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Nachführsysteme bei Photovoltaikanlagen

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Wo soll die Photovoltaikanlage installiert werden?(erforderlich)

Eine der Optimierungsoptionen, um aus der eigenen Photovoltaikanlage das meiste herauszuholen, sind sogenannte Nachführsysteme oder Solartracker. Diese Systeme bewegen die Solarmodule mit dem natürlichen Stand der Sonne mit und sorgen so für eine optimale Belichtungszeit und damit höhere Erträge.

Systemarten

Die geht im Osten auf und wandert über den Tag, bis sie schließlich im Westen untergeht. So werden bei einem herkömmlichen Solarmodul die einzelnen Solarzellen jederzeit in einem anderen Winkel bestrahlt. Dies führt zu Beleuchtungszeiten und -intensitäten, welche die meiste Zeit suboptimal sind.

Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit Solarmodule mit ihren Zellen horizontal von Ost nach West zu bewegen, als auch die Solarmodule um die vertikale Achse aufzustellen beziehungsweise abzusenken. So würden dann die Solarmodule zum Sonnenaufgang nach Osten zeigen und im Verlauf des Tages der Sonne Richtung Westen bis hin zum Sonnenuntergang folgen. Bei einer Führung um die vertikale Achse startet das Modul innerhalb der nachgeführten Anlage in steilem Zustand und wird bis zum Mittag hin abgesenkt, wenn die Sonne im Zenit steht.

Grundsätzlich sind nachgeführte Photovoltaikanlagen entweder einachsig oder zweiachsig. Bei einachsigen Solartrackern kann die Sonne nur in einer Dimension verfolgt werden. Hier muss zwischen einer waagerechten und einer horizontalen Verschiebung gewählt werden.
In zweiachsigen Nachführsystemen können dann beide Dimensionen verfolgt werden. So können zweiachsige Nachführsysteme jederzeit jeden Punkt anvisieren, welches eine optimale Ausrichtung möglich macht und die derzeit höchsten Erträge ermöglicht.

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Komponenten

Die gängigste nachgeführte Anlage besteht aus einem Ständer, welcher meistens aus geschweißtem Stahl besteht, an welchem das als Unterkonstruktion für die Solarmodule fungierende Rahmengestell befestigt ist. Dieses Rahmengestell besteht meist aus Aluminium zur Gewichtsreduktion. Eine Steuereinheit steuert die Getriebemotoren, welche jeweils mit einem Wechselrichter ausgestattet sind, die das Gestell bewegen. Ein Windmesser verhindert Sturmschaden, indem bei einer Grenzwindgeschwindigkeit die Anlage so verstellt wird, um möglichst geringe Windwiderstände zu haben.

Es wird bei Solartrackern zwischen zwei Steuerprinzipien unterschieden. Astronomische Steuerungen bewegen die Solarmodule durch vorab gespeicherte Informationen über den Sonnenstand. Vorab wird der standortspezifische tägliche Sonnenstandverlauf für die Zeitspanne von einem Jahr eingespeichert und dann täglich angesteuert. Hierbei werden äußere Faktoren wie Verschattung durch Wolken nicht miteinbezogen.
Bei einer sensorischen Steuerung werden Solarmodule immer nach dem hellsten Punkt am Himmel ausgerichtet. Aufgrund von etwaigen Wolkendecken weichen die Standorte hier teils von dem Sonnenstand ab. Im Vergleich miteinander ist die astronomische Steuerung nur an Standorten mit wenig Wolkendeckung und viel klarem Himmel sinnvoll. Ein Beispiel in Deutschland ist hier das Breisgau. Anhand einer sensorgesteuerten Anlage wird selbst an Tagen mit extremer Witterung oder suboptimalen klimatischen Bedingungen ein möglichst hoher Ertrag erwirtschaftet. Dies ist abgesehen für kleine lokal begrenzte Regionen in der Bundesrepublik Deutschland der Fall. Astronomische Steuerungen sind in Äquatornähe sinnvoller und wirtschaftlicher.

Neben der Systemsteuerung wird auch die Antriebsart in zwei Arten unterteilt. Zum einen sind dies Elektromotoren und zum anderen durch einen thermohydraulischen Antrieb. Bei einem Antrieb mittels Elektromotoren muss jederzeit eine Stromzufuhr gegeben sein, welches dann wiederum die netto Stromausbeute der Photovoltaikanlage mindert. Vorteil dieser Antriebsart ist die kostengünstige Erhältlichkeit der einzelnen Motoren.
Ein thermohydraulischer Antrieb ist ein sogenanntes passives Nachführsystem. Diese Antriebsart benötigt weder einen Stromanschluss, noch irgendwelche Steuerelektronik und funktioniert durch Gewichtsverlagerungen aufgrund einer Expansion der Flüssigkeiten durch Hitze. Diese Antriebsart ist zusätzlich sehr wartungsarm und wie angesprochen energieautark. Deutlich teurer ist jedoch die Anschaffung sowie die Installation.

Fazit

Durch die Implementation eines zweiachsigen Nachführsystems lässt sich der erwirtschaftete Ertrag deutlich steigern. Es sind im Vergleich zu einem unbeweglichen Solarmodul Leistungssteigerungen von insgesamt 45 % erwartbar. Somit erhöhen sich die Erträge und dadurch die Einspeisevergütungen enorm und sind trotz der erweiterten Stromzufuhr wirtschaftlich lohnenswert. Aufgrund der Konstruktion auf einem Rahmengestell, welches auf einem Mast positioniert ist, besteht eine besser Hinterlüftung. Wartungsarbeiten sind weiterhin einfacher durchzuführen. Der einzige wirkliche Nachteil besteht in der benötigten Fläche. Durch das erhobene Rahmengestell ist zusätzlicher Platz nötig, welche eventuell nicht immer verfügrbar ist.

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