Smörjmedelsfria glidlager av polymer för fotovoltaiska spårningssystem

"Grundidén med vårt företag var att realisera solföljning med smart teknik på ett prisvärt och effektivt sätt", förklarar Thomas Vogel, VD och talesman för TecnoSun Solar Systems AG i Neumarkt/Oberpfalz. Företaget grundades i april 2010, har cirka 12 anställda och tillverkar solcellssystem.

Företagets läge är gynnsamt: förhållandena i en stad som fokuserar på förnybara energikällor erbjuder goda ramvillkor för det unga företaget. Eftersom decentraliseringen av elmarknaderna är en viktig framtidsfråga är det framför allt lokala myndigheter och kommuner, men även privata investerare, som satsar på förnybar energi.

Grundsystemet bestod ursprungligen av en tvåaxlig styrbana, men kompletteras nu med en enaxlig styrbana. Dessutom finns det ett aerodynamiskt system för platta tak. Det är en permanent monterad lösning som kan installeras på platta tak utan att takbeklädnaden skadas. "Och på Intersolar presenterar vi ett system för bullervallar som redan på förhand har rönt stort intresse", säger Thomas Vogel. "Det kommer att börja serietillverkas senast i mitten av året."

Problemet

TecnoSun Solar Systems AG letade efter glidlager till vertikala spårningssystem. Kraven på lagren var mycket höga: de skulle ha låg friktion och kännetecknas av hög prestanda. Dessutom måste lagren vara väderbeständiga i årtionden, eftersom systemen utsätts för värme, kyla, regn och snö. Underhålls- och servicearbetet måste gå snabbt och vara okomplicerat.

Lösningen

Med iglidur-glidlager har solcellsexperten hittat en kostnadseffektiv lösning som uppfyller deras krav. Tack vare de inbyggda fasta smörjmedlen har glidlagren låg friktion och gör lagerpunkterna underhållsfria. Detta gör ytterligare smörjmedel överflödiga. Glidlagren är okänsliga för extrema väderförhållanden och inte ens smuts utgör något hinder för deras funktion.

Spårsystem för solcellsanläggningar (trackers) är system som är oberoende av basytans orientering. De följer solens gång under dagen och skapar på så sätt en optimal vinkel mellan solen och solmodulen, vilket optimerar utnyttjandet av modulerna.

Den extra avkastningen från användningen av ett spårningssystem har visat sig vara upp till 40 %. En betydligt högre effekt och ett jämnt effektutbyte uppnås under hela dagen. "Hittills har trackersystem ofta kritiserats för sina nackdelar", säger Thomas Vogel. "De anses i allmänhet vara för dyra och förfula landskapet på grund av sin storlek, eftersom de vanligtvis är flera meter höga. Vi valde en annan strategi och ville hålla den totala höjden låg, vilket också har lett till kraftigt minskade kostnader jämfört med andra system."

Fördelarna med den här leverantörens spårningssystem är därför snabbt sammanfattade: de inkluderar den låga konstruktionshöjden på cirka 1,5 m och den därmed sammanhängande materialeffektiviteten. Därmed kan solcellssystemen enkelt integreras i landskapet och erbjuder en liten vindutsatt yta. Sedan har vi drivkonceptet. Upp till 120 trackers drivs med bara en motor. Detta motsvarar en modulyta på cirka 400 m2. Detta har sänkt systemkostnaderna avsevärt.

Normalt förankras ett bandburet system i marken med betongelement som måste avlägsnas mödosamt vid någon tidpunkt. "Vår förankring består av markskruvar, på vilka det relativt enkla mekaniska systemet, en ren metallkonstruktion, är byggt", säger Thomas Vogel. Friktionen i systemet är helt försumbar. Detta säkerställs av smörjmedelsfria glidlager av polymer från igus GmbH i Köln. Det finns nästan ingen applikation där den smörjfria lagertekniken inte bevisar sin mångsidighet.

