Einen Schritt voraus Effiziente Automatisierungslösungen und Antriebstechnik für die gesamte Wertschöpfungskette. Focus on SolarIndustry

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1 Focus on SolarIndustry Das Magazin für die Solarindustrie 2011 Einen Schritt voraus Eiziente Automatisierungslösungen und Antriebstechnik für die gesamte Wertschöpfungskette

2 Inhalt Focus on SolarIndustry 2011 Blick aufs Wesentliche: das neue Kundenmagazin Titelseite Optimale Perspektive: Confluence Solar in den USA Seite 14 Beste Aussichten: Reis Robotics in Deutschland Seite 18 w. Geyer James Visser Photography Reis Robotics Editorial Branche und Märkte 4 Himmlische Kraftquelle Weltweite Perspektiven 6 Erhöhter Wirkungsgrad Rolle des PV-Maschinenbaus 10 Volles Spektrum Portfolio für die Solarindustrie Grundstoe 12 Glänzend in Form centrotherm SiTec, Deutschland 14 Tragende Säulen Confluence Solar, USA 16 Solare Ernte auf Neuland f glass, Deutschland Fertigung 18 Modular zu Modulen Reis Robotics, Deutschland 22 Codewort Qualität Schott Solar Thin Film GmbH, Deutschland 24 Reibungslose Integration RoviSys Asia, Singapur 26 Mit Präzision punkten Prozessinstrumentierung und -analytik Feldinstallation 28 Neue Horizonte Eco Delta, Frankreich 30 Der Sonne auf den Fersen Kemper Solar GmbH, Deutschland 32 Perfekt eingestellt Prozessinstrumentierung für solarthermische Kraftwerke, Spanien 34 Service 35 Dialog Pure Energie im Fokus: Eco Delta in Frankreich Seite 28 Siemens AG Impressum Herausgeber Siemens Aktiengesellschaft Gleiwitzer Str. 555, Nürnberg Division Industry Automation CEO Anton S. Huber Division Drives Technologies CEO Ralf-Michael Franke Presserechtliche Verantwortung Arno Hoier Verantwortlich für den Inhalt Vertical Glass & Solar Siemensallee 84, Karlsruhe Agentur Communication Consultants GmbH Engel & Heinz Jurastraße Stuttgart Tel.: (0711) Fax: (0711) Chefredaktion: Christine Fröhler Layout und DTP: Sandra Guillen Chef vom Dienst: Hubert Heinz Lektorat: Wieners + Wieners, Ahrensburg Druck: frechdruck GmbH, Stuttgart Auflage: Bestellnummer: E A1490-P620 Die folgenden Produkte sind eingetragene Marken der Siemens AG: DRIVE-CliQ, ET 200, MASTERDRIVES, NXAIR, NXPLUS, S7-200, S7-300, S7-400, SENTRON, SIEMOSYN, SIMAIN, SIMARIS, SIMATIC, SIMATIC Panel PC, SIMATIC PCS 7, SIMATIC SAFETY INTEGRATED, SIMOCODE, SIMODRIVE, SIMOTION, SIMOVERT, SINAMICS, SINUMERIK, SINVERT, SIPART, SIPROTEC, SIRIUS, SITOP, SITRANS, SIVACON, TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION, TOTALLY INTEGRATED POWER, WinCC Wenn Markenzeichen, Handelsnamen, technische Lösungen oder dergleichen nicht besonders erwähnt sind, bedeutet dies nicht, dass sie keinen Schutz genießen. Die Informationen in diesem Magazin enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertrags schluss ausdrück lich vereinbart werden by Siemens Aktiengesellschaft München und Berlin. Alle Rechte vorbehalten. Diese Ausgabe wurde auf Papier aus umweltfreundlich chlorfrei gebleichtem Zellsto gedruckt. Printed in Germany. 2 Focus on SolarIndustry 2011

3 Editorial Liebe Leserin, lieber Leser, die Solarindustrie hat sich innerhalb kürzester Zeit aus der Nische zu einer Boom- Branche mit internationalen Absatzmärkten entwickelt. Heute ist die Solarenergie neben der Windenergie eine der beiden tragenden Säulen der erneuerbaren Energien. Die Zahl der globalen und lokalen Player im Solarmarkt ist rasant gestiegen. Der Bedarf nach kostenoptimierter Automatisierung, verringertem Ausschuss an stark verteuernden Rohstoen und verkürzten Intervallen zwischen Entwicklung und Serie bei exponentiell steigender Marktnachfrage wächst. Bernhard Saftig Leiter Vertical Glass & Solar Industry Ralf Stefes Business Development Maschinen-OEM Die Anforderungen an den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Solarpanels steigen stetig. Dies erfordert eine permanente Optimierung der Fertigungsprozesse und beim Einsatz der verwendeten Werkstoe. Reibungslose Durchgängigkeit der kontinuierlichen Prozesse sichert die Rentabilität von Investoren und Betreibern: von der Produktion der Grundstoe über die diskrete Fertigung zur Herstellung kompletter Solarpanels bis hin zu Steuerungs- und Kommunikationssystemen in der Feldinstallation. High-End-Maschinen deutscher Hersteller haben heute einen weltweiten Marktanteil von gut 40 Prozent. Dabei werden 80 Prozent der produzierten Maschinen weltweit exportiert. Daher ist ein global agierender, innovativer und zukunftssicherer Partner, der bei Bedarf mit Service und Support lokal sofort unterstützt, ein wesentlicher Erfolgsfaktor. Lesen Sie in unseren Beiträgen, wie Siemens mit seinem umfassenden Portfolio Ihre komplexen Anforderungen optimal erfüllt. Wir freuen uns auf Ihre Rückmeldungen zum Magazin per an info Focus on SolarIndustry

