Produktivität und Energie-Effizienz - Produktion

Bild: Solar-Fabrik AG, Freiburg
14 Produktion Technik : Trends und Reports
10. Dezember 2009 • Nr. 49-50
Automatisierungs-Report: Photovoltaik
Automatisierer steuern das Los der Solarbranche
von Annika Mentgen
Produktion Nr. 49-50 , 2009
LANDSBERG. Die Photovoltaik-Industrie
galt immer als die ‚Boombranche‘
schlechthin. Doch der weltweite Angebotsüberhang,
der markante Einbruch
in Spanien und nicht zuletzt die Finanzkrise
könnten ihr zu schaffen machen.
Durch weitere Automatisierung, günstigere
Materialien und damit niedrigere
Produktionskosten kann es deutschen
Maschinenbauern jedoch gelingen,
Deutschland auf den Wachstumspfad
zurückzuführen.
Das Jahr 2009 neigt sich dem Ende.
Ein Jahr mit schwacher Wachstumsdynamik
für die Photovoltaik-Branche.
Geringe Auslastungen der Produktionskapazitäten
und deutliche Auftragseinbrüche
belasten die Maschinenbauer.
Man hofft nun auf das kommende
Jahr. „Bereits für 2010 rechnet
das Gros der Experten mit einer Rückkehr
zu einem starken Wachstum der
Photovoltaikmärkte“, sagt Karl-Heinz
Remmers, Vorstandsvorsitzender der
Solarpraxis AG. Kevin Reddig vom
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung (IPA) bestätigt:
„Im Jahr 2010 wird sich der
Markt zumindest wohl stabilisieren.“
Und Paul Merz, Geschäftsführer von
Reis Robotics, zuständig für das Ressort
Vertrieb und seit vielen Jahren mit
der Photovoltaik-Branche vertraut,
meint dazu: „Der überproportionale
Geschäftsanteil aus dem Bereich Photovoltaik
hat sich jetzt wieder relativiert.“
Allerdings habe Reis noch Großaufträge
abzuarbeiten, welche weit in
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das Jahr 2009 hineinreichten. „Somit
spüren wir jetzt die Krise in der Photovoltaik-Industrie
in einer Art Übergangsphase“,
sagt Merz.
Um die Photovoltaik-Fertigung in
Deutschland zu halten und die Potenziale
dieser Branche weiter zu nutzen,
müssen die Kosten für Photovoltaiksysteme
weiter gesenkt werden. Dazu
beitragen können die deutschen Automatisierungsunternehmen.
Viele sind
seit Jahren in der Photovoltaik-Branche
zu Hause. Reis Robotics kann beispielsweise
auf mehr als 60 gelieferte
Anlagen in die Photovoltaik zurückblicken.
Die Obernburger sehen den Absatzmarkt
von Modulen in Deutschland
als weiterhin stabil.
Dennoch: „Um die derzeitigen Modulpreise
solide stützen zu können,
sind Einsparungen in Materialien und
Produktionskosten erforderlich“, sagt
Geschäftsführer Merz. Reis Robotics
entwickele Technologien und Produktmodifikationen,
die zu einer Vereinfachung
in der Herstellung und Kostensenkung
der Module selbst führen.
Somit könne eine Stabilisierung der
reduzierten Modulpreise
auch
und gerade bei einer
Produktion in
Deutschland ermöglicht
werden.
Den vierarmigen
Quattro s650H
entwickelte Adept
speziell für High-
Speed-Anwendungen
in der Photovoltaik-Industrie.
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Der Automatisierungsgrad in der Fertigung
von Solarmodulen ist hoch – eine weitere
Chance für deutsche Automatisierungsunternehmen,
die es zu nutzen gilt.
Auch die Manz AG beschäftigt sich
bereits seit über 15 Jahren mit Automatisierungslösungen,Produktionssystemen
und Inspektionsanlagen
für die Solarzellenfertigung. „Die
Anforderung, die Produktionskosten
pro produzierter Watt-Peak-Leistung
deutlich zu reduzieren, steigt“, erklärt
Claus Kuhn, Geschäftsbereichsleiter
systems.cleanroom bei Manz. „Das
heißt, es werden Prozesse integriert
beziehungsweise modifiziert, welche
den Wirkungsgrad der Zellen erhöhen
und die Kosten pro WPeak senken.“
Manz bietet präzise und schnelle Robotersysteme,
in Verbindung mit leistungsfähigenBildverarbeitungssystemen,
die Taktzeiten von unter 1,5 s bei
minimalen Bruchraten erlauben.
