PV-Tracker: Schlüsselforschungen und technische Anforderungen

Der Tätigkeit von Energy5 lag immer eine Idee zugrunde, dem Markt Systeme für die Montage von Photovoltaikmodulen höchster Qualität anzubieten. Die kontinuierliche Verbesserung des Produktangebots ist auch eine Reaktion auf internationale Trends, die zu steigenden Erträgen aus erneuerbaren Energiequellen beitragen. Auf dem inländischen und ausländischen Markt gibt es immer mehr Angebote für Konstruktionen für Sonnennachführsysteme – doch worauf sollte man bei der Auswahl des richtigen Systems achten?

Aufgrund der Besonderheit der automatisch gesteuerten beweglichen Photovoltaik-Unterkonstruktionen ist es notwendig, Prüfungen durchzuführen, die die technischen und Nutzungseigenschaften des Produkts bestätigen. Hier gehören:

• Tests von maßstabsgetreuen Modellen im Windkanal auf Wibrationen der Konstruktion und zur Bestimmung einer sicheren Position, in der der Tracker beim normativen und übernormativen Wind an dem gegebenen Standort stabil bleibt, 
• Prüfungen des gesamten Systems auf die Korrosionsbeständigkeit,
• Prüfung des Pegels der Schallleistung, die auf die Umgebung einwirkt, 
• Funktions- und Nutzungsprüfungen von Gleitlagern, Stoßdämpfern, Antriebseinheiten und Erdungskabeln durch Durchführung einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitszyklen, entsprechend der erklärten Lebensdauer des Systems,
• Prüfungen des von der Antriebseinheit tatsächlich erzeugten Drehmoments,
• FEM-Analyse einzelner Komponenten,
• Erstellung dreidimensionaler Konstruktionsentwürfe für einzelne Trackerlängen zur Auswahl von Stoßdämpfern, die Drehmomente und Vibrationen der Konstruktion ausgleichen.  

Untersuchungen des PV-Trackers von Energy5

Der Vermarktung einer neuen, optimierten Version des Photovoltaik-Trackers für großflächige Parks gingen intensive, langfristige Forschungsarbeiten voraus. Zu den Vorbereitungen auf die Premiere des Systems gehörte vor allem die Einrichtung eines hauseigenen Forschungslabors, in dem PV-Tracker installiert wurden. Das getestete System hat knapp 11.000 Arbeitszyklen durchgeführt, was einem Zeitraum von etwa 30 Jahren ununterbrochenen, störungsfreien Betriebs des Trackingsystems entspricht. Während dieser Zeit waren alle für seine Funktionsfähigkeit verantwortlichen Komponenten des Trackers beobachtet. Die erzielten Ergebnisse haben die korrekte Befestigung der Photovoltaikmodule und ihre langfristige Haltbarkeit bestätigt.

Im Bereich von Sicherheit erwiesen sich die Tests des Tracker-Mockups im Maßstab 1:27 im Windkanal eines externen Labors als wesentlich. Die Kontrollzone war ein Tunnel mit einer Länge von 4 Metern und einem quadratischen Querschnitt von 2×2 Metern. Durch den Sogbetrieb im Tunnel konnten Windgeschwindigkeiten von bis zu 40 m/s erzeugt werden. Die Prüfung umfasste acht Versuche mit folgenden Variablen:

•  Windgeschwindigkeit,
• Neigungswinkel der Module in einer Reihe,
• Vorhandensein von Stoßdämpfern und deren Anzahl,
• Anordnung von Prüfstoßdämpfern.
• Simulationen natürlicher Geländehindernisse und Windstörungen.

Erwähnenswert ist, dass das Einnehmen einer sicheren Position eine der wichtigsten und gleichzeitig erforderlichen Eigenschaften eines Photovoltaik-Trackers ist – bei Überschreitung der Grenzwerte bringt die Konstruktion die Module in eine Position, die die negativen Auswirkungen des Windes reduziert. Die Forschungsversuche haben die optimalste Einstellung des Trackers beim Auftreten normativer und übernormativer Windgeschwindigkeiten unter Verwendung einer bestimmten Anzahl von Stoßdämpfern und deren Anbringung gezeigt. Wesentlich ist, dass die Tests auch die korrekte Montage der PV-Module bei Windgeschwindigkeiten von bis zu 120 km/h bestätigt haben. Damit hat der PV-Tracker vom Forschungslabor eine positive Bewertung hinsichtlich der Beständigkeit der Konstruktion gegenüber wechselnden Wetterbedingungen.

Eigenschaften des Photovoltaik-Trackers

Das Nachführsystem von Energy5 ist aus schwarzem Stahl mit einer korrosionsbeständigen Metallbeschichtung oder aus verzinktem Stahl gefertigt. Die Bewegung der Modulreihen ist durch den Einsatz von Gleitlagern und individuell programmierten Steuereinheiten auf Basis des Astronomischen Almanachs und der Sensoren, die die Wetterbedingungen des gegebenen Standortes überwachen, möglich. Der Tracker von Energy5 zeichnet sich durch eine reduzierte Anzahl an Montageelementen aus, wodurch sein Einsatz kostengünstig ist und die Verwendung einer abgesenkten Konstruktion alle Servicearbeiten erleichtert.

Aus Sicht der Nutzungssicherheit von Photovoltaikanlagen ist es äußerst wichtig, dass bei (mobilen) Nachführsystemen nicht nur die Möglichkeit einer manuellen, sondern auch einer automatischen Einstellung des Neigungswinkels der Module besteht. Neben vielen anderen Funktionalitäten des Trackers spielt seine Fähigkeit, Wetteränderungen zu erkennen, die wichtigste Rolle, um die Haltbarkeit der Konstruktion bei den letztens vorkommenden Wetteranomalien zu gewährleisten.

Eine Konfiguration der Tracker-Einstellungen ist dank der integrierten Netzwerksteuereinheit möglich, die eine effiziente Erkennung von starkem Wind und eine schnelle Reaktion bei Grenzwertüberschreitungen ermöglicht. Das System kommuniziert mit dem Benutzer über Warnungen und Alarme und kann aus der Ferne bedient werden.

Zu den weiteren Funktionen der Netzwerksteuereinheit gehören:

• 3D-Backtracking-Algorithmus,
• Schutz vor übermäßigem Schneefall auf die Module,
• Online-Verwaltung der USV-Stromversorgung,
• Fernbedienung und Remote-Firmware-Update.

Energy5 hat erneut die höchste Qualität der von ihr angebotenen Lösungen bestätigt. Das optimierte Trackingsystem ermöglicht die Montage von Modulen in einer Reihe mit einer Länge von bis zu 98 Metern und ermöglicht eine Ertragssteigerung um bis zu 30%! Wesentlich ist, dass alle individuellen Lösungen von Energy5 über das Alicante-Verfahren eingetragen wurden.

Die ersten Photovoltaik-Tracker von Energy5 wurden bereits in einem Solarpark im Nordwesten Polens installiert. Die Gesellschaft hat weitere Verträge über die Produktion und Lieferung von Nachführsystemen für den Bau von Parks mit einer Leistung von rund 50 MW unterzeichnet.