1. IP-Schutzklassen und Materialqualität
Die IP-Schutzklasse („Ingress Protection“) beschreibt den Schutzgrad eines Gehäuses gegen das Eindringen von festen Fremdkörpern (erste Kennziffer) und Wasser (zweite Kennziffer).
Die Definition der IP-Schutzarten erfolgt nach der internationalen Norm IEC 60529.
Beispiel: IP65 = staubdicht (6) + Schutz gegen Strahlwasser (5).
1.1 Schutz gegen feste Fremdkörper (erste Kennziffer)
| 1. Ziffer (Staubschutz) | Bedeutung |
|---|---|
| 0 | kein Schutz |
| 1 | Schutz gegen Objekte >50 mm (Handrücken) |
| 2 | Schutz gegen Objekte >12,5 mm (Finger) |
| 3 | Schutz gegen Objekte >2,5 mm (Werkzeuge, dicke Drähte) |
| 4 | Schutz gegen Objekte >1 mm (kleine Drähte) |
| 5 | Staubgeschützt (eingeschränkter Schutz gegen Staub, kein schädliches Eindringen) |
| 6 | Staubdicht (vollständiger Schutz) |
1.2 Schutz gegen Wasser (zweite Kennziffer)
| 2. Ziffer (Wasserschutz) | Bedeutung |
|---|---|
| 0 | kein Schutz |
| 1 | Tropfwasser, senkrecht fallend |
| 2 | Tropfwasser, bis 15° Neigung |
| 3 | Sprühwasser, bis 60° Neigung |
| 4 | Spritzwasser aus allen Richtungen |
| 5 | Strahlwasser (Düse, 6,3 mm, 12,5 l/min) |
| 6 | starkes Strahlwasser (Düse, 12,5 mm, 100 l/min) |
| 7 | zeitweiliges Untertauchen (bis 1 m, max. 30 Min) |
| 8 | dauerhaftes Untertauchen (Hersteller definiert Tiefe) |
| 9K | Hochdruck-/Dampfstrahlreinigung |
Die Schutzart IP9K steht nicht über IP68, sondern ist ein separater Test: Hochdruck- und Dampfstrahlreinigung.
1.3 Praxisaspekte bei mobilen Solarmodulen
Für eine korrekte Bewertung muss die gesamte Baugruppe betrachtet werden, nicht nur die Zellenoberfläche.
Herstellerangaben (z. B. „IP65“) beziehen sich meist auf die Zellfläche und Laminatschicht.
Andere Bauteile wie Reißverschlüsse, Kabeldurchführungen oder Nähte erreichen diesen Schutz oft nicht.
2. Materialqualität und Belastbarkeit
Neben dem IP-Schutz bestimmt die Materialqualität die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit mobiler Solarmodule.
2.1 Deckschicht (Oberfläche über den Solarzellen)
| Material | Lichtdurchlässigkeit | UV-Beständigkeit | Haltbarkeit | Besonderheiten |
|---|---|---|---|---|
| PET (Polyethylenterephthalat) | 80–85 % | gering, Vergilbung nach 2–3 Jahren | 2–5 Jahre | Standard, kostengünstig |
| ETFE (Ethyl-Tetrafluorethylen) | 90–95 % | hoch, stabil über 10+ Jahre | 10+ Jahre | Lotus-Effekt (selbstreinigend), Premiumlösung |
Studien (z. B. NREL):
- PET-Folien verlieren nach ca. 5 Jahren bis zu 10–15 % Transmission.
- ETFE-Folien zeigen < 5 % Verlust über 10 Jahre.
2.2 Gewebe (Außenhülle/Faltstruktur)
| Material | UV-Beständigkeit | Abriebfestigkeit | Wasserresistenz | Besonderheiten |
|---|---|---|---|---|
| Polyester 600D | mäßig | hoch | wasserabweisend | robust, günstig |
| Polyester 900D | mäßig | sehr hoch | wasserabweisend | dicker, schwerer |
| Nylon 900D | hoch | sehr hoch | wasserabweisend | reißfester als Polyester, teurer |
| Beschichtungen (PU/PVC) | abhängig vom Trägerstoff | erhöht | stark erhöht | macht das Material steifer |
Nylon besitzt eine höhere Reißfestigkeit als Polyester, ist jedoch UV-anfälliger, sofern es nicht speziell behandelt oder beschichtet wird. Polyester zeigt daher in Outdoor-Anwendungen oft eine bessere Langzeitstabilität.
PVB-Laminatschichten sind günstiger, können aber Feuchtigkeit aufnehmen, was zu Blasenbildung und Delamination führt. EVA ist dreimal so teuer, jedoch deutlich beständiger gegen Umwelteinflüsse.
Studien zeigen: PET-Folien verlieren nach ca. 5 Jahren 10–15 % Transmission, während ETFE-Folien nach 10 Jahren weniger als 5 % Verlust aufweisen.
2.3 Laminatschichten
- EVA (Ethylen-Vinylacetat) und PVB (Polyvinylbutyral) dienen als Bindeschichten zwischen Solarzellen und Deckschicht.
- Funktion: Fixierung, Isolation, Schutz vor mechanischer Belastung.
- Billige Panels sparen hier → Risiko von Delamination (Blasenbildung, Luft- oder Feuchtigkeitseinschlüsse).
2.4 Belastbarkeit und Lebensdauer
- Umwelteinflüsse: UV-Licht, Regen, Frost → führen zu Materialermüdung.
- PET-Deckschicht: sichtbare Alterung (Vergilbung, Sprödigkeit) oft nach 2–3 Jahren.
- ETFE-Deckschicht: hohe Beständigkeit, bis zu 10 Jahre Outdoor-Einsatz.
- Gewebequalität: bestimmt Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegen Feuchtigkeit/UV zusätzlich mit.
3 Bedeutung für die Praxis
3.1 Robustheit
- IP65-Schutz bietet Staubdichtheit und Schutz gegen Strahlwasser.
- Für Outdoor-Nutzung sind robuste Gewebe und dichte Nähte entscheidend.
- Höhere Schutzklassen (z. B. IP67) ermöglichen erweiterten Einsatz (zeitweiliges Untertauchen).
3.2 Langlebigkeit
- Materialqualität beeinflusst die Lebensdauer maßgeblich.
- PET-Deckschichten altern schneller (Vergilbung, Sprödigkeit nach wenigen Jahren).
- ETFE-Deckschichten sind deutlich UV-stabiler und ermöglichen bis zu 10 Jahre Einsatzdauer.
- Für die Lebensdauer ist die Materialqualität entscheidend: PET-Deckschichten zeigen oft schon nach wenigen Jahren sichtbare Alterung, während ETFE-Deckschichten in Studien auch nach über 10 Jahren Einsatzdauer >90 % Transmission aufweisen.
| Quelle | Link | Bezug zu Kapiteln |
|---|
| International Electrotechnical Commission (IEC) – Normen (IEC 60904-3, IEC 60529) | https://www.iec.ch | STC-Norm, IP-Schutzklassen |
| NREL – National Renewable Energy Laboratory | https://www.nrel.gov | Materialqualität (PET vs. ETFE, UV-Beständigkeit, Transmission) |