4 Branche und Märkte Weltweite Perspektiven Himmlische Kraftquelle Wird das Jahr 2011 als Highlight der PV-Branche in Erinnerung bleiben? Eine Momentaufnahme mit Strahlkraft. Heiß, warm oder eher kühl? Die spontane Antwort eines Messebesuchers muss meist kühl lauten jedoch nur bezogen auf die gefühlte Hallentemperatur. Wer sich die Mühe macht, der Temperatur der Solarbranche in diesem Jahr auf die Spur zu kommen, muss etwas genauer vorfühlen. Eine gute Gelegenheit dazu bietet die weltgrößte Solartechnologie-Messe Intersolar in München. Auch 2011 hat sie mit Besuchern aus 156 Ländern und Ausstellern aus 47 Ländern erneut einen Rekord erzielt. Doch spiegelt dieser Boom auch die Stimmung in der Branche wider? Ohne Zweifel haben jahrelang großzügige Subventionen und eine weltweit steigende Nachfrage zum Optimismus beigetragen. Leitmarkt Deutschland? Fakt ist: Der Anteil der Solarenergie am Strommix beim Technologieführer Deutschland beträgt derzeit nur etwas mehr als zwei Prozent. Seit 2008 hat sich der Anteil jedoch fast verdoppelt! Doch noch bedeutender sind verlässliche Prognosen für die Zukunft: Experten gehen von einem Anstieg auf knapp acht Prozent bis Ende 2020 aus der Bundesverband Solarwirtschaft rechnet mit zehn Prozent, das Fraunhofer-Institut für Solare Energie in Freiburg sogar mit circa 15 Prozent. In Leistungsgrößen umgemünzt bedeutet dies laut Bundesumweltministerium, dass bis 2020 mehr als 30 Gigawatt (GW) PV-Kapazität hinzukommen sollen, das Freiburger Institut spricht indes von 60 GW. Allein 2010 wurden Anlagen mit einer Gesamtleistung von bis zu 8 GW neu gebaut, die sich momentan auf circa 17 GW summiert. Doch die ersten beiden Quartale 2011 waren mau: Größtenteils meldeten die deutschen Modulhersteller Verluste, die nur durch Auslandsgeschäft kompensiert werden konnten. Asien und die USA stehen indes in den Startlöchern, sich als neue Leitmärkte zu positionieren. Kräfteverschiebungen Die weltweite Entwicklung liest sich zunächst positiv: Die Industrie konnte sich 2010 einen globalen Zuwachs von circa 17 GW auf nun mehr als 35 GW installierte Kapazität zugutehalten. Das entspricht dem Stromertrag von ungefähr vier großen Atomkraftwerken. Deutschland steht dabei nach wie vor an der Spitze des PV-Markts, gefolgt von Spanien. Mittel- und langfristig ist zu erwarten, dass insbesondere die USA und China eine führende Rolle übernehmen werden. Bei der Herstellung von Zellen und Modulen wird Deutschland immer weiter von Ländern wie China, Taiwan und Malaysia zurückgedrängt werden, so die Einschätzung von Marktkennern. Die Technologieführerschaft hingegen scheint Deutschland kaum zu nehmen zu sein. Die Produkti- 4 Focus on SolarIndustry 2011

5 » Auch wenn die Installationskosten für Solarenergie kontinuierlich abnehmen, wird die Marktentwicklung noch einige Jahre von öentlichen Zuschüssen abhängig sein. «Ralf Stefes, Business Development Maschinen-OEM Mehrwert der PV-Lösungen von Siemens Siemens bietet in allen Bereichen der Wertschöpfungskette der PV passgenaue Lösungen für die herstellende Industrie. Mit einem umfassenden Portfolio steht Siemens seinen Kunden weltweit zur Seite partnerschaftlich, schnell und flexibel. Kunden profitieren von höheren Automatisierungsgraden, gesteigerter Energieeizienz und verkürzten Projektierungszeiten um nur drei wesentliche Faktoren zu nennen. Fotos: Siemens AG Im Feldbereich liefert Siemens sowohl Schlüsselkomponenten, wie Automatisierungslösungen für Nachführsysteme, Wechselrichter und Transformatoren, als auch komplette PV-Kraftwerke. Auch für solarthermische Kraftwerke (CSP) können Kunden auf einzelne Komponenten als auch schlüsselfertige Anlagen von Siemens bauen. onsanlagen Made in Germany sind unbestritten erstklassig. Bei CSP schicken sich die USA an, neue Maßstäbe zu setzen: In der Mojavewüste soll das weltgrößte solarthermische Kraftwerk entstehen, geplant sind vier Kraftwerke mit je 242 MW. Beitrag der Industrie Was würde es bedeuten, wenn die Industrie weiterhin das Beste aus den gegebenen Rahmenbedingungen und Fördersätzen macht so unterschiedlich sie international auch sein mögen? Folgende Hebel gilt es verstärkt in Bewegung zu setzen: Wer seine Produktionskosten senken kann und dabei gleichzeitig weltweit mit technischen Innovationen höchster Qualität für eine größere Leistungskraft aufwartet, spielt auch künftig in der ersten Solarliga. Zumal der steigende Wettbewerbsdruck in diesem Fall alle Faktoren positiv beeinflusst. Doch diese Betrachtung hat auch eine schattige Kehrseite: Es könnte eine Marktbereinigung stattfinden, die nur integrierten Konzernen in die Karten spielt. Fazit: Beim Gradmessen in der Solarbranche kommt es momentan vor allem auf die gefühlte Temperatur an. Und die schwankt von Marktakteur zu Marktakteur mitunter deutlich. info kontakt shutterstock» Sobald die Netzparität in Deutschland erreicht ist, die Stromnetze weiter ausgebaut und zusätzliche Speicherkapazitäten geschaen sind, kann die Solarenergie im Energiemix einen zweistelligen Prozentsatz abdecken. «Bernhard Saftig, Leiter Vertical Glass & Solar Industry Focus on SolarIndustry

6 Branche und Märkte Rolle des PV-Maschinenbaus Erhöhter Wirkungsgrad In der Solarterminologie gesprochen könnte man sagen: Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) hat seinen Wirkungsgrad erhöht, indem er im März 2010 einen eigenständigen Verbandsteil für seine Mitglieder im PV-Maschinenbau geschaen hat. Im Interview diskutieren der Geschäftsführer von VDMA Photovoltaik-Produktionsmittel, Dr. Eric Maiser, mit Ralf Stefes, Leiter des Business Development Maschinen-OEM bei Siemens, und Bernhard Saftig, Leiter Vertical Glass & Solar Industry bei Siemens, die aktuellen Herausforderungen für den PV-Maschinenbau. Mit einem Marktanteil von gut 40 Prozent ist der deutsche Maschinenbau in allen Stufen der Wertschöpfungskette weltweit führend 6 Focus on SolarIndustry 2011

