Was sind PV-Montagesysteme?
PV-Montagesysteme sind Metallkonstruktionen, die in Solarenergieanlagen zur Positionierung, Installation und Befestigung von Solarmodulen dienen. Diese Konstruktionen tragen die primären Stromerzeugungskomponenten eines PV-Kraftwerks; als dessen Gerüst stellen sie ein entscheidendes Element des gesamten Photovoltaik-Stromerzeugungssystems dar.
Je nach Umgebungsbedingungen und Installationsanforderungen lassen sich Photovoltaik-Montagesysteme in folgende Kategorien einteilen: feste Montagesysteme, neigungsverstellbare Montagesysteme, automatische Nachführsysteme und flexible Montagesysteme.
Was ist ein feststehendes PV-Montagesystem?
Ein fest installiertes PV-Montagesystem ist eine Trägerkonstruktion, die es einer Photovoltaikanlage ermöglicht, Sonnenstrahlung in einer festen Ausrichtung aufzunehmen. Die Konstruktion eines solchen Systems wird an den lokalen geografischen Standort, die Umweltfaktoren und die klimatischen Bedingungen angepasst, wobei die Halterung in einem Winkel positioniert wird, der die der Sonneneinstrahlung ausgesetzte Fläche maximiert. Nach der Installation muss die Position in der Regel nicht häufig angepasst werden.
Je nach Anwendungsszenario werden fest installierte PV-Halterungen in drei Kategorien eingeteilt: Dachmontage, Bodenmontage und Wassermontage.
Dachdeckung:
PV-Dachmontagehalterung aus farbigem Stahl
Montagesystem für Photovoltaikanlagen auf Schrägdächern
Flachdach-PV-Montagesystem
Bodenbeläge:
Ein-Säulen-PV-Montagesystem
PV-Montagesystem mit zwei Pfosten
Oberflächenköder:
Schwimmendes PV-Montagesystem
Säulenmontiertes schwimmendes PV-Montagesystem
Festmontierte PV-Halterungen bieten folgende Vorteile:
1. **Hohe Stabilität:** Die fest montierten PV-Halterungen zeichnen sich durch eine robuste Konstruktion aus, die auch unter verschiedenen Witterungsbedingungen für Stabilität sorgt. Ob Wind und Regen im Sommer oder Kälte im Winter – diese Halterungen bieten den PV-Modulen zuverlässigen Halt.
2. **Geringe Wartungskosten:** Da fest installierte PV-Halterungen keine beweglichen Teile enthalten und eine einfache Konstruktion aufweisen – was die Herstellung und Installation relativ einfach macht – sind ihre Wartungskosten vergleichsweise niedrig. Regelmäßige Kontrollen und die Reinigung der PV-Module genügen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten.
3. **Breites Anwendungsspektrum:** Festmontierte PV-Halterungen stellen geringe Anforderungen an den Standort und eignen sich für eine Vielzahl von Orten, darunter Dächer, ebenerdige Flächen und Hänge. Sie lassen sich flexibel sowohl in städtischen als auch in ländlichen Gebieten einsetzen.
4. **Lange Lebensdauer:** Fest montierte PV-Halterungen zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer aus und halten in der Regel 30 Jahre oder länger.
Was ist eine neigungsverstellbare PV-Montagehalterung?
Die Konstruktion einer neigbaren Montagehalterung ähnelt der einer festen Halterung; sie unterscheidet sich lediglich durch einen zusätzlichen Verstellmechanismus. Der Neigungswinkel einer verstellbaren Halterung kann manuell an die jahreszeitlichen oder zyklischen Schwankungen des Sonneneinfalls angepasst werden. Durch die regelmäßige Anpassung des Neigungswinkels wird die Absorption des direkten Sonnenlichts verbessert und somit die Stromerzeugung der Photovoltaikmodule gesteigert.
Neigungsverstellbare Photovoltaik-Montagehalterung
Verstellbare Dach-PV-Montagehalterung
Verstellbare, bodenmontierte PV-Halterung
Was ist ein automatisches Nachführsystem für Photovoltaik-Montageanlagen?
Eine Solarnachführungshalterung ist ein Photovoltaik-Montagesystem, das in der Lage ist, den Winkel eines Solarmoduls automatisch an die Veränderungen des Einfallswinkels der Sonne anzupassen.
Solarnachführungssysteme werden im Wesentlichen in horizontale Einachsen-Tracker, geneigte Einachsen-Tracker und Zweiachsen-Tracker unterteilt.
Bei Photovoltaik-Anlagen mit Nachführsystemen passt sich die Ausrichtung der Solarmodule automatisch an die Lichtverhältnisse an. Dadurch wird der Winkel zwischen den Modulen und dem direkten Sonnenlicht minimiert, was typischerweise zu einer Steigerung der Stromerzeugung um 10 bis 25 % führt.
Nachführmontierungen eignen sich besonders gut für unwegsames Gelände und werden häufig in zentralisierten Photovoltaik-Kraftwerken eingesetzt.
Einachsiges Nachführsystem für PV-Anlagen
Eine einachsige Nachführung ist ein System, das sich automatisch um eine Achse dreht, um dem Sonnenlicht zu folgen und so die Winkelposition eines Solarmoduls anzupassen. Ziel dieses Verfahrens ist es, die Intensität der senkrecht auf die Moduloberfläche einfallenden Sonnenstrahlung zu maximieren und dadurch den Wirkungsgrad der Photovoltaik-Umwandlung zu steigern.
