Ausstattung und Messmethoden

Dem ZAE Bayern steht eine breite Auswahl an Meß- und Charakterisierungsmethoden zur Verfügung. Diese Methoden bieten wir auch externen Interessenten im Rahmen der Auftragsforschung an.

Photovoltaik

Spezielle Software

  • PowerFactory Netzberechnungsprogramm
  • COMSOL Multiphysics
  • Anaconda: open data science platform powered by Python
  • R-Studio
  • Matlab
  • Labview
Prüflabor für Photovoltaik-Module

STC-Hellkennlinienmessung nach IEC 61215:20 10.2 (Flasher-Messung)

  • Schwachlichtmessung nach IEC 61215:20 10.7
  • Messung des Isolationswiderstands unter Benässung nach IEC 61215:20 10.15
  • EL Elektrolumineszenzmessung nach ZAE-HN-EL 101
  • IR Lock-In-Thermographie-Messung nach ZAE-HN-IR 102

Darüber hinaus bietet das ZAE über den Akkreditierungsumfang hinaus weitere Prüfungen nach gängigen Normen an:

  • Klimakammern-Prüfungen für Kleinmodule
  • Konstantlicht-Sonnensimulatoren in groß oder klein stehen zur Lichtvorbehandlung (light soaking) und für andere Tests zur Verfügung
  • Ein Außentestfeld bietet die Möglichkeit Langzeitversuche durchzuführen
Weitere Ausstattung und Prüfungsmöglichkeiten:
  • Akkreditiertes Photovoltaik Prüflabor
  • Kombinatorische Materialforschung
  • Technologieplattform und Pilotlinie für gedruckte Photovoltaik
  • Outdoor Charakterisierung optischer und elektrischer Parameter von Solarmodulen
  • Smart-Grid Feldlabor (Arzberg)

Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Richard Auer
+49 9131 9398-190
richard.auer@zae-bayern.de

Energiespeicher

PCM und PCM-Verbundmaterialien
  • Bestimmung der Wärmespeicherfähigkeit mit dynamischer Differenz-Kalorimetrie (DSC)
  • Bestimmung der Wärmespeicherfähigkeit mit der T-History Methode
  • Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, insbesondere von PCM-Graphit-Composites
  • Bestimmung der Dichte von flüssigen Medien mit der Dichtewaage
  • Bestimmung der Dichte von festen Medien mit der volumetrischen Methode
  • Bestimmung des Langzeitverhaltens des Speichermaterials (Zyklenstabilität)
PCM-Bauteile
  • Bestimmung der Wärmespeicherfähigkeit sowie der Wärmeabgabe bzw. -aufnahme im Luftstrom
Elektrische Speicher
  • Glovebox zur Untersuchung von elektrischen Speichern mit organischen Elektrolyten
  • Zyklische Voltammetrie zur Analyse der spannungsabhängigen Charakteristik elektrischer Speicher
  • Impedanzspektroskopie (10 μHz – 2 MHz) zur Untersuchung der Frequenzabhängigkeit des komplexen Widerstandes
  • Constant Current Cycling zur Untersuchung des Zyklenstabilität elektrischer Speicher
  • Micro Cavity Electrode Messzelle zur Analyse der Lade- und Entladekinetik an kleinen Proben
  • Messzelle für Halbzellenmessungen mit in-situ Dilatometrie zur Bestimmung der Längenänderung bei Lade-/Entladevorgängen
  • Vierpol-Anordnung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit

Ansprechpartner
für Elektrische Speicher

Dr. Gudrun Reichenauer
+49 931 70564-328
gudrun.reichenauer@zae-bayern.de

Nanomaterialien

Synthese und Nachbehandlung
  • Sol-Gel-Syntheselabor mit Labormikrowelle und Trockenschränken
  • Autoklaven für überkritische Trocknung, Anlage für unterkritische Trocknung
  • Rohr- und Kammer-Öfen bis 1100°C für thermische Prozesse an Luft und unter Schutzgas bzw. definierter Atmosphäre
  • Kammerofen zum Betrieb unter nichtoxidierenden Gasen bis 1900°C
Strukturelle Charakterisierung
  • Rasterelektronenmikroskop mit unterschiedlichen Detektoren, EDX, Elektronenstrahl-Lithographie-Option, Heiztisch bis 1500°C , Zug-/Druckmodul
  • Volumetrische Sorptionsanlagen mit Mikroporen-Option und Probenhalter für in-situ dilatometrische Messungen mit N2 (bei 77 K) sowie anderen Gasen und Dämpfen
  • Dynamische Lichtstreuung zur Partikelgrößenanalyse für Partikel < 6 μm
  • Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) für Strukturanalysen 0,1-100 nm (Neutronenkleinwinkelstreuung auf Anfrage)
  • Röntgendiffraktometer
Charakterisierung von Wasseraufnahme und Gastransport
  • gravimetrische Bestimmung der Wasseraufnahme und -dampfdiffusion
  • Klimakammer mit Waage zur Analyse der Wasserdampfsorptionskinetik von Platten
  • Anlage zur visuellen und dilatometrischen Analyse des Verhaltens kleiner poröser Proben bei Trocknungs- und Adsorptionsvorgängen (15°C bis 45°C)
  • Gaspermeationsanlagen zur Charakterisierung des Gastransports durch offenporöse Materialien
  • Anlage zur Bestimmung von Lösungsdiffusion in Barriereschichten und Dichtungen
Weitere Analytik
  • Mobile Gasanalyse (Massenspektrometer) für Massenzahlen bis 200 amu
  • Anlage zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit bzw. des E-Moduls über Ultraschalllaufzeit-Messungen
  • Elektrische und elektrochemische Kenngrößen siehe ENERGIESPEICHER

Ansprechpartner
Dr. Gudrun Reichenauer
+49 931 70564-328
gudrun.reichenauer@zae-bayern.de

Angewandte IR-Metrologie

  • Bestimmung infrarot-optischer Kenngrößen: Infrarot-optische Charakterisierung von Materialien, Komponenten und Systemen in einem weiten Parameterbereich.
  • Ulbrichtkugel mit FITR-Spektrometer zur Bestimmung des gerichtet-hämisphärischen Reflexion- und Transmissionsgrades sowie des Emissionsgrades bei Temperaturen zwischen +10 °C und +200 °C für Wellenlängen bis 35µm.
  • FITR-Spektrometer mit Reflexions- und Transmissionszusätzen zur Bestimmung des gerichtet-gerichteten Reflexions- und Transmissionsgrades bei Temperaturen zwischen -200 °C und +200 °C für Wellenlängen bis 500µm.
  • Emissionsgrad-Messanlage (EMMA) zur Bestimmung des Emissionsgrades bei Temperaturen zwischen +200 °C und +2000 °C.
  • Black-Body Boundary Conditions (BBC) Anlage zur Bestimmung von Transmissions- und Emissionsgraden bei Temperaturen zwischen +200 °C und +1000 °C.
  • Bestimmung des Brechungsindexes und der dielektrischen Funktion bei Temperaturen zwischen -200 °C und +200 °C für Wellenlängen bis 500µm.
  • Bestimmung des Extinktionskoeffizienten und der Strahlungswärmeleitfähigkeit bei Temperaturen zwischen -200 °C und +200 °C für Wellenlängen bis 35µm.
  • Berührungslose Temperaturmessung bei Temperaturen zwischen -200 °C und +3000 °C.
  • Quantitative und spektrale Erfassung der Wärmebestrahlung von Oberflächen bei Temperaturen zwischen -200 °C und +3000 °C.
  • Ellipsometer Zur Messung der Änderung des Polarisationszustandes der einfallenden Strahlung bei einer Reflexion an der Probe.

