Ein Forschungsteam der TU Graz hat eine bewegliche Photovoltaikanlage mit automatischem Wetterschutz entwickelt. Das System folgt dem Sonnenstand und erzeugt dadurch deutlich mehr Strom.
Bei Sturm, Hagel oder Schnee klappt die Anlage ihre Solarmodule selbstständig zusammen. So schützt sie die empfindlichen Oberflächen und verringert mögliche Schäden.
Das Team um Armin Buchroithner nennt die neue Anlage FLAPTrack. Eine Testanlage arbeitet derzeit am Campus Inffeldgasse auf einem Grazer Bürogebäude.
Die Anlage erreicht eine Leistung von 1,8 Kilowatt-Peak und sammelt laufend Betriebsdaten. Sensoren messen dabei Wetter, Ertrag, Verschleiß und auftretende Kräfte durch Wind.
Solarmodule folgen der Sonne in zwei Richtungen
FLAPTrack richtet die einzelnen Module horizontal und vertikal nach dem aktuellen Sonnenstand aus. Dadurch trifft mehr Sonnenlicht direkt auf die Flächen als bei starren Anlagen.
Ein Riemenantrieb dreht die Konstruktion entlang einer bodennahen, kreisförmigen Führung. Gleichzeitig verändert ein linearer Antrieb den Neigungswinkel der einzelnen Solarmodule.
Die TU Graz hat diesen Antrieb bereits patentiert und nutzt ihn doppelt. Er bewegt die Module zur Sonne und klappt sie bei Gefahr zusammen.
Dadurch benötigt das System weniger technische Komponenten für Bewegung und Wetterschutz. Das kann sowohl die Montagekosten als auch den späteren Wartungsaufwand senken.
Mehr Strom am Morgen und am Abend
Im Durchschnitt erzeugte FLAPTrack knapp 40 Prozent mehr Strom als fest montierte Module. An einzelnen Tagen erreichte die Testanlage sogar 56 Prozent zusätzlichen Ertrag.
Besonders stark steigt die Produktion morgens und abends bei niedrigem Sonnenstand. Dann liefert das System mehr als doppelt so viel Strom wie starre Anlagen.
Dieser Vorteil fällt mit Tageszeiten zusammen, in denen der Stromverbrauch häufig steigt. Die zusätzliche Produktion könnte daher auch stark belastete Stromnetze spürbar entlasten.
Im Winter und in nördlicheren Regionen gewinnt diese Technik zusätzlich an Bedeutung. Dort steht die Sonne niedriger und erreicht fixe Solarmodule oft ungünstiger.
Anlage schützt sich selbst vor Hagel und Sturm
Droht ein Unwetter, klappt FLAPTrack die Vorderseiten der Module gegeneinander. Anschließend legt das System die zusammengefalteten Flächen flach am Boden ab.
Damit bietet die Anlage starkem Wind deutlich weniger Fläche für gefährliche Böen. Ein einfaches Hagelnetz kann zusätzlich die Rückseiten der Module schützen.
Hagelkörner können Solarzellen beschädigen, obwohl die Oberfläche zunächst unversehrt erscheint. Solche Schäden erzeugen heiße Stellen und senken langfristig die Leistung.
Eine lokale Wetterstation überwacht deshalb laufend die Bedingungen rund um die Testanlage. Zusätzlich berücksichtigt die Steuerung regionale Prognosen für Sturm, Hagel und starken Schneefall.
Erkennt das System eine Gefahr, aktiviert es automatisch den geschützten Faltmodus. Betreiber müssen die Anlage daher nicht kurzfristig von Hand sichern.
Faltmechanismus verhindert Schnee auf den Modulen
Schnee bedeckt herkömmliche Solarmodule und kann ihre Stromproduktion erheblich verringern. FLAPTrack verhindert größere Ablagerungen, indem es seine Flächen rechtzeitig zusammenklappt.
Auch Staub kann sich während der Nacht weniger leicht auf den Oberflächen sammeln. Dadurch könnten Betreiber ihre Module seltener reinigen und schneller wieder Strom erzeugen.
Forschende wollen Gewicht und Kosten weiter senken
Das Grazer Forschungsteam prüft nun die Technik unter realen Bedingungen im Langzeitbetrieb. Dabei untersucht es besonders den Verschleiß und die Belastung bei starkem Wind.
Die gesammelten Daten sollen den automatischen Betrieb zuverlässiger und genauer machen. Außerdem wollen die Forschenden das Gewicht durch leichtere Bauteile deutlich reduzieren.
Am Ende entscheidet vor allem die Wirtschaftlichkeit über einen möglichen Einsatz im größeren Maßstab. Dafür müssen zusätzliche Stromerträge, Anschaffungskosten und Wartung langfristig zusammenpassen.