Tre osmorda lager används mellan trumman och dragringen, basplattan. "Vid den här tidpunkten letade vi efter en högkvalitativ och högpresterande lösning som å ena sidan måste vara helt torr och å andra sidan inte fick vara känslig för skador på grund av omgivningsförhållandena", säger Thomas Vogel när han blickar tillbaka. Systemlivslängder på flera decennier är en del av kravprofilen. Och om det värsta skulle inträffa måste lagren kunna bytas ut snabbt och enkelt i samband med underhålls- och servicearbeten.

Kravprofilen uppfylls av allroundmaterialet iglidur P. Tack vare sin termiska stabilitet och låga vattenabsorption är detta lager ett av de mest formstabila under varierande omgivningsförhållanden. Det rekommenderas generellt för rotationsrörelser med medelhög till hög belastning. Det är också kostnadseffektivt, vilket i sin tur har en märkbar effekt på affärssidan.

"Inför systemutvecklingen genomförde vi en rad omfattande praktiska tester med ett stort antal olika lager för att kunna göra tillförlitliga uttalanden om deras beteende under belastning. Olika leverantörer presenterade sina produkter", säger Thomas Vogel. "Testresultaten talade alltid tydligt för de smörjmedelsfria polymerglidlagren. Därtill kommer det goda förhållandet mellan pris och prestanda och den omfattande supporten. Vår ansvariga kontaktperson inom fältservice, Bernhard Hofstetter, står i ständig dialog med oss och håller oss informerade om ny- och vidareutveckling så att vi alltid ligger i teknikens framkant."

Kravprofilen för glidlagren är extremt hög. De måste vara väderbeständiga i årtionden, tåla smuts och fukt och vara lätta att montera. Vikt på grund av snölaster spelar också en roll. I vissa områden utsätts de också för stora belastningar, eftersom relativt kraftiga rotationsrörelser påverkar den mekaniska grundstrukturen. Dessutom kan dragbelastningar på flera 100 kg uppstå i de hörnpunkter där repet dras.

Innan man bestämde sig för vilket material som var bäst lämpat för denna kravprofil genomförde polymerleverantören också olika belastningsberäkningar och rekommenderade materialet iglidur P enligt uteslutningsförfarandet.

Innan man bestämde sig för vilket material som var bäst lämpat för denna kravprofil gjorde polymerleverantören också olika belastningsberäkningar och rekommenderade iglidur P-materialet efter uteslutningsförfarandet.

Till skillnad från tillämpningar inom maskinteknik roterar de icke-inpressade glidlagren runt helt galvaniserade ytor. På grund av de nödvändiga installationstoleranserna finns det därför en kvarstående risk för att lagret kan kärva både utvändigt och invändigt. Även här har preliminära tester visat att polymerglidlagret inte har några problem med detta. Lagren körs i spårningssystemen från dag ett utan några onödiga driftstopp.

"Vårt standardmaterial iglidur G, som har visat sig fungera i otaliga applikationer världen över, var också uppe för diskussion", rapporterar Bernhard Hofstetter, ansvarig teknisk försäljningskonsult på igus Bavaria North-East-kontoret. "Vi utförde de första proverna. Men på grund av den lägre vattenabsorptionen och värmeutvidgningen fattades slutligen beslutet till förmån för iglidur P-materialet."

Materialet iglidur Q2 visar också prov på sin slitstyrka i ett tvåaxligt system i de schweiziska bergen på 1.800 meters höjd. Materialet är formstabilt under höga belastningar och är som gjort för svängningsapplikationer med hög belastning under extrema förhållanden.

"På den här höjden varierar temperaturerna extremt mycket under året, för att inte tala om snöfallet på vintern", förklarar Thomas Vogel. "För att göra vårt spårningssystem ännu mer robust och lätt att underhålla använder vi det slitstarka lagret. Under dessa svåra klimatförhållanden är belastningarna naturligtvis som störst. Och våra första erfarenheter är mycket goda. Polymerlagret uppfyller också våra grundläggande krav på ekonomiska lösningar utan att kompromissa med kvaliteten!"