Ansprechpartner
Dr. Jochen Manara
+49 931 70564-346
jochen.manara@zae-bayern.de

Thermische Analyse

  • Verschiedene Plattenapparaturen zur Bestimmung des Wärmewiderstandes von flachen und pulverförmigen Proben, Temperaturbereich -180 bis +600 °C, verschiedene Atmosphären, Gasdruck von 1e-5 bis 1000 mbar, variable mechanischer Belastung der Proben, Einplattenapparatur speziell für Materialien aus dem Bau- bzw. Gebäudebereich
  • Hitzdrahtverfahren zur direkten Messung der Wärmeleitfähigkeit unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, Klimakammer von -40 bis +180 °C, Hochtemperaturofen bis +1600 °C, Schutzgas bis +1400 °C, Vakuum bis +900 °C, Gasdruck von 1e-5 bis 100000 mbar
  • Laserflash und Lightflash Messapparaturen zur Bestimmung von Temperaturleitfähigkeit und spezifischer Wärmekapazität im Temperaturbereich von -200 bis +1600 °C
  • Hotbox zur Bestimmung des Wärmewiderstandes von kompletten Fassadenelementen und Wärmedämm-Systemen, Bewertung von Wärmebrücken mit Thermographie
  • Berührungsfreie Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit längs von Fasern in der Ebene von Folien
  • Experimentelle Untersuchungen mit Differenzkalorimetrie (DSC) von -90 bis +1500 °C: Spezifische Wärmekapazität, Enthalpie, Glasübergangstemperatur
  • Dilatometer zur Bestimmung des Ausdehnungskoeffizienten von +40 bis +1600 °C
  • Erhitzungsmikroskop zur Bestimmung von Kontaktwinkeln, Temperaturabhängige Beobachtung von Sinter-, Fluss- und Schmelzprozessen bis +1350 °C
  • Differenzthermoanalyse / Thermogravimetrie (STA) zur Bestimmung von Reaktionswärmen und Masseverlusten von +40 bis +1600 °C

Ansprechpartner
Dipl.-Phys. Stephan Vidi
+49 931 70564-350
stephan.vidi@zae-bayern.de

Dipl.-Phys. Frank Hemberger
+49 931 70564-326
frank.hemberger@zae-bayern.de

Energieoptimierte Gebäude

Bestimmung von Materialdaten
  • Bestimmung der spektralen optischen Eigenschaften im solaren Spektralbereich (gerichtet-gerichteter, gerichtet-hemisphärischer und diffuser Transmissions-, Reflexions- und Absorptionsgrad, Einfallswinkelabhängiger Transmissions- und Reflexionsgrad)
  • Spektraler und temperaturabhängiger Emissionsgrad
  • Thermische Eigenschaften von Materialien
  • Berechnung von relevanten Daten nach diversen Normen (z.B. Mittelwerte nach EN 410, Gesamtenergiedurchlassgrade nach EN 13363-2, Solar Relectance Index (SRI) nach ASTM E-1980, …)
  • Charakterisierung von Gebäudeintegrierter Fotovoltaik
  • Entwicklung von individuellen Lösungen nach Bedarf
Untersuchung von Komponenten und Systemen
  • Charakterisierung von Verglasungen (U-Wert, Gasfüllgrad, Scheibenstärke)
  • Test von evakuierten Bauteilen (U-Wert, thermischer Stress, Dichtheit, Alterung)
  • Thermischer Belastungsprüfstand zur Bestimmung der thermomechanischen Stabilität von Verglasungen und Glas-Verbundelementen
  • Testfassade und 1:1-Messräume zur Charakterisierung von Gebäudekomponenten unter Realbedingungen oder definierten Randbedingungen
  • Simultane Erfassung von Messgrößen und Nutzerkomfort im Gebäude
  • Heliostatischer Outdoor-Messstand zur Charakterisierung von Verglasungssystemen (z.B. Gesamtenergiedurchlassgrad) oder PV-Modulen (thermisches und elektrisches Verhalten)
  • Indoor Solarsimulator zur Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) und des thermischen Verhaltens von Fassadensystemen
  • Labormessstände zur thermischen Charakterisierung von Gebäudekomponenten und -systemen mit Phasenwechselmaterialien (PCM)
  • Thermisch hochauflösende IR-Kamera zur Wärmebrückenanalyse sowie zur thermischen Qualitätskontrolle von Heiz-/Kühlsystemen sowie ganzen Fassaden
  • Hot-Box-Apparatur zur Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) von Fenstern und Fassadenelementen
  • Monitoring von gebäuderelevanten Daten (z.B. Temperaturen, Feuchte, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte, Wärmeströme, Strömungsgeschwindigkeit, Präsenz), dauerhaft oder temporär mit mobiler Messtechnik.
Software (kommerziell und Eigenentwicklungen)
  • TRNSYS: Dynamische Gebäude- und Anlagensimulation
  • ESP-r: Dynamische Gebäudesimulation und Behaglichkeitsanalyse
  • Energy Plus, Design Builder
  • HEAT: Finite Elemente Software zur Simulation von Wärmeströmen in Bauteilen (z.B. Wärmebrücken)
  • WUFI: Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen
  • RADIANCE: Backward-Raytracing zur Simulation der Helligkeitsverteilung in Räumen, zur Bestimmung der Effizienz von Tageslicht- und Sonnenschutzsystemen und zum Rendern photorealistischer Bilder
  • Flexibles Gebäudesimulationsprogramm DynGebSim (Eigenentwicklung)
  • RAPASYS (Eigenentwicklung zur schnellen automatisierten Durchführung von vielen Gebäudesimulationen)