Und dies ist entscheidend bei der
Handhabung von Solarzellen, sind
diese doch nur wenige Millimeter
dünn und somit hochempfindlich und
zerbrechlich. Im kristallinen Bereich
geht es laut Manz um nahezu vollständige
Bruchvermeidung. „Unsere Anlagen
weisen pro automatisiertem
Einzelwafer-Transportschritt eine
Bruchrate von unter 0,05 Prozent auf“,
sagt Kuhn.
In technologischer Hinsicht
hat Deutschland die Nase vorn
Ebenso ist die Größe der fertigen
Solarmodule eine Herausforderung
für das Handling. Bosch Rexroth hat
für einen sicheren und sauberen Transport
der Module das Transfersystem
TSsolar im Programm, das eigens
für die Solarindustrie entwickelt wurde.
Es soll sich insbesondere für eine
standardisierte Serienfertigung mit
hoher Ausbringung auf hohem Qualitätsniveau
eignen. Das speziell bei den
empfindlichen Solarprodukten notwendige
sanfte Abbremsen bzw. Beschleunigen
erfolgt anhand von Frequenzumrichtern.
von Susanne Bader
Produktion Nr. 49-50 , 2009
AACHEN. Das Institut für Kunststoffverarbeitung
(IKV) an der RWTH Aachen
will gemeinsam mit Industriepartnern
die Energie- und Ressourceneffizienz
beim Streckblasverfahren
nachhaltig steigern.
Das Streckblasverfahren hat sich für
die Fertigung von PET-Flaschen etabliert.
Nun haben sich Experten der
Streckblasprozesskette zusammengefunden,
um im Rahmen eines Forschungsprojektes
die Energie- und
Ressourceneffizienz bei der Herstellung
von PET-Flaschen zu steigern.
Grundlage der Untersuchungen bildet
eine detaillierte energetische Bilanzierung
des Streckblasprozesses,
Bild: Adept
Manz profitiert im Dünnschichtsektor
von seiner langjährigen LCD-Erfahrung.
„Im Dünnschichtbereich geht es
um die Handhabung von größeren
und größten Glasscheiben“, erklärt
Claus Kuhn. Man könne Glasscheiben,
die nur 0,7 mm stark sind, mit geringsten
Bruchraten handhaben.
Für High-Speed-Anwendungen in
der Photovoltaik-Industrie entwickelte
Adept den vierarmigen Roboter Quattro
s650H. Adept verspricht eine Steigerung
der Produktivität von bis zu
20 % mit Hilfe dieses Roboters. Auch
der Automatisierungsspezialist ABB
bietet ein breites Spektrum roboterbasierter
Lösungen für die Produktion
von Wafern, Solarzellen und Modulen.
Das Portfolio beinhaltet kompakte
Hochgeschwindigkeitsroboter
für die Handhabung von Platinen und
Solarzellen, für das Handling und die
Montage von Modulen, das Präzisionsschneiden
und die Handhabung laminierter
Module, für das Löten von
Komponenten sowie für das Verpacken
und Palettieren der fertigen Produkte.
In der Lamination der Solarmodule
sieht Reis Robotics indes in technologischer
Hinsicht „einen Dauerbrenner“.
Paul Merz von Reis: „In diesem
Bereich gibt es auch vielversprechende
Entwicklungen hinsichtlich Kostensenkung
in Material und Produktionsequipment.“
Technologische und
technische Herausforderung sei aber
auch das komplette Thema Kontaktierung.
„Hierfür haben wir den Lasereinsatz
etabliert und damit verbunden
nicht nur eine bessere Qualität, sondern
eine Online-Prozesskontrolle und
so wieder einen weiteren Baustein für
die Erhöhung der Qualität sowie deren
Absicherung geschaffen“, sagt Merz.
In technologischer Hinsicht sind die
deutschen Automatisierer also hervorragend
aufgestellt; Experten sprechen
sogar von der ‚führenden Rolle‘. Doch
dass China bei der Herstellung von Solarzellen
mittlerweile Deutschland
überholt hat, kommt nicht von ungefähr.
