemerkenswerte Technologie, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandelt, gestaltet unsere Energielandschaft mit ihren sauberen und nachhaltigen Eigenschaften grundlegend neu. Aber haben Sie jemals an die unbesungenen Helden gedacht, die diese Photovoltaikmodule unterstützen – die Rahmen, die die Energieumwandlung stillschweigend schützen? Die Wahl zwischen Stahl- und Aluminiumrahmen hat erhebliche Auswirkungen auf die Solarleistung.

Solarmodule oder Photovoltaikmodule (PV-Module) sind Geräte, die Sonnenlicht durch den photovoltaischen Effekt direkt in Elektrizität umwandeln. Ihr Kernstück sind Photovoltaikzellen, die typischerweise aus Siliziummaterialien bestehen und sicher in Schutzrahmen montiert sind. Wenn Sonnenlicht auf diese Zellen trifft, regen Photonen Elektronen in Siliziumatomen an, wodurch ein gerichteter Stromfluss entsteht. Diese Elektrizität wird über interne Leitungen gesammelt und an Wechselrichter geleitet, die Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für den Haushalts- und Gewerbegebrauch umwandeln.

Das modulare Design der Solartechnologie bietet bemerkenswerte Flexibilität. Mehrere PV-Zellen bilden ein einzelnes Modul, während mehrere Module miteinander verbunden werden können, um Solaranlagen zu erstellen. Dieser skalierbare Ansatz ermöglicht maßgeschneiderte Energielösungen, die auf spezifische Leistungsanforderungen zugeschnitten sind. Als saubere Energiequelle reduziert Solarenergie die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und die Treibhausgasemissionen erheblich und spielt eine entscheidende Rolle in der nachhaltigen Energieentwicklung.

Die Herstellung eines Solarmoduls ähnelt der Herstellung eines Präzisionsinstruments und erfordert die sorgfältige Montage verschiedener Materialien. Der Herstellungsprozess umfasst mehrere kritische Schritte:

1. Materialvorbereitung: Sammeln von Photovoltaikzellen, Rahmenmaterialien, gehärtetem Glas, Rückseitenfolien, EVA-Folien (Ethylen-Vinylacetat), Anschlusskästen, Verkabelung, Lötgeräten und Spezialwerkzeugen.
2. Zellenanordnung & Löten: Präzises Anordnen von PV-Zellen auf einer flachen Oberfläche und Verbinden durch Löten, um vollständige Stromkreise zu bilden.
3. EVA-Einkapselung: Auftragen von präzise zugeschnittenen EVA-Folien über die Zellen und anschließendes Verbinden durch Hitze und Druck, um einen feuchtigkeitsbeständigen, stoßabsorbierenden Schutz zu schaffen.
4. Rückseitenfolienanwendung: Installieren von Schutzrückseitenfolien über den EVA-Schichten, um vor Feuchtigkeit und UV-Strahlung zu schützen.
5. Installation von gehärtetem Glas: Montage von speziell zugeschnittenem gehärtetem Glas (typischerweise 6-7 mm dick), um Stoßfestigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig eine optimale Lichtdurchlässigkeit zu erhalten.
6. Anschlusskastenanschluss: Verdrahtung von PV-Zellen an Anschlusskästen, die Schutzdioden enthalten, die einen Rückstromfluss verhindern.
7. Rahmenmontage: Befestigung des fertigen Moduls in seinem Strukturrahmen, der Befestigungspunkte und zusätzlichen Umweltschutz bietet.

Beim Bau von Solarmodulen bietet die Wahl zwischen Aluminium- und Stahlrahmen deutliche Vorteile für verschiedene Anwendungen:

Dachinstallationen: Die leichten Eigenschaften von Aluminium machen es ideal für Dachinstallationen und minimieren Bedenken hinsichtlich der strukturellen Belastung. Dieser Vorteil erstreckt sich auch auf mobile Installationen wie Wohnmobile und Wohnwagen.

Bodeninstallationen: Beide Materialien eignen sich gut für bodenmontierte Systeme, obwohl Aluminium einfachere zukünftige Anpassungen ermöglicht. Stahl ist nur bei extremen Wetterbedingungen vorzuziehen.

Solarmodulrahmen dienen neben der einfachen strukturellen Unterstützung mehreren kritischen Zwecken:

• Schutz: Schutz der Module vor Umwelteinflüssen wie starkem Wind, starkem Regen und Hagelschlägen.
• Sicherheit: Verhindern von Modulverschiebung oder -ablösung, die Personen oder Eigentum gefährden könnten.
• Leistungsoptimierung: Ermöglichen präziser Winkeleinstellungen zur Maximierung der Sonneneinstrahlung und Energieerfassung.

Eine gründliche Bewertung von Aluminium und Stahl erfordert die Untersuchung mehrerer technischer Aspekte:

Festigkeit: Während Stahl im Allgemeinen eine höhere Rohfestigkeit bietet, bietet Aluminium ein besseres Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Stahl zeichnet sich durch Scherfestigkeit aus, während Aluminium eine bessere Duktilität und Kältebeständigkeit aufweist.

Korrosionsbeständigkeit: Aluminium widersteht Rost auf natürliche Weise durch Oxidation, obwohl ungeschützte Oberflächen korrodieren können. Stahl benötigt Schutzbeschichtungen, um Rost zu verhindern, wobei Edelstahlvarianten Gewicht und Kosten erhöhen.

Gewicht: Die Dichte von Aluminium ist etwa 2,5-mal geringer als die von Stahl, wodurch Transportkosten gesenkt und die Installation vereinfacht werden.

Kosten: Standardstahl kostet in der Regel weniger als Aluminium, obwohl Edelstahl teurer wird. Kundenspezifische Aluminiumprofile können überraschend wirtschaftliche Lösungen für spezielle Formen bieten.

Umweltauswirkungen: Aluminium weist im Allgemeinen grünere Eigenschaften auf, da es leichter ist, recycelbar ist und einen geringeren Energiebedarf für die Herstellung hat, obwohl seine Herstellung immer noch erhebliche Emissionen verursacht.

Die Entscheidung zwischen Stahl- und Aluminiumrahmen hängt letztendlich von den spezifischen Projektanforderungen ab. Die robuste Haltbarkeit von Stahl eignet sich für anspruchsvolle Bodeninstallationen, während die leichte Vielseitigkeit von Aluminium es für Dach- und mobile Anwendungen vorzuziehen macht. Eine sorgfältige Berücksichtigung der Installationsumgebung, der Budgetbeschränkungen und der langfristigen Leistungsanforderungen führt zu einer optimalen Materialauswahl in Solarenergiesystemen.