7 Bernhard Saftig Dr. Eric Maiser Ralf Stefes Herr Dr. Maiser, was sehen Sie als den wichtigsten Nutzen der VDMA-Plattform für die darin zusammengeschlossenen Unternehmen? Dr. Eric Maiser: Unsere Verbandsplattform ermöglicht eine einheitliche Darstellung der relativ jungen PV-Branche und trägt dazu bei, die Bedeutung des deutschen Maschinenbaus für die Photovoltaik im In- und Ausland zu unterstreichen. Zudem ist sie ein ideales Forum zum Austausch der Unternehmen und zur Bildung eines starken Kompetenznetzwerks. Bernhard Saftig: Das kann ich nur bestätigen. Für Industrievertreter ist VDMA-PV sehr bedeutend, weil dessen circa 100 Mitglieder alle Teile der PV- Fertigungs-Prozesskette repräsentieren und sowohl kleine als auch große Unternehmen mit ihrem spezifischen Know-how für den Maschinenbau vertreten sind. Dieser Überzeugung haben wir auch Taten folgen lassen, und deshalb habe ich gerne einen der Vorstandsposten übernommen, um die Verbandsarbeit mitzugestalten. Die Marktbedingungen für den PV-Maschinenbau sind derzeit denkbar günstig, können Sie dies anhand von Zahlen bestätigen? Dr. Eric Maiser: Mit einem Marktanteil von gut 40 Prozent ist der deutsche Maschinenbau in allen Stufen der Wertschöpfungskette weltweit führend. Die stark wachsende Nachfrage nach erneuerbaren Energien wird auch die PV-Märkte weltweit beflügeln. Nehmen wir allein die derzeitigen Auftragsbestände in Deutschland als Gradmesser: Die PV- Maschinenbauer meldeten im ersten Quartal 2011 eine Auftragsreichweite von 10,6 Produktionsmonaten. Im Vergleich dazu waren es im Vorjahr Focus on SolarIndustry Schmid Technology Systems GmbH

8 Branche und Märkte 7,8 Monate. Das ist doppelt so viel wie im Gesamt- Maschinenbau. Die an unserer Geschäftsklimaumfrage teilnehmenden Branchenvertreter prognostizieren für 2011, dass ihr Umsatz um 18 Prozent steigt. Klingt beinahe wie das Paradies auf Erden. Welche Herausforderungen holen Sie wieder auf den Boden der Tatsachen? Dr. Eric Maiser: Da gibt es einige, die man an dieser Stelle nennen kann. Die Kunden erwarten von einer Solaranlage höchste Qualität und eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren. Und das bei möglichst niedrigen Preisen. Nur wer diesen Spagat in der Produktion abbilden kann, wird auf lange Sicht wettbewerbsfähig bleiben. Der Maschinenbau ist hier ein Schlüsselpartner. Ralf Stefes: Genau hier wollen wir ansetzen und die führende Rolle des PV-Maschinenbaus in der Fertigungskette nutzen, um nachhaltige Antworten auf die Herausforderungen der Branche zu geben. Siemens hat beispielsweise die Aktivitäten für den internationalen Maschinenmarkt innerhalb des Industry-Sektors im Bereich Automatisierung konzentriert. In unserer Organisation gibt es folglich Experten, die in Zusammenarbeit mit unseren Kunden branchenspezifische Lösungskonzepte für den Maschinenbau erstellen. Jahrzehntelange Erfahrung können wir nun für den Kunden gewinnbringend auf den Solarbereich übertragen. Was wird Ihrer Meinung nach im Fokus der technischen Entwicklung für die kommenden Jahre stehen? Ralf Stefes: Entscheidend wird sein, dass der PV- Maschinenbau zur nachhaltigen Kostensenkung beitragen kann, indem die Eizienz der Produktion er- höht wird. Mit Totally Integrated Automation (TIA) konnten wir hier früh Maßstäbe setzen und werden dies durch das neue TIA-Portal weiter ausbauen. Die Kommunikation aller Komponenten auf Basis weltweiter Standards, die integrierte Diagnose sowie die anlagenweit einheitliche und durchgängige Engineeringumgebung tragen bereits heute zur Eizienzsteigerung bei. Die Oenheit von Totally Integrated Automation bietet zudem einen hohen Investitionsschutz und erlaubt die Implementierung von standardisierten Schnittstellen. Die Implementierung der Datenschnittstelle SECSGEM/PV2 durch Partner ermöglicht die schnelle und einfache Anbindung der Maschinen an überlagerte MES-/ ERP-Systeme. Dies spart Zeit und damit erhebliche Kosten bei der Inbetriebnahme. Die damit verbundene konsistente Verfügbarkeit aller für die Produktion erforderlichen Daten bedeutet eine zusätzliche Eizienzsteigerung und Qualitätsverbesserung im Produktionsablauf. Wir bieten bereits heute Lösungen, mit denen wir weitere Potenziale für unsere Kunden erschließen. Durch unser Engineering wird die Modularisierung von Maschinen und Anlagenteilen maßgeblich unterstützt. Mit unseren modernen Engineering-Tools können zudem gesamte Fertigungslinien simuliert und weiter optimiert werden. Dies erönet zusätzliche Potenziale zur Kostensenkung, zur Verkürzung von Entwicklungszeiten und der technologischen Weiterentwicklung des Produktionsablaufs. Dr. Eric Maiser: Auch ich sehe die große Herausforderung weniger in der Demonstration immer neuer Eizienzrekorde für Zellen und Module, sondern in Innovationen in der Produktion. Die Produktionstechnik hat sich zwar in den vergangenen Jahren rasant weiterentwickelt. Doch es gibt nach wie vor viele Stellschrauben für eine Optimierung der Produktionsprozesse, vor allem in puncto Energie- und Ressourceneizienz. 8 Focus on SolarIndustry 2011