Niedrigere Lohnkosten locken
deutsche Maschinenbauer noch immer;
vor diesem Hintergrund müssen
Termin: 9. bis 11. Juni 2010
Veranstaltungsort: Messe München
Zielgruppe: Entscheider aus Industrie,
Handel und Handwerk, Hersteller,
Zulieferer, Institutionen und
Verbände der Solarwirtschaft
www.intersolar.de
auf deren Basis Methoden zur Beurteilung
der Effizienz industrieller Streckblasmaschinen
und Komponenten entwickelt
werden. Anhand dieser Methoden
werden verschiedene Ansätze zur
Steigerung der Energieeffizienz des
Aufheizprozesses sowie zur Steigerung
der Ressourcen- und Energieeffizienz
des Umformprozesses verfolgt.
Beteiligt an dem Vorhaben sind neben
dem IKV u. a. der Hersteller von
Streckblasmaschinen KHS Corpoplast,
Hamburg. Er bringt sein Know-how
zur Verfahrens- und Maschinentechnik,
zu Materialeigenschaften und zum
Flaschendesign in das Projekt ein. Zusammen
mit der auf thermische Prozesse
spezialisierten Firma AdPhos Innovative
Technologies, Bruckmühl-
Heufeld, sollen Ansätze zur Steigerung
des energetischen Wirkungsgrades der
ihre Anlagen noch leistungsfähiger
und effizienter werden.
Kevin Reddig vom Fraunhofer IPA
nennt hier die Stichworte Standardisierung,
vereinfachte Wartung, längere
Standzeiten und weitere Automatisierung.
Paul Merz von Reis Robotics
sieht vor allem in der einfachen Bedienung
der Anlagen und der Qualitätssicherung
in den einzelnen Prozessen
die Schlüsselkriterien. „Dies führt dazu,
dass deutsche und europäische
Modulbauer günstiger produzieren
können, ohne die hohe Qualitätsanforderung
aufgeben zu müssen.“
Gefahr: Deutscher Maschinenbau
könnte seine Stellung verlieren
Beim Deutschland-China-Vergleich
muss jedoch zwischen der reinen Produktion
auf der einen Seite und der
Technologie, Entwicklung und Kernkompetenz
auf der anderen Seite unterschieden
werden. Letzteres wird
auch in Zukunft in Deutschland bleiben.
„Wir sehen da Deutschland auch
zukünftig in der vorderen Reihe“, sagt
Merz. Die Produktion selbst werde parallel,
wenn auch in verstärktem Maß
im Ausland ausgebaut. Doch Merz
glaubt nicht daran, dass die Fertigung
aus Deutschland verschwinden wird,
„schon aus Gründen der engen Rückkopplung
zur Entwicklung, aber auch
aus Gründen der Qualität und langlebigen
Effizienz der Module“.
Kevin Reddig sieht das jedoch nicht
ganz so optimistisch: „Ohne neue, genügend
große Fertigungskapazitäten
in Europa wird auch der deutsche Maschinenbau
langfristig seine Stellung
verlieren.“ Die positive Marktentwicklung
in Italien und Griechenland könnten
demnach die deutschen Maschinenbauer
beflügeln. Merz: „Bedingt
durch unpassende und umstrittene
Entscheidungen hinsichtlich der Einspeisevergütung
sehen wir gerade in
Italien und Griechenland eine Chance
zu deutlichem Wachstum. Hier wird
auch, bedingt durch die geographische
Lage, Grid Parity in etwa fünf Jahren
erreicht sein.“
Termine für Automatisierer
Termin: 8. bis 11. Juni 2010
Veranstaltungsort: Messe München
Zielgruppe: Hersteller und Anwender
von Montage- und Handhabungstechnik,
Robotik sowie Industrieller
Bildverarbeitung
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Forschungskooperation
PET-Flaschen effizienter herstellen
Preform-Erwärmung erarbeitet werden.
Die Erkenntnisse sollen durch
den Okertaler Mineralbrunnen, Goslar,
dann in der Anwendung erprobt
werden. Der Hersteller alkoholischer
Erfrischungsgetränke wird die Ergebnisse
der Untersuchungen auf einer
industriellen Streckblasmaschine umsetzen
und energetisch bewerten.
Die Koordination und wissenschaftliche
Betreuung der Forschungsaktivitäten
liegt beim Institut für Kunststoffverarbeitung
(IKV) an der RWTH Aachen.
Das IKV unterstützt das Projekt
zudem mit der durchgängigen Simulation
aller Prozessschritte. Gefördert
wird das Projekt durch Mittel des Bundesministeriums
für Bildung und Forschung
innerhalb des Forschungsprogrammes
‚KMU-innovativ: Produktionsforschung‘.