Klassische Solaranlagen verlieren bei ungünstigem Wetter und in den Randzeiten des Tages wertvolle Energie. Forscher aus Graz verringern mittels FLAPTrack diese Verluste und schützen Bauteile vor schweren Schäden. Das neue System richtet sich flexibel nach dem Sonnenstand aus und klappt bei Unwettern automatisch zusammen.
Ein Forscherteam um Armin Buchroithner und Thomas Neubauer vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der Technischen Universität Graz hat eine bewegliche Photovoltaik-Anlage entwickelt. Eine Arbeitsgruppe testet das Konzept an einer Demonstrationsanlage mit 1,8 Kilowatt-Peak-Leistung auf einem Bürogebäude am Campus Inffeldgasse.
Die ersten Messdaten zeigen einen deutlichen Ertragssprung gegenüber konventionellen Solarmodulen. Im Durchschnitt erzielt die Anlage den Forschern zufolge einen knapp 40 Prozent höheren Stromertrag im Vergleich zu fest installierten PV-Modulen. An einzelnen Tagen stieg die Stromausbeute sogar um bis zu 56 Prozent.
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FLAPTrack verdoppelt Stromerzeugung von Solaranlagen
Das System trägt den Namen FLAPTrack, eine Abkürzung für „Face-to-Face Lay-Down Anti-Degradation Protection“. Die Anlage richtet die PV-Module dabei sowohl horizontal als auch vertikal kontinuierlich zum Stand der Sonne aus. Zwei Achsen sorgen dafür, dass die Solarmodule dem genauen Verlauf der Sonne folgen.
Ein linearer Aktuator übernimmt eine entscheidende Doppelfunktion. Der spezielle Stellmotor steuert im Normalbetrieb die Ausrichtung der Panels und fährt die Anlage bei Unwetter in eine Schutzposition. Armin Buchroithner betonte die finanziellen Vorteile der Konstruktion:
Durch diese Doppelfunktion sparen wir Installations- und Betriebskosten, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit verbessert. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Systems ist 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 PV-Anlagen, was auch zur Netzentlastung beiträgt.
Autonomer Schutz vor Hagel und Schnee
Der Klimawandel erhöht das Risiko für schwere Unwetter mit starkem Hagel. Dabei können Kompressionen der Silizium-Wafer von Solaranlagen durch Hageleinschlag sogenannte Hotspots verursachen. Durch den daraus resultierenden erhöhten Innenwiderstand reduziert sich der Wirkungsgrad des gesamten Moduls.
FLAPTrack begegnet dieser Gefahr mit einem autonomen Schutzsystem. Gekoppelt an lokale Wetterstationen und regionale Vorhersagemodelle, legt sich die Anlage bei drohendem Unwetter flach am Boden ab.
Im zusammengeklappten Zustand lassen sich die Modulrückseiten mit einem günstigen Hagelnetz vor Einschlägen schützen. Während der kalten Jahreszeit hält der Mechanismus die Oberflächen frei von Schnee, wodurch starke Wirkungsgradeinbußen vermieden werden. Integrierte Sensoren messen fortlaufend Ertrag, Windkräfte und Verschleiß, um das System schrittweise zu optimieren.
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