9 » Es gibt nach wie vor viele Stellschrauben für eine Optimierung der Produktionsprozesse, vor allem in puncto Energie- und Ressourceneizienz. «Dr. Eric Maiser, Geschäftsführer des VDMA Photovoltaik-Produktionsmittel Im Interview diskutieren der Geschäftsführer von VDMA Photovoltaik-Produktionsmittel, Dr. Eric Maiser (Mitte), mit Ralf Stefes, Leiter des Business Development Maschinen-OEM bei Siemens (rechts), und Bernhard Saftig, Leiter Vertical Glass & Solar Industry bei Siemens (links), die aktuellen Herausforderungen für den PV-Maschinenbau Welche Bedeutung hat für diesen Erfolg die Vernetzung unterschiedlicher Industriebereiche? Dr. Eric Maiser: Wirklich bedeutende Entwicklungsschritte werden künftig vor allem durch ein eektives Zusammenspiel entlang der gesamten Prozesskette gelingen. Wir haben Lösungsansätze in unserer Roadmap für den PV-Maschinenbau abgebildet. Dabei sehe ich vor allem zwei Handlungsfelder: die bessere Verkettung der Produktionsschritte und eine noch konsequentere Automatisierung der einzelnen Produktionsprozesse. Das bedarf einer engen Vernetzung zwischen Forschung, Zulieferern von Materialien und kritischen Systemkomponenten, Maschinen- und Anlagenbauern sowie den Herstellern. In Deutschland sind wir hier sehr gut aufgestellt. Bernhard Saftig: Wir sind auf der einen Seite der Partner, der gemeinsam mit den Maschinenbauern auf die Industrie zugeschnittene Lösungen erarbeitet. Damit tragen wir unseren Teil dazu bei, dass der Maschinenbau zum einen am Weltmarkt wettbewerbsfähig sein kann. Und auf der anderen Seite sind wir mit einer Plantwide Automation also mit betriebsweiten Automatisierungslösungen das Bindeglied zu den Anforderungen unserer Endkunden. Am Ende müssen alle Anlagenteile zu einem Ganzen zusammengefügt werden, um mit hoher Eizienz und reproduzierbarer Qualität kostengünstig die entsprechenden Solarprodukte herzustellen. Herr Dr. Maiser, Herr Saftig, Herr Stefes, vielen Dank für das Gespräch. Herr Saftig, welchen Beitrag kann ein Automatisierungshersteller wie Siemens an dieser Stelle leisten? info kontakt Schmid Technology Systems GmbH Focus on SolarIndustry

10 Branche und Märkte Portfolio für die Solarindustrie Volles Spektrum Siemens unterstützt seine Kunden mit horizontal und vertikal integrierten Lösungen für die Automatisierung von Prozessen und Fertigungslinien und das entlang der gesamten Wertschöpfungskette. 3 Polysilizium-Produktion Was erwarten Kunden von einem Partner in der Solarindustrie? Gefragt sind vor allem innovative und flexible Lösungen von zuverlässigen Experten, die weltweit vor Ort sind. Das Solar-Portfolio von Siemens kennzeichnet darüber hinaus, dass es die gesamte Wertschöpfungskette abdeckt. Siemens unterstützt seine Kunden als Partner mit horizontal und vertikal integrierten Lösungen für die Automatisierung von Prozessen und Fertigungslinien. Von der Grundsto- Produktion über die Fertigung von Wafern, Zellen und Modulen bis hin zu Steuerungs- und Kommunikationssystemen bei der Feldinstallation. Im Folgenden ein Überblick über die Kernbereiche der Leistungen von Siemens. 1 2 Glas-Herstellung und Glas-Handling Die standardisierten und durchgängigen Lösungen von Siemens beschleunigen die Inbetriebnahme der Produktionsanlage, verbessern die Solarglasqualität, erleichtern Wartung und Instandhaltung und senken die Kosten über den gesamten Lebenszyklus. Dünnschicht-Photovoltaik Das Portfolio von Siemens für die Dünnschicht-Photovoltaik deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab. Es umfasst integrierte Lösungen für die Automatisierung von Glas- und Dünnschichtprozessen einzelner Maschinen sowie ganzer Fertigungslinien und wird komplettiert durch Produkte für die Feldinstallation und das weltweite Servicenetz. 10 SolarFocus on SolarIndustry

11 6 1 Feldinstallation Glas-Herstellung und Glas-Handling 5 Dünnschicht-Photovoltaik 2 Versorgungsanlagen 4 Herstellung von Modulen Herstellung von Wafern Herstellung von Zellen Herstellung von Ingot Siemens AG 3 Polysilizium-Produktion Mit Totally Integrated Automation und Totally Integrated Power bietet Siemens die ideale Basis für maßgeschneiderte Lösungen für die Polysilizium-Produktion. Die Vorteile: Ein hohes Maß an Standardisierung verkürzt die Inbetriebsetzung, vereinfacht Wartung und Instandhaltung und reduziert die Kosten. Mit Siemens-Lösungen erzielen Anlagen zuverlässig höchste Qualität. 5 Versorgungsanlagen In den zahlreichen Versorgungsanlagen der Solarindustrie spielt die Verfügbarkeit die Hauptrolle. Siemens erarbeitet für die Anlagen seiner Kunden ein homogenes Gesamtkonzept und greift dabei auf jahrzehntelange Erfahrung aus unterschiedlichsten Branchen zurück. 4 Ingot, Wafer, Zellen und Module Ob Prozesstechnik oder diskrete Fertigung: Das Siemens-Portfolio an erstklassigen Produkten und Systemen deckt die komplette Fabrikautomatisierung ab: von der Ausrüstung einzelner Maschinen mit Automatisierungskomponenten bis hin zur Automatisierung der gesamten Fabrik einschließlich zuverlässiger Bedien- und Beobachtungssysteme sowie der Anbindung an das übergeordnete Manufacturing Execution System (MES). 6 Feldinstallation Für die Feldinstallation bietet Siemens Nachführsysteme und Wechselrichter, die höchste Ansprüche erfüllen in Photovoltaikanlagen (PV) sowie in Anlagen für Concentrated Solar Power (CSP). Das umfassende Angebot für die erfolgreiche Feldinstallation reicht von Planungsunterstützung und Engineering über Energieverteilung und Industrieautomatisierung bis zur Informationstechnologie. Focus on SolarIndustry SolarFocus

