31.01.2011

Solarpanel immer nach der Sonne ausgerichtet

Eine neues Steuersystem für bewegliche Photovoltaikmodule optimiert mit Hilfe astronomischer Berechnungen die solare Energieausbeute.

Eine neues Steuersystem für bewegliche Photovoltaikmodule optimiert mit Hilfe astronomischer Berechnungen die solare Energieausbeute.

Ein neuer Algorithmus lässt Photovoltaikmodule mit beweglichen Trägern exakt der Sonne folgen. Das von Siemens entwickelte Steuersystem beruht auf astronomischen Berechnungen und korrigiert damit die Position der Module nicht nur der Tageszeit entsprechend, sondern stimmt sie auch mit der Jahreszeit und dem Standort der Photovoltaikanlage ab. Dadurch liegt die Energieausbeute um mehr als 35 Prozent höher als bei feststehenden Anlagen.

Abb.: Die beweglichen Träger sorgen dafür, dass die Solarpanel immer optimal zur Sonne hin ausgerichtet sind, und schützen die Anlage außerdem vor Wettereinflüssen. (Bild: Siemens AG)

Entscheidend für den Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen ist der Winkel, unter dem das Sonnenlicht auf die Oberfläche der Module trifft. Bei feststehenden Anlagen fällt das Sonnenlicht die meiste Zeit des Tages schräg auf die Solarzellen. Die Energie- und damit auch Stromausbeute ist aber nur dann maximal, wenn das Sonnenlicht senkrecht auftrifft. Daher werden die Solarmodule bei Anlagen mit beweglichen Trägersystemen dem Sonnenlauf nachgeführt. Die Position der Sonne variiert aber nicht nur in Abhängigkeit von der Tageszeit, sondern auch je nach Jahreszeit und Standort. Die Siemens-Steuerung Simatic S7-1200 Steuerung berechnet daher die optimale Ausrichtung der Solarmodule individuell an ihrem Standort – weltweit und an jedem Tag im Jahr.

Für diese Berechnung ist in jeder Steuereinheit die „Simatic Library for Solar Position Algorithm“ enthalten. Siemens hat hier den hochgenauen Algorithmus des amerikanischen Instituts für erneuerbare Energien (NREL) lizenziert. Die Steuerung errechnet damit die Position der Sonne mit einer Genauigkeit von 0,0003 Grad und positioniert die Photovoltaikmodule passend. Drehstrommotoren bewegen dazu zwei Trägerachsen. Die azimutale Achse dreht das Modul einmal am Tag im Halbkreis und folgt damit der Sonne von Osten nach Westen. Die zenitale Achse kippt das Modul je nach Sonnenstand und Jahreszeit von schräg bis waagerecht. Dabei vermeidet die Steuerung eine gegenseitige Abschattung der Module, wenn die Schatten morgens und abends sehr lang sind. Für ihre astronomische Berechnung benötigt die Software Parameter wie Längengrad, Breitengrad und die genaue Uhrzeit.

Die Steuerung richtet sich zusätzlich nach dem Wetter. Zum Beispiel bewegt sie die Module bei Sturm in eine Position, in der die Module möglichst wenig Widerstand bieten. Sie können dann Windstärken von bis zu 130 Kilometer pro Stunde aushalten. Genauso lässt die Programmierung die Nachführeinheiten auf Schnee, Gewitter, Nebel und Dunkelheit reagieren

Siemens AG / AL


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