Wie einachsiges Tracking die Stromerzeugungseffizienz von Solarkraftwerken verbessern kann

Eine bessere Energiegewinnung und die Maximierung der Kapitalrendite sind die Hauptziele für Eigentümer und Entwickler von Solaranlagen im Versorgungsmaßstab.

Heute liegt der Schwerpunkt auf Solartrackern - motorisierten Strukturen, die Photovoltaikmodule auf die Sonne ausrichten, um den ganzen Tag über direkteres Sonnenlicht zu sammeln - als zuverlässiges Mittel, um diese Ziele zu erreichen. Laut einem aktuellen Forschungsbericht des Analystenunternehmens IHS werden in diesem Jahr in den USA einachsige Tracker die bevorzugte Art der Balance von bodenmontierten Systemstrukturen für PV-Module in den USA sein. In der Tat steigern einachsige Tracker die Anlagenproduktion im Vergleich zu Anlagen mit fester Neigung um bis zu 25%.

Die Energieabgabe einer Solaranlage mit einachsigen Trackern kann durch Implementierung eines effizienten Tracking-Prozesses weiter optimiert werden. Grundlegende Ertragsberechnungen berücksichtigen ein vollkommen flaches Gelände. Kein Feld ist jedoch vollständig flach. Hänge und Geländeunregelmäßigkeiten verursachen Produktionsverluste, die richtig vorausgesehen werden sollten. Der Solar-Tracking-Experte berücksichtigte diese Schwankungen im Gelände und entwickelte SMARTracking, ein intelligentes, patentiertes zweistufiges Tracking-Verfahren, um die Auswirkungen nicht flacher Felder zu bewältigen und im Vergleich zu anderen Basislösungen jährlich bis zu 5% zusätzlichen Ertrag zu erzielen. Werfen wir einen Blick darauf, wie es funktioniert.

Schritt 1: Ausgleich von Landunregelmäßigkeiten während der Entwurfsstudienphase

Der erste Schritt dieses Prozesses besteht in einer dreidimensionalen Optimierung des Anlagenlayouts in der Entwurfsstudienphase des Projekts. Vor der Durchführung einer 3D-Untersuchung der Anlage wird ein 2D-Anlagenlayout erstellt und entsprechend der Form der Standortgrenzen der Anlage optimiert.

Die 3D-Optimierung beginnt mit einer detaillierten topografischen Analyse des Geländes. Es ermöglicht die Bestimmung der perfekten Höhe jedes Trackerpfahls, um die Oberfläche der Solarmodule auf der Anlage so weit wie möglich zu glätten und den Gradierungsbedarf zu verringern. Folglich wird die gegenseitige Schattierung zwischen Tabellen reduziert, wodurch Rückverfolgungsperioden reduziert und die Energieausbeute optimiert werden. Darüber hinaus wird das Schneiden von Pfählen vor Ort vermieden.

Bild 1: Pfahloptimierung und Oberflächenglättung

Diese Studie führt zur Erstellung eines Stapelhefts, eines Dokuments, in dem die dreidimensionale Positionierung jedes Trackerpfahls auf der Anlage registriert wird.

Bild 2: Beispiel eines 3D-Layouts mit mehreren Solartrackern

Schritt 2: Implementierung einer individuellen Verfolgung während der Bauphase

Sobald die Pfähle zu Beginn der Bauphase gerammt sind, wird ihre tatsächliche Positionierung vor Ort erfasst und in einem Dokument registriert, das als Bestandsaufnahme bezeichnet wird. Das individuelle Tracking-Programm wird dann basierend auf den registrierten Werten entwickelt und implementiert. Dieses Programm entspricht einer benutzerdefinierten Routine innerhalb jeder Motorsteuereinheit, die eine Rückverfolgungsstrategie (Vermeidung von Schatten auf dem Bildschirm) enthält.

Der in der zentralen SPS implementierte Tracking-Algorithmus berechnet den optimierten Winkel in Echtzeit und für jeden einzelnen Motor. Dieser Winkel wird anhand der genauen Position der Tabellen eines bestimmten Trackers und seiner Nachbarn bestimmt.

Bild 3. Beispiel für die individuelle Kinematik zweier Tracker.
(Die orangefarbenen Kreise geben die kritische Tabelle an, die den Verfolgungswinkel des Trackers definiert.)

Jeder Solartracker hat zu jedem Zeitpunkt des Tages die am besten geeignete Position und seine Steuerung ist individuell, was die empfangene Bestrahlung maximiert und die Energieerzeugung im Vergleich zu einem globalen Backtracking-Ansatz verbessert.

Darüber hinaus ist die Bestandsaufnahme die Grundlage für eine Lückenanalyse zwischen der ersten Pfahlbroschüre und der tatsächlichen Positionierung der Pfähle vor Ort. Diese Studie zielt darauf ab, jeden Ausfall zu erkennen, der zu einer zunehmenden Unmöglichkeit führen könnte, wodurch ein möglicher Zeitverlust vermieden wird.

SMARTracking ist das Ergebnis dieses zweistufigen Prozesses, der jeweils zu spezifischen Energiegewinnen führt. Die beiden Schritte sind unabhängig voneinander.

Fallstudie: SMARTracking bei einem 6,7-MWp-PV-Anlagenprojekt in Frankreich: ein zusätzlicher Produktionsgewinn von 5%

Lassen Sie uns nun anhand eines 6,7-MWp-PV-Anlagenprojekts in Südwestfrankreich reale Zahlen in Bezug auf Produktions- und Umsatzzuwächse für diesen patentierten zweistufigen Nachverfolgungsprozess erstellen.

Die folgende Tabelle fasst die Projektdaten zusammen.

In der folgenden Tabelle sind die Daten aufgeführt, die sich auf die Standorttopographie beziehen.

Durch die Implementierung des SMARTracking-Prozesses in dieser PV-Anlage, die mit einachsigen Exotrack HZ-Trackern ausgestattet ist, wurde jährlich eine zusätzliche Ertragssteigerung von 5% erzielt. Dies führt zu einer Umsatzsteigerung von 880.000 USD über 20 Jahre, basierend auf einem PPA von 100 USD / MWh. Die folgenden Ergebnisse wurden von einer unabhängigen technischen Beratungsfirma, kiloWattsol, validiert.