12 Grundstoe centrotherm SiTec, Deutschland Glänzend in Form Wer Maßstäbe mit der Kombination aus Reaktoren und Konvertern für die Produktion von Polysilizium setzt, erwartet zu Recht auch Spitzenlösungen bei der Automatisierung. Der standardisierte Systemaufbau von Siemens hat sich bereits nach wenigen Monaten bewährt. Foto: W. Geyer 12 Focus on SolarIndustry 2011 Die Firma centrotherm SiTec GmbH mit Sitz in Blaubeuren und Burghausen plant und realisiert weltweit Anlagen zur Herstellung von reinstem Polysilizium sowie Ingot und Wafer für die Solarindustrie. Mit fundiertem Know-how und Erfahrung über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg hat sich centrotherm SiTec bei Reaktoren und Konvertern sowie beim kompletten Fabrikdesign eine sehr gute Marktposition erarbeitet. Die Kunden sind stets von der Leistungsfähigkeit des Gesamtpakets überzeugt. Eine wichtige Rolle wird dabei auch der Automatisierungslösung von Siemens beigemessen. Diese zeichnet sich durch einen standardisierten Systemaufbau aus, mit dem Reaktor und Konverter problemlos in die Leittechnik kompletter Polysiliziumanlagen beispielsweise integriert werden können. Weil das System zudem eine skalierbare Architektur mit oenen Schnittstellen aufweist, kann centrotherm SiTec eine Lösung sowohl für einzelne Anlagen als auch für Komplettlinien nutzen. Ein weiterer Pluspunkt: Der Engineering-Aufwand ist gering. Eigenentwicklung als Trumpf All das wäre nur eine Randnotiz, wenn centrotherm SiTec nicht wieder einmal Maßstäbe in der Siliziumproduktion gesetzt hätte. So stellte das Unternehmen unlängst einen neuen 24-Pair-CVD-Reaktor (CVD = Chemical Vapor Deposition) vor, den es komplett selbst entwickelt hat. Dieser Reaktor zeichnet sich durch einen deutlich höheren Output von mehr als 350 t pro Jahr und einen niedrigeren Energieverbrauch von weniger als 60 kwh/kg aus. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades sinken in der Produktion zudem Wartungsaufwand und Ausfallrisiko. Der zugehörige Hochdruck-Konverter ist optimal auf die Kapazitätssteigerung des 24-Pair- CVD-Reaktors abgestimmt und überzeugt durch die derzeit höchste Gasdurchsatzrate sowie eine hohe Konvertierungsrate. Der STC-TCS-Konverter wandelt Siliziumtetrachlorid (STC) in Trichlorsilan (TCS) um und ermöglicht so die Rückführung der Prozessgase in den CVD-Reaktor. Durch den so entstehenden geschlossenen Produktionskreislauf sinken Herstellungskosten, Ressourcen werden besser genutzt, sodass die Produktion insgesamt eizienter wird. Automatisierungsstandard für alle Polysiliziumanlagen Bei der Automatisierung setzt centrotherm SiTec, eine 100-prozentige Tochter der im TecDAX notierten centrotherm photovoltaics AG, auf Systeme von Siemens. Unsere Kunden erwarten von uns bewährte Produktionsprozesse mit größtmöglicher technologischer Sicherheit, so Dr. Albrecht Mozer, Geschäftsführer von centrotherm SiTec. Um die Qualität des Endprodukts zu gewährleisten, vertrauen wir daher auf die Automatisierungssysteme von Siemens. Die Automatisierung für den neuen Reaktortyp und den Konverter basiert auf dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7. Die neue Automatisierungslösung soll künftig als Standard für ganze Polysiliziumanlagen von centrotherm SiTec eingesetzt werden. Wir wollten mit Standardkomponen-

13 » Unsere Kunden erwarten von uns bewährte Produktionsprozesse mit größtmöglicher technologischer Sicherheit. Um die Qualität des Endprodukts zu gewährleisten, vertrauen wir auf die Automatisierungssysteme von Siemens. «Dr. Albrecht Mozer, Geschäftsführer von centrotherm SiTec ten eine spezielle Lösung entwickeln, die flexibel ist und an die unterschiedlichen Anforderungen unserer Kunden angepasst und optimiert werden kann, beschreibt Gerhard Schlosser, Leiter EMSR (Elektro-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik) bei der centrotherm SiTec GmbH, die Herausforderungen. Siemens übernahm im Projekt die Softwareerstellung inklusive Factory Acceptance Test (FAT) und Inbetriebnahme sowie den Bau und die Installation des Steuerschranks und der Vor-Ort-Schränke. Da ein Teil der Systeme in Ex-Bereichen installiert wurde, mussten die Schaltschränke entsprechend Ex-geschützt ausgeführt werden. Für die Vor-Ort- Bedienung des Reaktors kommt ein spezielles Exgeschütztes Bedienpanel zum Einsatz. Um eine maximale Systemverfügbarkeit zu garantieren und die sicherheitsrelevanten Aufgaben einfach auf einer Plattform zu integrieren, werden ein hochverfügbares Automatisierungssystem und integrierte Sicherheitstechnik eingesetzt. Die Safety-Funktionen wurden mit der Simatic Safety Matrix projektiert. info kontakt Leistungen von Siemens im Überblick Automatisierung des neuen 24-Pair-CVD-Reaktors und des zugehörigen Hochdruck- Konverters mit Simatic PCS 7 Softwareerstellung inklusive Factory Acceptance Test und Inbetriebnahme; Bau und Installation des Steuerschranks und der Vor-Ort-Schränke Integrierte Sicherheitstechnik centrotherm Focus on SolarIndustry

