Glijlagers van polymeer zonder smering voor fotovoltaïsche volgsystemen

"Het basisidee van ons bedrijf was om zonnevolgsystemen met slimme technologie op een betaalbare en effectieve manier te realiseren," legt Thomas Vogel uit, Managing Director en bedrijfswoordvoerder van TecnoSun Solar Systems AG in Neumarkt/Oberpfalz. Het bedrijf is opgericht in april 2010, heeft ongeveer 12 mensen in dienst en produceert fotovoltaïsche (PV) systemen.

De locatie van het bedrijf is gunstig: de omstandigheden in een stad die zich richt op hernieuwbare energie bieden goede randvoorwaarden voor het jonge bedrijf. Aangezien de decentralisatie van de elektriciteitsmarkten een belangrijk thema blijft voor de toekomst, zijn het vooral lokale overheden en gemeenten, maar ook particuliere investeerders, die zich richten op hernieuwbare energie.

Het basissysteem bestond oorspronkelijk uit een tweeassige geleider, maar is nu aangevuld met een eenassige geleider. Daarnaast is er een aerodynamisch systeem voor platte daken. Dit is een permanent gemonteerde oplossing die op platte daken kan worden geïnstalleerd zonder de dakbekleding te beschadigen. "En op Intersolar presenteren we een systeem voor geluidsschermen dat op voorhand al veel belangstelling trekt," zegt Thomas Vogel. "Het zal uiterlijk halverwege dit jaar in serieproductie gaan."

Probleem

TecnoSun Solar Systems AG was op zoek naar glijlagers voor verticale volgsystemen. De vereisten voor de lagers waren vrij hoog: ze moesten wrijvingsarm zijn en hoge prestaties leveren. Bovendien moesten de lagers tientallen jaren weersbestendig zijn, aangezien de systemen worden blootgesteld aan hitte, kou, regen en sneeuw. Onderhoud en service moeten snel en ongecompliceerd kunnen worden uitgevoerd.

Oplossing

Met iglidur ® glijlagers heeft de fotovoltaïsche expert een rendabele oplossing gevonden die aan zijn eisen voldoet. Dankzij de ingebouwde vaste smeermiddelen hebben de glijlagers een lage wrijving en zijn de lagerpunten onderhoudsvrij. Dit maakt extra smeermiddelen overbodig. De glijlagers zijn ongevoelig voor extreme weersomstandigheden en zelfs vuil vormt geen belemmering voor hun functionaliteit.

Volgsystemen voor PV-systemen (trackers) zijn systemen die onafhankelijk zijn van de oriëntatie van het basisoppervlak. Ze volgen de loop van de zon gedurende de dag en creëren zo een optimale hoek tussen de zon en het zonnepaneel, waardoor het gebruik van de modules wordt geoptimaliseerd.

De extra opbrengst van het gebruik van een trackingsysteem is bewezen tot 40%. De hele dag door wordt een aanzienlijk hoger rendement en een consistente stroomopbrengst bereikt. "Tot nu toe werden trackersystemen vaak bekritiseerd vanwege hun nadelen," zegt Thomas Vogel. "Ze worden over het algemeen als te duur beschouwd en ontsieren het landschap door hun omvang, omdat ze meestal enkele meters hoog zijn. Wij kozen voor een andere benadering en wilden de installatiehoogte laag houden, waardoor ook de kosten in vergelijking met andere systemen sterk werden verlaagd."

De voordelen van de volgsystemen van deze leverancier zijn daarom snel samengevat: ze omvatten de lage installatiehoogte van ongeveer 1,5 m en de bijbehorende materiaalefficiëntie. Hierdoor kunnen de PV-systemen goed worden geïntegreerd in het landschap en bieden ze een klein gebied dat is blootgesteld aan de wind. Dan is er nog het aandrijfconcept. Tot 120 trackers worden aangedreven door slechts één motor. Dit komt overeen met een moduleoppervlak van ongeveer 400 m2. Dit heeft de systeemkosten aanzienlijk verlaagd.

Normaal gesproken wordt een rupssysteem in de grond verankerd met betonnen elementen die op een gegeven moment moeizaam moeten worden verwijderd. "Onze verankering bestaat uit grondschroeven, waarop het relatief eenvoudige mechanische systeem, een puur metalen constructie, is gebouwd," zegt Thomas Vogel. De wrijving in het systeem is volledig verwaarloosbaar. Dit wordt gegarandeerd door smeervrije polymeerglijlagers van igus® GmbH, Keulen. Er is bijna geen toepassing waarin de smeervrije lagertechnologie zijn veelzijdigheid niet bewijst.

