Forscher vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz haben ein Trackersystem für Solaranlagen auf Dächern entwickelt. Flaptrack nennt sich die neuartige Lösung. Flap steht für Face-to-face Lay-down Anti-degradation Protection. Das heißt, die Unterkonstruktion richtet die Module sowohl horizontal als auch vertikal kontinuierlich zum Stand der Sonne aus. Mit diesem zweiachsigen Trackersystem wird es möglich sein, auch auf Dächern deutlich höhere Solarerträge zu erwirtschaften, als es mit Festaufständerungen möglich ist.
Installations- und Betriebskosten sparen
Zudem können so die Module vor Sturm, Hagel und Schnee geschützt werden. Denn in der Nacht sowie bei heftigen Wetterereignissen faltet sich die Anlage automatisch zusammen. Damit sind die Module vor Schäden und möglicher Abschattung durch Schnee und Staub geschützt, was die Belastung der Module verringert. „Kerninnovation des Systems ist ein patentierter linearer Aktuator, der die Anlage sowohl zur Sonne ausrichtet als auch zusammenfaltet“, erklärt Forschungsleiter Armin Buchroithner. „Durch diese Doppelfunktion sparen wir Installations- und Betriebskosten, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit verbessert.“ Zudem verhindert der Faltmechanismus im Winter, dass Schnee auf den Modulen liegt, wodurch sich gerade in dieser Zeit mit hohem Energiebedarf die Erträge erhöhen.
Erste Anlage liefert Daten
Die Drehung des Flaptrack in der Horizontalen erfolgt per Riemenantrieb in einer bodennahen Kreisführung. Dazu kommt noch die Drehung in der Vertikalen. Die Forscher haben eine Demonstrationsanlage mit einer Leistung von 1,8 Kilowatt auf dem Bürogebäude der TU Graz am Campus Inffeldgasse aufgebaut. Sie testen damit die Funktion im praktischen Betrieb und haben gemessen, wie hoch der Mehrertrag tatsächlich ist.
Zudem haben die Forscher die Anlage für einen Langzeittest mit zahlreichen Sensoren ausgestattet. Diese erheben Daten zu Wetter, Ertrag, Verschleiß und auftretenden Windkräften. Diese Daten bilden die Grundlage für die weitere Optimierung des autonomen Betriebs und der Gewichtsreduktion durch Leichtbauweise.
Bis zu 56 Prozent mehr Ertrag
Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Durch die optimale Ausrichtung zur Sonne bringt der Flaptrack einen durchschnittlichen Mehrertrag von knapp 40 Prozent im Vergleich zu fest installierten Solarmodulen. An einzelnen Tagen lag der Ertrag sogar um 56 Prozent höher. „Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Systems ist aber die zusätzliche Stromausbeute in den Tagesrandzeiten. Morgens und abends, wenn der allgemeine Stromverbrauch besonders hoch ist, liefert Flaptrack durch das optimale Sonnenstandtracking mehr als doppelt so viel Strom wie traditionelle Photovoltaikanlagen, was auch zur Netzentlastung beiträgt“, erklärt Armin Buchroithner. Dieser Effekt sei im Winterhalbjahr und an Standorten in höheren Breitengraden durch den niedrigeren Sonnenstand besonders groß, betont der Forscher.
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Module vor Witterung geschützt
Der Faltmechanismus reduziert zudem die Angriffsfläche für Sturmböen und schützt vor Hagel. Schließlich sind diese beiden Wetterereignisse, die im Zuge des Klimawandels zunehmen, häufige Gründe für Schäden an Photovoltaikanlagen. „Kompressionen der Siliziumwafer durch Hageleinschlag können Hotspots verursachen, die durch ihren erhöhten Innenwiderstand den Wirkungsgrad des gesamten Moduls reduzieren“, sagt Armin Buchroithner.
Diese Gefahr bestehe bei Flaptrack nicht: Das System ist mit einer lokalen Wetterstation und regionalen Wettervorhersagemodellen gekoppelt. Bei Sturm- oder Hagelgefahr klappt der Faltmechanismus die Photovoltaikmodule so zusammen, dass sie jeweils mit der Moduloberseite übereinanderliegen, also Face-to-Face. Danach legt der Klappmechanismus die Module flach am Boden ab. Die Modulrückseiten wiederum lassen sich dann mit einem günstigen Hagelnetz vor Einschlägen schützen. (su)