14 Grundstoe Confluence Solar, USA Tragende Säulen Der amerikanische Spezialist setzt auf ein eigenentwickeltes Verfahren zur Einkristallzüchtung das dank PCS 7 von Siemens wunschgemäß funktioniert. Stimmt die Qualität? Jim Highfill, Chief Operating Oicer bei Confluence Solar, nimmt einen monokristallinen Siliziumblock im Testlabor genau unter die Lupe Wir schreiben das Jahr Der polnische Chemiker Jan Czochralski ( ) taucht seine Schreibfeder aus Versehen in einen Schmelztiegel mit flüssigem Zinn statt in sein Tintenfass. Dies gilt als Geburtsstunde des sogenannten Czochralski-Verfahrens, wie es vom Grundprinzip her heute auch Confluence mit Sitz in St. Louis, Missouri nutzt. Gemeint ist ein Verfahren, mit dem monokristalline Siliziumblöcke (Ingot) in einer Kristallziehanlage hergestellt werden. Die Säulen können dabei mehr als zwei Meter Länge erreichen. Die Unternehmensgründer von Confluence erkannten, dass das Czochralski-Verfahren eine kostengünstige Option für die Herstellung monokristalliner Substrate ist, wenn dafür ein halbkontinuierliches Verfahren anstelle der bisherigen diskontinuierlichen Fahrweise gewählt wird. Das unternehmenseigene HiCz -Verfahren arbeitet halbkontinuierlich und halbiert die Produktionskosten monokristallinen Siliziums für Photovoltaikzellen, und das bei einer höheren Qualität als bei Chargenprozessen, erklärt Gerry Cahill, Leiter Logistik und Pressereferent von Confluence Solar. Schneller Weg zur Marktreife Nachdem klar war, dass sich die HiCz -Technologie kommerziell nutzen lässt, wollte das Unternehmen schnell in die großtechnische Produktion einsteigen. Dazu musste die Ziehanlage zur Kristallzüchtung möglichst schnell implementiert werden. Um einen eizienten Betrieb der Anlage zu ermög- 14 Focus on SolarIndustry 2011

15 zu können, sodass sich neue Anforderungen flexibel umsetzen lassen. Denn um das Verfahren zu optimieren, entwickelt Confluence den Ziehprozess laufend weiter. Zusammen mit Frost Electric Inc., einem langjährigen Vertriebspartner von Siemens in der Region um St. Louis, präsentierte Siemens ein Angebot, das auf der oenen Architektur des Prozessleitsystems Simatic PCS 7 aufbaute und erhielt erfreulicherweise den Auftrag. Das Angebot umfasste neben der Hard- und Software auch das Engineering, die Programmierung und eine Beratung zu Advanced Process Control (APC) einschließlich Model Predictive Control (MPC) sowie die Systemintegration, Schulungen und Inbetriebnahme. Drei Gründe gaben den Ausschlag für Siemens Das Konzept erfüllte alle technischen Anforderungen Die auf PCS7 basierende Lösung war vergleichsweise kostengünstig Siemens war bereit, Confluence dabei zu unterstützen, eigene Ressourcen aufzubauen und sicherzustellen, dass der eng gesteckte Termin für die Inbetriebnahme nach sechs Monaten eingehalten werden konnte James Visser Photography Das Optimum aus PCS 7 herausgeholt Gerry Cahill und Bia Henriques sind mit den erzielten Ergebnissen zufrieden. Wir sind ein Unternehmen mit rund 30 Mitarbeitern, kein IT-Haus, sagt Gerry Cahill. Unsere Kernkompetenz ist das Züchten von Siliziumkristallen. Wir suchten einen Partner, der die Verantwortung für die IT übernehmen und die Software an unsere Spezifikationen anpassen konnte, ohne dabei zu viele unserer eigenen Ressourcen zu belegen. Seine Kollegin bestätigt diese Einschätzung. Wir wollten keinen reinen Produktlieferanten, der uns dann mit der Umsetzung der Lösung für das HiCz -Verfahren alleinlässt, sagt sie und ergänzt: Siemens hat gemeinsam mit uns das Optimum aus PCS 7 herausgeholt. Ein wichtiger Vorteil von PCS 7 war nach Ansicht von Bia Henriques, dass man ihr und ihrem Team geholfen hat, das Wissen und die langjährige Erfahrung der Bediener der Kristallziehanlage in der Prozesssteuerung zu erfassen und in speziell adaptierten Softwaremodulen der PCS 7 Advanced Control System Library abzubilden, sodass die Prozessführung optimal auf die Anforderungen der Kristallziehanlage abgestimmt ist. Mit voller Kraft voraus lichen, suchte Confluence eine passende Lösung für die Prozessautomatisierung. Einer der Anbieter, bei denen dazu angefragt wurde, war Siemens. Oenheit als entscheidende Anforderung Eine zentrale Anforderung für das HiCz -Verfahren war dabei Oenheit, so Bia Henriques, Senior Control Systems Engineer bei Confluence Solar: Wir wollten unser Prozessleitsystem so oen wie möglich gestalten, um eine möglichst große Zahl an Kommunikationsprotokollen einbinden zu können. Zudem wollten wir möglichst unabhängig von einer speziellen Hardware oder einem bestimmten Lieferanten sein. Oenheit ist außerdem auch erforderlich, um das System leicht ausbauen und anpassen Ohne zu viel über die technischen Details der unternehmenseigenen HiCz -Technologie zu verraten, sind sich Gerry Cahill und Bia Henriques einig: PCS 7 hat einen entscheidenden Anteil daran, dass das HiCz -Verfahren funktioniert. Seit Ende 2010 ist die Anlage in Betrieb, und die Ausweitung der Produktionskapazität ist bereits in vollem Gang. So sollen 20 weitere Ziehanlagen in St. Louis in Betrieb gehen. Doch damit nicht genug: In Clinton, Tennessee entsteht ein neues Werk, und ein koreanischer Lizenznehmer hat sich für die Confluence-Technologie entschieden. Es ist kein Geheimnis, dass Siemens bei allen diesen Zukunftsprojekten mit von der Partie sein wird. info kontakt Focus on SolarIndustry

