Langzeitverhalten von PV-Steckern

Sie sind millionenfach auf Schweizer Hausdächern verbaut: Steckverbindungen für Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen). Die internationale Firma Stäubli Electrical Connectors AG, mit Headquarter in Allschwil, ist mit dem Markenprodukt MC4 Weltmarktführerin für PV-Stecker. Sie hat dem PV-Labor der Berner Fachhochschule den Auftrag gegeben zu untersuchen, welches Alterungsverhalten die PV-Stecker in der Praxis zeigen.

Steckbrief

  • Lead-Departement Technik und Informatik
  • Institut Institut für Energie- und Mobilitätsforschung IEM
  • Laufzeit (geplant) 01.07.2021 - 30.06.2023
  • Projektverantwortung Prof. Dr. Christof Bucher
  • Projektleitung Matthias Burri
  • Projektmitarbeitende Mischa Benjamin Müller
    Luciano Borgna
  • Partner Stäubli Electrical Connectors AG
  • Schlüsselwörter Energiestrategie 2050, Erneuerbare Energien, Dezentrale Versorgung, Photovoltaik, Langzeitverhalten von PV-Anlagen

Ausgangslage

PV-Anlagen sind langlebig und benötigen ausser einer meist automatischen Betriebsüberwachung praktisch keine Wartung. Insbesondere die Verkabelung im Modulfeld wird oft über mehrere Jahrzehnte sich selbst überlassen. Ob dies gut geht, kommt nicht zuletzt auf die Qualität der eingesetzten Steckverbindungen sowie das korrekte Handling bei der Installation an. Der wohl meistverbaute Stecker in der Schweiz ist der Original MC4 des Marktführers Stäubli Electrical Connectors AG, ehem. Multi Contact, der weltweit den Massstab gesetzt hat.

Auftraggeberin
 

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Ziele

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll das Alterungsverhalten von PV-Steckern im Feld charakterisiert werden. Eine grössere Anzahl an PV-Steckern von diversen PV-Anlagen soll im Labor für PV-Systeme der BFH untersucht werden. Das Alterungsverhalten soll in Abhängigkeit folgender Faktoren untersucht werden:

  • Alter der Steckverbindungen
  • Einbausituation der Steckverbindungen (Schutz vor Regen / Sonne / extremen Temperaturen)
  • Art der Steckverbindungen (Originalstecker, Kreuzverbindungen)
  • Art der Crimpung (herstellerseitige oder im Feld erstellte Crimpung)

Mit den Resultaten erhofft sich einerseits der Hersteller weitere Inputs zur Verbesserung seiner Produktequalität, andererseits soll die PV-Branche ein besseres Gefühl für die Alterung einer kritischen Komponente der PV-Anlagen erhalten.

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Verschiedene Stecker, die für PV-Anlagen eingesetzt werden.

Vorgehen

Zuerst wird ein Testverfahren zur Überprüfung der Stecker festgelegt. Das Testverfahren kombiniert die Anforderungen aus drei IEC-, einem UL- sowie drei EN-Standards. Insbesondere werden die Prüfanforderungen nach IEC 62852 «Connectors for DC-application in photovoltaic systems – Safety requirements and tests» berücksichtigt. Neben der präzisen Messung des Steckerwiderstands unter verschiedenen Stromstärken werden unter anderem Feuchtetests und Hochspannungsprüfungen durchgeführt.

Die Stecker sollen von einem möglichst breiten Spektrum an PV-Anlagen getestet werden. Der Ablauf zur Prüfung der Stecker ist wie folgt:

  1. Interessierte Anlagenbetreiber*innen sowie Installationsfirmen melden sich beim Projektleiter Matthias Burri. Die detaillierten Anweisungen zur Lieferung der Steckersamples werden abgegeben.
  2. Es sollen für jede PV-Anlage mindestens drei Steckersamples zwischen zwei PV-Modulen sowie drei Steckersamples zwischen PV-Modul und Strangkabel herausgeschnitten werden. Beim Herausschneiden und Transportieren der Stecker ist darauf zu achten, dass Stecker und Kabel möglichst wenig bewegt und auf keinen Fall voneinander getrennt werden. Detaillierte Anforderungen an das Herausschneiden und Transportieren der Stecker werden vom PV-Labor bekannt gegeben.
  3. Die Stecker werden im PV-Labor der BFH in Burgdorf getestet.
  4. Die Lieferant*innen der Stecker erhalten ein Feedback zum Zustand ihrer Stecker

Die Firma Stäubli stellt kostenlos Ersatzstecker sowie wenn notwendig Verlängerungskabel zur Verfügung. Der Aufwand für den Ersatz der Stecker geht zulasten der Parteien, welche die Stecker testen lassen möchten. Als Entschädigung erhalten sie Informationen über den Zustand ihrer Steckverbindungen.

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