Eine Forschungsgruppe um Armin Buchroithner vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz startet den Versuch, ein längst für erledigt gehaltenes Konzept für Photovoltaik-Systeme zu neuem Leben zu erwecken: Zweiachsige Nachführung des Solargenerators galt wegen der deutlich höheren spezifischen Erträge in Zeiten hoher Modulpreise als probates Mittel und wurde bis Anfang der 2000er-Jahre noch in großen Freiflächenanlagen eingesetzt. Die hohen Mehrkosten für eine windstabile Ausführung der Mechanik standen aber ab einem gewissen Punk in keinem vernünftigen Verhältnis mehr zu den Ertragssteigerungen. Mechanisch viel einfachere und stabilere Einachs-Tracker dominieren heute den Markt für Nachführsysteme, bei kleinen Anlagen wird praktisch ausschließlich Festaufständerung eingesetzt.
Das an der TU Graz entwickelte System namens FLAPTrack soll dies ändern. Die Abkürzung steht für „Face-to-Face Lay-Down Anti-Degradation Protection“ und fasst die Vorzüge des Konzepts zusammen. Die Anlage soll die Ertragssteigerung mit Schutz vor Wettereinwirkungen kombinieren. Nachts, vor allem aber bei drohendem Unwetter falten sich die Module des mit einer lokalen Wetterstation und regionalen Wettervorhersagemodellen gekoppelten Systems automatisch zusammen und werden flach am Boden abgelegt, wo sie vor Windlast, Schnee und Staub sowie Hagelschäden geschützt sind. Letzteres sei eine oft unbemerkte Gefahr, erklärt Armin Buchroithner: „Kompressionen der Silizium-Waver durch Hageleinschlag können Hotspots verursachen, die durch ihren erhöhten Innenwiderstand den Wirkungsgrad des gesamten Moduls reduzieren.“
Testanlage auf dem Dach
Praktisch erprobt wird das System derzeit mit einer 1,8 Kilowatt-Anlage auf dem Dach eines Bürogebäudes der Universität. Schon dieser Standort auf einem Dach wäre wegen der dort im Vergleich zu ebenerdiger Montage nochmals weit höheren Windlasten für einen Zweiachs-Tracker ohne Schutzmechanismus – also das Verbringen der Module in eine windgeschützte Position – kaum möglich.
Die Mechanik bezeichnet Buchroithner denn auch als „Kerninnovation“: FLAPtrack nutze einen patentierten linearen Aktuator, der sowohl die Ausrichtung zur Sonne als auch das Zusammenfalten der Module übernimmt. „Durch diese Doppelfunktion sparen wir Installations- und Betriebskosten, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit verbessert“, so Buchroithner. Die Drehung in Horizontalen erfolgt dabei durch einen Riemenantrieb mit bodennaher Kreisführung.
Der durchschnittliche Mehrertrag des Systems gegenüber fest installierten Modulen wird mit 40 Prozent angegeben. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit sei aber „die zusätzliche Stromausbeute in den Tagesrandzeiten: Morgens und abends, wenn der allgemeine Stromverbrauch besonders hoch ist, liefert FLAPTrack durch das optimale Sonnenstand-Tracking mehr als doppelt so viel Strom wie traditionelle Photovoltaik-Anlagen, was auch zur Netzentlastung beiträgt“, so Buchroithner. Besonders groß sei dieser Effekt wegen des niedrigen Sonnenstands im Winterhalbjahr und an Standorten in höheren Breitengraden.