Tussen de trommel en de trekring, de basisplaat, worden drie niet-gesmeerde lagers gebruikt. "Op dit punt waren we op zoek naar een hoogwaardige oplossing die enerzijds volledig droog moest lopen en anderzijds niet gevoelig mocht zijn voor schade door de omgevingsomstandigheden," zegt Thomas Vogel terugkijkend. Een levensduur van tientallen jaren maakt deel uit van het eisenprofiel. En in het ergste geval moeten de lagers snel en eenvoudig vervangen kunnen worden tijdens onderhouds- en servicewerkzaamheden.

Het allround materiaal iglidur® P voldoet aan het eisenprofiel. Door zijn thermische stabiliteit en lage totale vochtopname is dit lager een van de meest vormvaste in veranderende omgevingsomstandigheden. Het wordt over het algemeen aanbevolen voor roterende bewegingen met gemiddelde tot hoge belastingen. Het is ook kosteneffectief, wat op zijn beurt een merkbaar effect heeft op de economische kant.

"In de aanloop naar de systeemontwikkeling hebben we een reeks uitgebreide praktijktests uitgevoerd met een grote verscheidenheid aan lagers om betrouwbare uitspraken te kunnen doen over het gedrag onder belasting. Verschillende leveranciers presenteerden hun producten," vertelt Thomas Vogel. "De testresultaten spraken altijd duidelijk in het voordeel van de smeervrije polymeerglijlagers. Daarbij komen nog de goede prijs-prestatieverhouding en de uitgebreide ondersteuning. Onze vertegenwoordiger, Bernhard Hofstetter, staat voortdurend met ons in contact en houdt ons op de hoogte van nieuwe en verdere ontwikkelingen, zodat we altijd op de hoogte zijn van de nieuwste beurstechnologie."

Het eisenprofiel voor de glijlagers is extreem hoog. Ze moeten tientallen jaren weersbestendig zijn, bestand zijn tegen vuil en vocht en eenvoudig te installeren zijn. Gewicht door sneeuwbelasting speelt ook een rol. In sommige gebieden worden ze ook zwaar belast, omdat relatief sterke rotatiebewegingen inwerken op de mechanische basisstructuur. Bovendien kunnen er trekbelastingen van meerdere 100 kg optreden op de hoekpunten waar de kabel trekt.

Alvorens te beslissen welk materiaal het meest geschikt is voor dit vereistenprofiel, voerde de polymeerleverancier ook verschillende belastingsberekeningen uit en raadde het materiaal iglidur® P aan volgens de uitsluitingsprocedure.

Alvorens te beslissen welk materiaal het meest geschikt is voor dit eisenprofiel, voerde de polymeerleverancier ook verschillende belastingsberekeningen uit en adviseerde na de uitsluitingsprocedure het materiaal iglidur® P.

In tegenstelling tot toepassingen in de machinebouw draaien de niet-ingeperste lagers rond volledig verzinkte oppervlakken. Door de noodzakelijke installatietoleranties is er dus een restrisico dat het lager zowel uitwendig als inwendig kan vastlopen. Ook hier hebben voorafgaande tests aangetoond dat het polymeer glijlager hier geen problemen mee heeft. De lagers draaien vanaf de eerste dag in de volgsystemen zonder onnodige uitvaltijd.

"Ons standaardmateriaal iglidur® G, dat zich wereldwijd in talloze toepassingen heeft bewezen, was ook onderwerp van gesprek," meldt Bernhard Hofstetter, de verantwoordelijke technische verkoopadviseur in de vestiging van igus® Beieren Noord-Oost. "In eerste instantie voerden we de eerste samples uit. Maar vanwege de lagere totale vochtopname en thermische uitzetting werd uiteindelijk gekozen voor het materiaal iglidur® P."

Het iglidur® Q2 materiaal bewijst ook zijn slijtvastheid in een tweeassig systeem in de Zwitserse bergen op een hoogte van 1.800 meter. Het materiaal is dimensionaal stabiel onder hoge belastingen en is voorbestemd voor zwenktoepassingen met een hoge belasting onder extreme omstandigheden.

"Op deze hoogte schommelen de temperaturen het hele jaar door extreem, om nog maar te zwijgen van de sneeuwval in de winter," legt Thomas Vogel uit. "Om ons volgsysteem nog robuuster en onderhoudsvriendelijker te maken, gebruiken we het slijtvaste lager. Onder deze moeilijke klimatologische omstandigheden is de belasting natuurlijk het zwaarst. En onze eerste ervaringen zijn erg goed. Het polymeerlager voldoet ook aan onze basiseisen voor economische oplossingen zonder concessies te doen aan de kwaliteit!"