Höhere Erträge durch nachgeführte Solarmodule
Pflanzen wie junge Sonnenblumen verfolgen die Bewegung der Sonne von Osten nach Westen, um schneller zu wachsen. Nachführsysteme für Photovoltaik-Module tun ihnen dies mit dem Ziel gleich. Diese Nachführung kann die Energieausbeute deutlich erhöhen: Die Produktivität der Module steigt erfahrungsgemäß im zweistelligen Prozentbereich um bis zu 45 Prozent. Ein Gastbeitrag von Maren Gast und Hans-Peter Pircher.
Die Landshuter Firma Elektro Ecker hat auf allen 22 Bunkern eines ehemaligen Bundeswehrgeländes im niederbayrischen Falkenberg Photovoltaik-Anlagen montiert. Diese sind beweglich und werden nach dem Sonnenstand ausgerichtet.
Foto: Phoenix Contact
Auf allen 22 Bunkern eines ehemaligen Bundeswehrgeländes im niederbayrischen Falkenberg stehen Photovoltaik-Anlagen. Die Landshuter Firma Elektro Ecker, spezialisiert auf Installation, Reparatur, Überwachung und Wartung solcher Anlagen, ließ diese dort im Jahr 2017 montieren. Es sind „Solar-Tracker“ – also PV-Anlagen, die mit einer Nachführeinrichtung nach dem jeweiligen Sonnenstand ausgerichtet werden.
Jeder PV-Tracker wiegt rund 55 Tonnen und trägt 143 Solarmodule der Firma SunPower aus Frankfurt am Main. Jedes Modul hat eine Nennleistung von 245 Watt und kann zweiachsig nach dem Sonnenstand ausgerichtet werden. Jeder Tracker hat eine Leistung von 35 Kilowatt. Die installierte Gesamtleistung des Parks beträgt 770 kW.
Wichtig: verlässliche Steuerung
Erst vertraute Elektro Ecker Einplatinencomputern, um die Tracker dem Sonnenstand nachzuführen. Doch es zeigte sich, dass diese „Raspberry Pi“-Mini-Computer nicht zuverlässig funktionierten und teils nach kurzer Betriebszeit ausfielen. Um Ertragsverluste, die aus der fehlenden Ausrichtung nach dem Sonnenstand resultieren, gering zu halten, suchte die Firma eine Alternative. Da sie bei der Einspeiseregelung anderer PV-Parks gute Erfahrungen mit der Steuerungstechnik von Phoenix Contact aus Blomberg in Nordrhein-Westfalen gemacht hat, kam Geschäftsführer Josef Ecker auf die Idee, auch die Nachführung der PV-Tracker mit den industriellen Controllern des Unternehmens zu verwirklichen.
Jeder der PV-Tracker hat eine Leistung von 35 Kilowatt. Josef Ecker (rechts), Geschäftsführer von Elektro Ecker,erläutert dem Phoenix Contact-Mitarbeiter Hans-Peter Pircher den Aufbau des direkt am Tracker montierten Schaltschranks. Bild: Phoenix Contact
Robuste Steuerung
An jedem der 22 Tracker steht ein Schaltschrank mit der zur Nachführung notwendigen Steuerung. In den Schaltschränken befinden sich auch die Wechselrichter, die die Gleichspannung der Module in 230 V-Wechselspannung umwandeln.
Die Steuerelemente eines jeden Trackers erhalten ihre Befehle von einer übergeordneten Steuereinheit, der „Mastersteuerung“, die in einem Schaltschrank zentral auf dem Gelände angebracht ist.
Im zentralen Schaltschrank ist die „Mastersteuerung“ eingebaut, die die Steuerelemente alle 22 PV-Tracker steuert. Bild: Phoenix Contact
Alle Steuerelemente sind robust designt: Sie funktionieren im Temperaturbereich zwischen –25 und 60 Grad Celsius, Vibrationen machen ihnen nichts aus und das Gehäuse schützt sie vor elektromagnetischen Störungen.
Sonnenstand und Windschutz berechnen
Gesteuert werden die Tracker mit Bausteinen aus einer Phoenix Contact-Datenbank. Diese enthält unter anderem jene Programme, um den Sonnenstand zu berechnen und danach die Tracker nachzuführen. Nicht nur das: Die zentrale Steuereinheit erfasst über einen Windsensor auch jederzeit die aktuelle Windgeschwindigkeit. Ist diese zu hoch, gibt die Mastersteuerung den nachlagerten Steuereinheiten der Tracker den Befehl, diese Module aus dem Wind zu fahren, damit diese nicht beschädigt werden.
Ein Sensor erfasst die aktuelle Windgeschwindigkeit. Bild: Phoenix Contact
Direkt neben dem Schaltschrank mit der Mastersteuerung befindet sich der Transformator. Die Wechselspannung des Solarstroms der Module wird dort von der Niederspannungsebene (230 oder 400 Volt) auf die Mittelspannungsebene (1 bis 60 Kilovolt) umgewandelt, die das Bayernwerk als Netzbetreiber am Netzanschlusspunkt abnimmt und in das Netz eingespeist. Zudem ermittelt ein Einstrahlungssensor den maximal möglichen Ertrag des Solarparks.
Überlastung des Stromnetzes vermeiden
Ist es sehr sonnig, kann es passieren, dass der Strom aus dem Solarpark das örtliche Stromnetz überlastet. Um dies zu vermeiden, hat Elektro Ecker eine Sicherung eingebaut: einen Einspeiseregler von Phoenix Contact. Dieser kann bei Bedarf den Wechselrichtern der 22 Tracker den Befehl geben, den jeweiligen Ausgang zu drosseln. Ohne diesen Regler ist die Netzstabilität gefährdet und es kann zu Schäden an den Erzeugungsanlagen und Verbrauchsgeräten kommen.
Durch den Einstrahlungssensor können die maximal möglichen Erträge des Trackingparks berechnet und Rückschlüsse auf die Parkperformance gezogen werden. Bild: Phoenix Contact
Stromspeicher statt Herunterfahren
Als Errichter und Betreiber des Solarparks hat Josef Ecker die Nachführungslösung 2019 installiert. Sie arbeitet seitdem zuverlässig. Daher kann sich der PV-Spezialist vorstellen, in naher Zukunft einen Stromspeicher in seinem Park aufzubauen. Dann müsste die PV-Anlage nicht mehr heruntergeregelt werden. Stattdessen würde der überschüssige Strom zwischengespeichert und später bei einer Unterlastung des Netzes wieder eingespeist.
www.phoenixcontact.de/energie
Maren Gast, Global Industry Management Solar Power Phoenix Contact Deutschland GmbHmgast@phoenixcontact.com & Hans-Peter Pircher Industriemanagement Erneuerbare Energien Phoenix Contact Deutschland GmbH hans-peter.pircher@phoenixcontact.de