Ansprechpartner
Dipl.-Phys. Stephan Weismann
+49 931 70564-338
andreas.baumann@zae-bayern.de

Dr. Bastian Büttner
+49 931 70564-231
constantin.roemer@zae-bayern.de

SolarHybrid Systeme

  • UV/VIS/NIR-Spektrometer zur Bestimmung solaroptischer Materialeigenschaften wie Transmission, Reflexion
  • Lichtstreuanlage zur Bestimmung des winkelabhängigen Streuverhaltens
  • Hot-Box zur Bestimmung des Wärmedurchgangs kompletter Fenster und Fassadenelemente
  • g-Wert-Außenmessstand zur Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades von Verglasungen und Sonnenschutzsystemen;
  • I-V Charakterisierung von PV-Modulen bzw. BIPV Elementen im Aussenmessstand (winkelabhängig)
  • Solarsimulator (indoor) zur Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) und des thermischen Verhaltens von Fassadensysteme, sowie der elektrischen Kenndaten
  • Thermischer Belastungsprüfstand zur Bestimmung der thermomechanischen Stabilität von Verglasungen und Glas-Verbundelementen
  • Projektspezifische Sondermessstände
  • Labormessstände zur thermischen Charakterisierung von Komponenten und Systemen mit Phasenwechselmaterialien (PCM)
  • IR-Kamera zur thermischen Qualitätskontrolle von Heiz-/Kühlsystemen sowie ganzer Fassaden
  • 1:1 Messräume (Einzel- und Zwillingsräume) zur thermischen Charakterisierung von Gebäudekomponenten unter realen Bedingungen oder mit Dummys als thermische Last
  • Gebäudesimulationssoftware zur thermischen und lichttechnischen Gebäudesimulation (DesignBuilder, ESP-r, TRNSYS, Radiance, EnergyPlus, WuFi)

Ansprechpartner
Dr. Andreas Baumann
+49 931 70564-342
andreas.baumann@zae-bayern.de

Dipl.-Ing. Constantin Römer
+49 931 70564-321
constantin.roemer@zae-bayern.de

ZAE Bayern

Wir arbeiten an der Schnittstelle zwischen erkenntnisbasierter Grundlagenforschung und angewandter Industrieforschung. Unter dem Leitbild „Exzellente Energieforschung – Exzellente Umsetzung“ realisieren wir komplette Innovationspakete, die auf Synergien zwischen Erzeugung, Speicherung und Effizienzmaßnahmen bauen.

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