Die Struktur einer einachsigen Nachführhalterung ist relativ einfach und verfügt nur über eine einzige Drehachse. Je nach Ausrichtung der Drehachse lassen sich einachsige Nachführhalterungen in zwei Typen unterteilen: horizontale und geneigte einachsige Nachführhalterungen.
Horizontale einachsige Nachführhalterung
Eine horizontale Einachs-Nachführanlage ist eine Montagekonstruktion, die der Sonnenbewegung durch Drehung um eine horizontale Achse folgt. Typischerweise verläuft diese Achse in Nord-Süd-Richtung; die Ebene der Photovoltaikanlage dreht sich um diese Achse – von Osten nach Westen – entsprechend dem sich ändernden Sonnenstand. Diese Art von Nachführanlage eignet sich besonders gut für den Einsatz in niedrigen Breitengraden.
Einachsige Nachführsysteme bestehen aus einer Solarmodul-Tragkonstruktion, einem drehbaren Wellenträger, einem Antriebssystem, einem elektrischen Steuerungssystem, einem zentralen Überwachungssystem und weiteren Komponenten.
Neigbare Einachsen-Nachführungshalterung
Eine geneigte Einachs-Nachführanlage ist eine Montierung, die der Sonne durch Drehung um eine in Nord-Süd-Richtung geneigte Achse folgt. Aufgrund der Neigung der Drehachse benötigt dieses System typischerweise eine Dreipunktaufhängung. Neigbare Einachs-Nachführanlagen eignen sich besonders gut für den Einsatz in mittleren bis hohen Breitengraden.
Zweiachsige Solarnachführung
Eine Zweiachsen-Nachführhalterung verfügt über Drehachsen in zwei Richtungen und ermöglicht es dem Photovoltaikmodul, die Position der Sonne gleichzeitig in Azimut und Elevation zu verfolgen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Modul stets senkrecht zum einfallenden Sonnenlicht steht. Theoretisch kann eine Zweiachsen-Nachführhalterung die gesamte Sonnenbahn präzise abbilden und somit einen Einfallswinkel von null Grad erreichen.
Zweiachsige Nachführsysteme werden in zwei Typen unterteilt: Höhen-Azimut-Nachführsysteme und Polachsen-Nachführsysteme.
Eine azimutale Nachführanlage verfügt über zwei Drehachsen: eine Azimut- und eine Neigungsachse. Die Azimutachse steht senkrecht zur Grundebene und steuert durch ihre Drehung den Azimutwinkel des Photovoltaikmoduls (genauer gesagt, dessen Flächennormale). Die Neigungsachse verläuft horizontal und steuert durch ihre Drehung den Neigungswinkel (oder Höhenwinkel) des Moduls. Die koordinierte Drehung dieser beiden Achsen sorgt dafür, dass die Oberfläche des Solarmoduls stets senkrecht zum einfallenden Sonnenlicht steht.
Eine Polachsen-Nachführhalterung besteht aus einer Polachse und einer Neigungsachse. Die Polachse zeigt zum Nordpol der Erde und verläuft parallel zur Erdrotationsachse, während die Neigungsachse senkrecht zur Polachse steht. Da der Winkel zwischen Sonnenlicht und Polachse mit den Jahreszeiten variiert, muss das Solarpanel regelmäßig nachjustiert werden – durch eine Neigungsbewegung um die Neigungsachse –, um sicherzustellen, dass die Normale des Panels parallel zum einfallenden Sonnenlicht bleibt.
Was ist ein flexibles PV-Montagesystem?
Ein flexibles PV-Montagesystem ist eine weitgespannte Tragkonstruktion für Photovoltaikmodule, die an beiden Enden verankert ist und aus einem vorgespannten, flexiblen Kabelsystem besteht. Das Tragsystem einer flexiblen Montage umfasst Kabelstrukturen, ein Trägersystem, ein Dämpfungssystem und ein Verankerungssystem. Die Spannweite der Kabelstruktur beträgt typischerweise 20 bis 40 Meter, kann aber bis zu 100 Meter erreichen. Gängige Kabelstrukturen sind derzeit einlagige und zweilagige Kabelarrays sowie Kabelnetze.
Flexible Tragkonstruktionen werden in einlagige Hängeseilkonstruktionen, zweilagige Seilfachwerkkonstruktionen, fischbauchförmige Seilfachwerkkonstruktionen und Seilstrebenkonstruktionen unterteilt.
Flexible Montagesysteme ermöglichen die Anbringung von Solarmodulen in Höhen zwischen 2 und 30 Metern über dem Boden und bieten deutliche Vorteile bei der Anordnung, wie z. B. ausreichend Freiraum unter den Modulen und einen geringeren Bedarf an Fundamentpfählen. Diese flexiblen PV-Montagesysteme eignen sich besonders gut für eine Vielzahl von Standorten mit großen Spannweiten – darunter normales Bergland, kahle Hänge, Stauseen und Fischteiche sowie Waldgebiete. Durch die effektive Minderung von Nachteilen wie unebenem Gelände und dichter Vegetation verwandeln sie Flächen, die aufgrund von Umweltauflagen zuvor als unbrauchbar galten, in produktive Flächen und steigern so die Landnutzungseffizienz erheblich.
Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlrahmenkonstruktionen können flexible PV-Montagesysteme den Stahlverbrauch um 35 % reduzieren und die Gesamtkosten senken. Dank ihrer mehrwinkelverstellbaren Konstruktion ermöglichen diese Systeme projektspezifische Anpassungen des Modulabstands, wodurch die Stromerzeugung gesteigert und sowohl Kostenreduzierung als auch Effizienzsteigerung erzielt werden.