16 Grundstoe f glass, Deutschland Solare Ernte auf Neuland Das Unternehmen nahe Magdeburg hat innerhalb kürzester Zeit eine voll integrierte Produktion für speziell beschichtetes Solarglas realisiert. Dabei hat der Spezialist bei der Maschinentechnologie Neuland betreten. Der Lohn dafür: Das Abdeckglas mindert die Reflexion des Sonnenlichts und erhöht die solare Energietransmission deutlich. Fotos: W. Geyer Gerade einmal 15 Monate vergingen vom ersten Spatenstich bis zum Produktionsstart der Floatglasanlage von f glass in Osterweddingen bei Magdeburg im Herbst Doch nicht nur bei der Bauzeit, sondern insbesondere auch in puncto Prozess- und Anlagentechnik setzt sie derzeit weltweit Maßstäbe. Wolfgang Räbiger, technischer Geschäftsführer von f glass, gewährt Einblicke: In unserer Produktion fertigen wir ein sehr eisenarmes Glas speziell für die Solarindustrie, und das komplett in einer Anlage. Von der Floatanlage über die Schneidelinien und die Beschichtung für großformatige Glasplatten bis hin zu unserem Solarglaszentrum, wo wir dem Glas spezifische Eigenschaften geben, die für die Solarindustrie wichtig sind. Gerade hier haben wir bei der Maschinentechnologie Neuland betreten. Schmelzofen als technologisches Highlight Gleich am Anfang des Prozesses steht eines der technologischen Highlights, so Wolfgang Räbiger weiter: Wir wollten einen Schmelzofen bauen, der alles kann: Er sollte Normal-, Bauweiß- und Solarglas schmelzen, dabei so wenig Energie wie möglich verbrauchen und sehr langlebig sein. Der neue Schmelzofen arbeitet nach dem Prinzip einer zweihäusigen regenerativen Querflammenwanne mit sechs gasbetriebenen Brennerpaaren. Für Dr. Thomas Belgardt, Geschäftsführer Glasveredlung bei f glass, ist auch die Qualität der Lieferanten entscheidend: Dabei geht es nicht nur um die gelieferte Technik, sondern auch um eine langfristige Partnerschaft. Schließlich wollen wir ja auch in zehn oder 15 Jahren noch einen kompetenten Support haben. Daher haben wir durchgängig auf Marktführer gesetzt. Modernste Energierückgewinnung Osterweddingen ist eine der ersten Glasproduktionen weltweit, die einen Großteil der Prozessabwärme in einer modernen Anlage zur Energierückgewinnung recycelt. Kernstück der Anlage ist eine kompakte Industrie-Dampfturbine von Siemens mit einer Nennleistung von 2,5 MW. Damit gewinnt 16 Focus on SolarIndustry 2011

17 » Insbesondere die konstruktive und engagierte Mitarbeit der Spezialisten von Siemens haben maßgeblich zum Projekterfolg beigetragen. «Wolfgang Räbiger, technischer Geschäftsführer der f glass GmbH Zu Recht stolz auf die neue Glasproduktion in Osterweddingen: Dr. Thomas Belgardt (l.) und Dipl.-Ing. Wolfgang Räbiger Die neue Simatic PCS 7-Leitwarte bei f glass f glass Energie aus dem Abgas zurück, die als Strom für die Anlagen genutzt wird. Dadurch spart f glass nicht nur Energiekosten, sondern profitiert von einer höheren Prozesssicherheit. Zuverlässige Leittechnik Das Leitsystem in Osterweddingen wurde vom Siemens Industry Partner STG implementiert und basiert auf der aktuellen Version 7 des Prozessleitsystems Simatic PCS 7. Die Bedienung der Anlage erfolgt über fünf Simatic WinCC Clients, eine Engineering-Station und einen Webserver. Die Bedienebene ist über Industrial Ethernet an die beiden redundanten Server des Leitsystems angebunden. Auch der Anlagenbus basiert auf Industrial Ethernet. Wanne, Floatbad und Rollenkühlofen werden jeweils von einem eigenen Automatisierungssystem PCS 7 AS 416 gesteuert. Die Visualisierung der Toproller und die EMS-Technik sind ebenfalls in PCS 7 integriert. Die Umsteuerung ist redundant ausgeführt und wird vom Automatisierungssystem der Wanne und einer untergeordneten Simatic ET 200M des Automatisierungssystems im Floatbad gesteuert. Wir sind mit der eingesetzten Technik sehr zufrieden, lobt Wolfgang Räbiger die Leittechnik. Insbesondere die konstruktive und engagierte Mitarbeit der Spezialisten von Siemens haben maßgeblich zum Projekterfolg beigetragen. Derzeit stellt f glass in Osterweddingen brutto Tonnen Flachglas pro Jahr her. Anfang 2010 nahm die Magneto-Beschichtung die Produktion auf, in der rund sechs Millionen Quadratmeter Glas pro Jahr beschichtet werden können. Derzeit werden noch rund 80 Prozent der Produktion in den Bausektor geliefert. In den kommenden fünf Jahren soll jedoch der Anteil an Weißglas und Solarglas auf rund 50 Prozent gesteigert werden. Dank der leistungsfähigen Anlagentechnik ist der Spezialist dafür bestens gerüstet. info kontakt Focus on SolarIndustry

