Mehr Solarstrom und gleichzeitig Schutz vor Sturm und Hagel: Forschende der TU Graz entwickeln eine Solaranlage, die der Sonne folgt und sich bei schlechtem Wetter zusammenfaltet. Erste Ergebnisse sind vielversprechend. Bis FLAPTrack auf den Markt kommen kann, sind aber noch einige Schritte nötig.
Armin Buchroither (rechts) und Thomas Neubauer am vollständig zusammengefalteten Solarmodul FLAPTrack. Bildquelle: Lunghammer. Foto: TU Graz
Schlüsselpunkte:
- Mehr Solarstrom: FLAPTrack richtet seine Module automatisch zur Sonne aus und erreichte in ersten Messungen durchschnittlich knapp 40 % Mehrertrag, an einzelnen Tagen bis zu 56 %.
- Schutz bei Unwetter: Bei Sturm oder Hagel kann sich die Anlage zusammenfalten. Dadurch werden die empfindlichen Modulflächen geschützt und die Angriffsfläche für Wind verkleinert.
- Noch nicht marktreif: Ein 1,8-kW-Demonstrator wird derzeit im Langzeittest untersucht. Entscheidend sind vor allem Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Jahresertrag und Kosten.
Eine Solaranlage, die sich bewegt? Genau das passiert derzeit auf einem Dach der TU Graz. Dort testen Forschende die Anlage FLAPTrack. Ihre Solarmodule sind nicht fest montiert. Sie können sich nach dem Stand der Sonne ausrichten. Bei Sturm, Hagel oder Schnee kann sich die Anlage dagegen zusammenfalten.
Das Ziel ist einfach: möglichst viel Solarstrom erzeugen und gleichzeitig die Module vor schlechtem Wetter schützen. Ein Demonstrator mit 1,8 kW Leistung wird derzeit unter realen Bedingungen getestet. Dabei sammeln die Forschenden Daten zu Wetter, Stromertrag und Verschleiß.
Wie folgt die Solaranlage der Sonne?
FLAPTrack besitzt ein zweiachsiges Tracking. Tracking bedeutet zunächst nichts anderes als Nachführung. Die Solarmodule bewegen sich mit dem Sonnenstand. „Zweiachsig“ heißt, dass sie sich in zwei Richtungen bewegen können: seitlich und in der Neigung. Dadurch treffen die Sonnenstrahlen günstiger auf die Module.
Für die Bewegung kommt unter anderem ein linearer Aktuator zum Einsatz. Der Fachbegriff klingt komplizierter, als die Technik ist: Ein Aktuator wandelt Energie in eine Bewegung um. Bei FLAPTrack bewegt dieses Bauteil die Solarmodule und hilft gleichzeitig dabei, sie zusammenzufalten.
Zusätzlich dreht ein Riemenantrieb die Anlage in horizontaler Richtung. Die Konstruktion kann dadurch der Sonne über den Tag folgen.
Bis zu 56 % mehr Solarstrom
Der Aufwand soll sich durch einen höheren Stromertrag auszahlen. Nach Angaben der TU Graz erzeugte FLAPTrack im Durchschnitt knapp 40 % mehr Strom als fest installierte Solarmodule. An einzelnen Tagen waren es sogar bis zu 56 %.
Besonders groß ist der Unterschied morgens und abends. Dann steht die Sonne tief. Eine fest montierte Solaranlage kann darauf nicht reagieren – FLAPTrack schon. In diesen Stunden soll die Anlage mehr als doppelt so viel Strom liefern wie herkömmliche Systeme.
Allerdings sind das erste Ergebnisse. Ob FLAPTrack auch über ein ganzes Jahr deutlich mehr Strom produziert, muss der laufende Feldtest noch zeigen.
Photovoltaik-Rechner
Dieser Rechner ermittelt die jährliche Energieerzeugung einer PV-Anlage.
Was passiert bei Sturm und Hagel?
Das ist die zweite Besonderheit: FLAPTrack kann sich zusammenfalten. Bei drohendem Unwetter - bei dem Solaranlagen oft Schäden davontragen - werden die Vorderseiten der Solarmodule zueinander gedreht. Anschließend legt sich das System flach. Dadurch bietet die Anlage dem Wind weniger Angriffsfläche. Gleichzeitig liegen die empfindlichen Vorderseiten der Module geschützt im Inneren. Auch Hagel soll dadurch weniger Schaden anrichten können. Das funktioniert allerdings nur, wenn die Anlage rechtzeitig reagiert. Sensoren und Wetterdaten spielen deshalb eine wichtige Rolle.
Warum ist der Feldtest so wichtig?
Eine bewegliche Solaranlage hat mehr Bauteile als eine fest montierte Anlage. Gelenke, Lager, Riemen und Motoren bewegen sich immer wieder. Dadurch können sie mit der Zeit verschleißen. Auch Schnee, Eis, Sand oder Schmutz könnten die Mechanik beeinträchtigen. Deshalb läuft derzeit ein Langzeittest.
Die Forschenden messen dabei unter anderem Wetter, Stromertrag und Verschleiß. Außerdem untersuchen sie, welche Kräfte bei starkem Wind auf die Anlage wirken.
Die entscheidende Frage lautet: Funktioniert FLAPTrack auch nach Tausenden Bewegungen noch zuverlässig?
Armin Buchroithner vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz beobachtet, wie sich das PV-Modul FLAPTrack zusammenfaltet. Bildquelle: Lunghammer - TU Graz
Wann kann FLAPTrack auf den Markt kommen?
Wann und ob FLAPTrack für Kunden lieferbar ist, kann man noch nicht sagen.
Zunächst muss der Demonstrator zeigen, dass die Technik dauerhaft funktioniert. Danach muss geklärt werden, wie teuer eine größere Anlage wäre.
Denn mehr Strom allein reicht nicht. Das Tracking benötigt zusätzliche Mechanik, Sensoren und Antriebe. Diese Komponenten kosten Geld und müssen möglicherweise gewartet werden. Eine Technik, die gerade durch die wachsenden Robotik-Industrie spannend wird.
Für Betreiber zählt deshalb am Ende eine einfache Rechnung: Ist der zusätzliche Solarstrom mehr wert als die zusätzliche Technik kostet? Ähnliche versuche gab es bereits, zum Beispiel eine Solar-Jalousie, die sich aber gegen das Balkonkraftwerk verloren hat
Diese fünf Schritte sind noch nötig
Bis aus FLAPTrack ein marktreifes Produkt werden kann, müssen vor allem fünf Fragen geklärt werden:
- Langzeittest: Funktioniert die Mechanik dauerhaft zuverlässig?
- Stromertrag: Wie viel Mehrertrag entsteht über ein komplettes Jahr?
- Wetterschutz: Wie zuverlässig schützt das Falten tatsächlich vor Sturm, Hagel und Schnee?
- Kosten: Was kosten Bau, Betrieb und Wartung?
- Größere Anlagen: Funktioniert das Prinzip auch bei deutlich größeren PV-Systemen?
FLAPTrack ist deshalb noch keine fertige Alternative zur klassischen Solaranlage.
Die Idee ist aber interessant: Statt einfach unbeweglich auf einem Dach oder Feld zu stehen, passt sich die Anlage ihrer Umgebung an. Bei Sonne richtet sie sich für möglichst viel Strom aus. Wird das Wetter gefährlich, faltet sie sich zusammen.
Ob sich dieser zusätzliche technische Aufwand am Ende auch finanziell lohnt, muss nun der Praxistest zeigen.
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