PC-based Control für die Photovoltaik-Produktion

PC-based Control für die Photovoltaik-Produktion

Die Photovoltaik hat sich im letzten Jahrzehnt weltweit zu einem wachstumsstarken Industriezweig entwickelt. Neben anderen regenerativen Energien ist die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie immer mehr ins Blickfeld einer umweltbewussten Politik gerückt und durch Markteinführungsprogramme in Japan und Deutschland entscheidend gefördert worden. Herzstück einer jeden Photovoltaik-Anlage sind die Solarzellen, welche die im Sonnenlicht enthaltene Strahlungsenergie direkt in elektrische Energie umwandeln.

Das klassische Ausgangsmaterial zur Herstellung von Solarzellen ist hochreines Silizium (Si). Zur Verwendung kommt es in zwei Formen, als kristallines (c-Si) und als amorphes Silizium (a-Si). Entsprechend unterscheidet man bei der Solarzellenproduktion zwischen kristalliner Technologie und amorpher Dünnschichttechnologie. Beim kristallinen Verfahren werden aus Siliziumscheiben, den sogenannten Solarwafern, in mehreren Produktionsschritten Solarzellen hergestellt. Die einzelnen Solarzellen werden anschließend zu einem Solarmodul verschaltet, um höhere Leistungen zu erzielen.

Bei der amorphen Dünnschichttechnologie wird das Silizium direkt auf eine große Glasscheibe, Metall- oder Kunststofffolie, das spätere Solarmodul, aufgebracht. Die innere Struktur des amorphen Siliziums bildet die Voraussetzung zur Absorption des Sonnenlichtes. Neben dem amorphen Silizium dienen zunehmend Kadmium-Tellurid (CdTe), Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) sowie Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) als Ausgangsmaterial der Dünnschichttechnologie. Zum Schutz vor mechanischer Beanspruchung und vor Witterungseinflüssen werden die Solarmodule zwischen zwei Glas- oder Kunststoffscheiben eingebettet, mit einem Metallrahmen gefasst oder verbleiben als rahmenloses Laminat.

Damit die Photovoltaik langfristig einen nennenswerten Beitrag zur Energieversorgung leisten kann, sind über die nächsten Jahrzehnte kontinuierliche Kostensenkungen gefordert. Einen wesentlichen Beitrag zur Reduktion der Produktionskosten von Solarwafern, -zellen und -modulen leistet die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff. Als offene und flexible Automatisierungslösung ist sie in allen Bereichen der Photovoltaikindustrie einsetzbar. Mit den Industrie-PCs, EtherCAT-I/Os und Feldbuskomponenten, der Antriebstechnik sowie der Automatisierungssoftware TwinCAT bietet Beckhoff ein skalierbares und modulares Steuerungskonzept, das für jede Aufgabe der Wertschöpfungskette in der Photovoltaik die passende Lösung bereitstellt: Wafersägetechnologie und -inspektion, Sägeschadenätzen, Texturätzen, Diffusion, Phosphorglasätzen, Antireflexbeschichtung, Metallisation, Klassifizierung, Transport- und Speichersystem sowie Stringer und Laminierstraßen.

Kontinuität und Flexibilität durch PC-based Control
Beckhoff realisiert offene Automatisierungssysteme auf Grundlage PC-basierter Steuerungstechnik. Diese Offenheit in Bezug auf die Software- und Hardwareschnittstellen ermöglicht es den Maschinenbauern, ihre Systeme kontinuierlich zu geringen Kosten an unterschiedliche Anforderungen anzupassen.

Beckhoff-Lösungen für die Photovoltaik-Industrie
Die offene, skalierbare Automatisierungssoftware TwinCAT von Beckhoff ist eine Software-SPS und Motion-Control-Lösung für PCs. Die Programmierung gemäß der internationalen IEC 61131-3-Norm gewährleistet den Maschinenbauern eine hohe Investitionssicherheit. Die Nutzung technologischer Standards auf der Basis von Windows-Betriebssystemen eröffnet vielfältige Erweiterungsoptionen und lässt den Anwender von der raschen Entwicklung der Computerindustrie profitieren.

Maximale Leistung bis zu den I/Os
Beckhoff liefert ein umfangreiches Programm an Feldbuskomponenten für alle gängigen I/Os und Feldbussysteme. Mit den IP-20-Busklemmen und den IP-67-Feldbus-Box-Modulen steht das komplette Programm für alle in der Photovoltaik-Produktion relevanten Signalarten zur Verfügung.

XFC-Technologie – EtherCAT voll ausgenutzt
Voraussetzung für die technologische Führerschaft der Photovoltaik-Industrie sind immer leistungsfähigere Steuerungskomponenten. EtherCAT, der schnelle Ethernet-basierte Feldbus, bietet optimale Echtzeiteigenschaften bei kritischen Prozessphasen ohne Spezialhardware in der Zentraleinheit. Mit der XFC-Technologie (eXtreme Fast Control Technology) ist eine zeitliche Auflösung von < 100 ns mit dem Zeitstempelverfahren möglich; Sensorsignale können mit Abtastzeiten von

10 μs eingelesen werden. Dies erhöht die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Bewegungen.

Integrierte Sicherheit
In den letzten Jahren spielen die Betriebssicherheit und der Arbeitsschutz eine immer größere Rolle bei der Maschinenkonstruktion. Mit TwinSAFE bietet Beckhoff eine einheitliche Systemlösung für eine optimale Synergie zwischen Automatisierungs- und Sicherheitstechnologie. TwinSAFE integriert Sicherheitsfunktionen in die vorhandene Steuerungsarchitektur.

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