18 Fertigung Reis Robotics, Deutschland Modular zu Modulen Modulare Embedded-Controller, dezentrale Frequenzumrichter und durchgängige Profinet-Kommunikation sind das Rückgrat hocheizienter Modulfertigung für die Solarindustrie. Vor rund sechs Jahren in die Photovoltaik eingestiegen, hat sich die Firmengruppe Reis Robotics aus Obernburg am Main mittlerweile zum Weltmarktführer bei Systemlösungen für die Solarmodulfertigung entwickelt. Mehr als 100 installierte Anlagen mit einer Gesamtproduktionskapazität von mehr als 5,5 GWp unterstreichen dies. Das mit über 830 Mitarbeitern größte Systemhaus Deutschlands entwickelt und fertigt Anlagen für praktisch alle Modulhersteller weltweit, in jeder gewünschten Art und Größe. Von einfachen manuellen über teilautomatisierte bis hin zu vollautomatischen, schlüsselfertigen Großanlagen. Der in sich modulare und auch nachträglich stufenweise (in Clustern mit 15, 25, 50, 100 MWp Kapazität) skalierbare Ansatz ermöglicht eine exakt den Anforderungen des Betreibers entsprechende Modulfertigung. Die jüngste von Reis geplante und realisierte Großanlage hat eine Kapazität von 300 MWp und produziert im Wechsel aus mono- und polykristallinen Zellen versandfertig verpackte Solarmodule in der bislang unerreichten Taktzeit von unter 20 Sekunden. Geglückter Know-how-Transfer Die führende Marktposition der Obernburger basiert auf jahrzehntelangen Erfahrungen als Systemintegrator für Automationslösungen in allen wichtigen Industrien, insbesondere in der Automobilbranche. Sie haben sich darauf spezialisiert, ihre Kernkompetenzen auf den Gebieten der Robotik und Logistik mit der Anlagentechnik renommierter Anbieter und jeweils neuester durchgängiger Automatisierungstechnik von Siemens zu verknüpfen. Durch die Zusammenarbeit mit anderen Anbietern lassen sich beispielsweise auch deren Stringer, Laminatoren oder Flasher schnell und reibungslos in jede Gesamtlösung integrieren. Wo die Spezialisten Optimierungspotenzial erkennen, entwickeln sie auch neue Lösungen. So gibt es innovative Alternativen unter anderem für das (patentierte) Laserlöten beim Querverschalten, das Verkapseln mit Flüssigsilikon, das Trimmen der Folienüberstände oder die Direkt-Montage der Anschlussbox. Diese realisieren eine nachweislich höhere Verfügbarkeit, Prozesssicherheit und/oder Produktqualität. Die Flüssigverkapselung führt zudem zu verbesserter Energieeizienz und Lebensdauer der Solarmodule. Modular zur eizienten Systemlösung State of the Art ist ein durchgängiger Modulbaukasten, aus dem sich mit reduziertem Konstruktionsaufwand und somit in kürzerer Zeit individuelle Systemlösungen für alle Ansprüche generieren lassen. Dieser Baukasten umfasst in der Praxis bewährte steuerungs- und fördertechnisch autarke Module alle Produktionsschritte. Über all das setzt der Hersteller bei Bedarf ein 18 Focus on SolarIndustry 2011

19 » Weil wir Profinet über alle Gewerke hinweg nutzen können, ist die gesamte Kommunikation deutlich weniger störanfällig. Das ist für höchste Verfügbarkeit aller Anlagenteile sehr wichtig. «Fotos: Reis Robotics Paul Merz, Mitglied der Geschäftsführung und Vertriebsverantwortlicher der Reis GmbH & Co. KG Maschinenfabrik MES-/SCADA-System auf der Basis von Simatic WinCC (in der aktuellen Version 7.0 SP2), womit sich insbesondere die hochkomplexen Prozesse und Abläufe von Großanlagen transparent und einfach beherrschbar gestalten lassen. Er nutzt als einer der ersten die Möglichkeiten von Windows 7 und erfüllt damit den Wunsch nach komfortabler Multi-Touch- Bedienung. Profinet ist neuer Standard Eine Kernkomponente jedes dieser Module ist der modular Embedded-Controller Simatic S7-mEC- RTX F von Siemens. Die Entscheidung für ein Embedded-System in der Aufbautechnik der Simatic S7-300 hat gute Gründe. An erster Stelle standen die umfangreiche Schnittstellenausstattung für Profinet und Industrial Ethernet, die hohe Rechenleistung des PC-Teils sowie die Skalierbarkeit des Speichers. Andererseits spielten auch Robustheit und Zuverlässigkeit eine wichtige Rolle, um hohe Anlagenverfügbarkeit zu erreichen. Ohne drehende Teile wie Lüfter und Festplatte ist ein dauerhaft zuverlässiger Betrieb auch unter rauen Einsatzbedingungen gewährleistet. Dabei sollten sämtliche Automatisierungsaufgaben mit den bekannten Werkzeugen und Sprachen der Simatic Step 7-Welt bewältigt werden können vom Engineering bis zur Diagnose. Eine Herausforderung waren bei der jüngsten Großanlage bis zu 40 Megabyte große Datenbausteine, um die enormen Datenmengen über zwölf Stunden hinweg auch lokal speichern zu können. Reis verfolgt eine Strategie der doppelten Datenhaltung auf den Controllern und im überlagerten SCADA-System, um jederzeit auf der Höhe der Prozesse zu sein. Dazu wird auch das Schnittstellenangebot voll ausgenutzt. Die Controller kommunizieren über entsprechende Scalance-Switches untereinander, mit diversen dezentralen Antrieben und anderen Focus on SolarIndustry

20 Fertigung Einheiten, wie Code-Lesesystemen Simatic MV420 für die Produktverfolgung per Barcode, durchgängig über Profinet. Teilweise sind bis zu 220 Devices an einen Embedded-Controller angebunden, was derzeit kein anderes Feldbussystem bewältigt. Zusätzlich sind die Controller über ihre Gigabit-Ethernet-Schnittstelle in ein eigenständiges Netzwerk für den Datenaustausch mit der MES-Ebene eingebunden. Bei Taktzeiten von weniger als 20 Sekunden müssen bis zu 800 Megabyte große Bilddateien von Zeilenkameras für die Qualitätskontrolle nicht nur schnell erfasst, sondern auch schnellstens zu überlagerten Bild- und Daten-Servern und von dort zur visuellen Endkontrolle übertragen werden, was ebenfalls über zwei separate Gigabit-Ethernet-Netzwerke gelöst wird. Der Zugri von außen ist über Security Modules aus dem Scalance S-Spektrum abgesichert. Sicherheit inklusive Die fehlersicheren Embedded-Controller mit echtzeitfähiger Soft-PLC WinAC RTX F übernehmen auch sicherheitsrelevante Aufgaben, wie die Überwachung von Schutztüren, Not-Aus-Tastern, Lichtgittern und dergleichen mehr. Das ist hochflexibel, erspart separate Sicherheits-Hardware und viel Verdrahtungsaufwand. Die sicherheitsgerichteten Signale werden gemeinsam mit den I/O-Signalen für die Ablaufsteuerung über Profinet und das Profisafe-Profil übertragen. 20 Focus on SolarIndustry 2011

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