Die deutsche Jonsol GmbH aus Böblingen bei Stuttgart hat im Laufe der letzten Jahre viele Anstrengungen unternommen, um neue Entwicklungen für Floating PV und küstennahe Installationen anzustoßen. Zudem wurden am Markt verfügbare Systeme verschiedener Hersteller sowie der Komponenten analysiert.
Eine ganz besondere Anlage befindet sich auf einer holländischen Insel in der Nordsee. Sie wurde auf einem Wasserauffangbecken installiert, mit 377,3 Kilowatt Solarleistung. Zum Einsatz kamen 1.372 Solarmodule Jonsol JSP60. Diese Module haben eine Leistung von 275 Watt und wurden speziell für diese Floatinganlage hergestellt.
Zudem wurde aufgrund der Nähe zu einer Bundesstraße und einem Golfplatz spezielles Antireflexglas verwendet. Die Anlage ist ein Unikat: Denn sie enthält keine Komponenten aus Plastik und soll mehr als 30 Jahre zuverlässig stromen.
Das Solarsystem wurde ähnlich einer Flachdachmontage auf den schwimmenden Pontons mit Ost-West-Ausrichtung installiert, aufgeständert auf 18 Grad. Dadurch produziert die Anlage den Sonnenstrom besser über den Tag verteilt.
Pflanzenwuchs erwünscht
Die Pontons sind aus einem patentierten betonähnlichen Gemisch hergestellt, das die Trinkwasserqualität nicht beeinflusst. Somit hält das System auch starken UV- und Infrarotstrahlen über Jahrzehnte stand. Im Vergleich zu anderen Systemen ist Pflanzenwuchs gewünscht, um ein zusätzliches Biotop für Flora und Fauna zu bilden.
Für die Anlagenbetreiber und Wartungsdienste reduziert dies erheblich den Zeitaufwand und die Wartungskosten. Durch die Installation über der Wasseroberfläche werden die Solarmodule besser gekühlt. Somit können sie zwischen zwölf und 20 Prozent mehr Energie produzieren. Außerdem verhindert das System bis zu 50 Prozent der Wasserverdunstung, der geringere Lichtdurchlass vermindert das Algenwachstum im Gewässer.
Überwachung auf Modulebene
Jonsol installiert die Anlagen meist mit Stringwechselrichtern und DC-Optimierern. Sie bieten die Möglichkeit, Fehler auf Modulebene zu erkennen oder die Anlage im Notfall abzuschalten. Der deutsche Modulhersteller Jonsol verfügt über Werke in Europa und Asien. Er ist spezialisiert auf hochwertige Photovoltaikmodule und Solarmodulen für Floatingsysteme mit einem Modulwirkungsgrad aktuell bis zu 21,16 Prozent sowie auf die Entwicklung von kundenspezifischen Speicher- und Floating-Komplettsystemen.
Floating PV
Erdung und Blitzschutz nicht unterschätzen
Schwimmende Solargeneratoren brauchen – wie Dachanlagen – ausreichend Schutz gegen Blitze und Überspannungen. Es handelt sich um metallische Konstruktionen, die auf Schwimmkörpern installiert werden.
Diese Schwimmkörper (Pontons) können aus Stahlblech oder Kunststoff bestehen. Bestehen die Pontons aus Kunststoff, wird die metallische Unterkonstruktion der Solarmodule vom Wasser isoliert.
Für den Blitzschutz der schwimmenden Anlagen gibt es bislang keine separaten Lösungen oder Normen. Man kann sie mit Photovoltaikanlagen auf Metalldächern vergleichen oder sie wie ein Boot oder eine Yacht schützen.
Grundlage des Blitzschutzes sind die Fangstangen, die man nach verschiedenen Verfahren auslegen kann:
• Schutzwinkelverfahren
• Maschenverfahren
• Blitzkugelverfahren
Geregelt sind diese Verfahren beispielsweise in DIN EN 62305-3. Können die Trennungsabstände zwischen den Fangstangen und dem Solargenerator nicht eingehalten werden, sind die Solarmodule und die Unterkonstruktion in den äußeren Blitzschutz einzubeziehen.
Die Verbindungskabel sind gemäß DIN EN 62561-1 bis DIN EN 62561-4 auszuführen. Geeignete Kabel sind 16 Quadratmillimeter Kupfer, 25 Quadratmillimeter Alu oder Stahlprofile mit 50 Quadratmillimeter Querschnitt.
Wegen der Feuchtigkeit ist rostfreier oder verzinkter Stahl zu verwenden, das gilt natürlich auch für die Metallkonstruktion und die metallischen Schwimmkörper.
Für die Dimensionierung der Erder hilft ein Blick auf Yachten. Bei ihnen wird der Blitzschutz über Bänder aus Kupfergeflecht realisiert, die mit der metallischen Konstruktion über Kugelbolzen und Klemmen verbunden sind. Die Kupferbänder reichen mindestens 1,5 Meter tief, sie werden von den Seiten des Modulfelds ins Wasser gehängt.
Bezüglich des inneren Blitzschutzes (Schutz gegen Überspannungen am Wechselrichter) gilt DIN EN 62305-3, Einbaubeispiele III und IV. Es empfehlen sich spezielle Schutzgeräte unmittelbar an den Wechselrichtern.
Das hält die Leitungswege kurz. Sind die Wechselrichter an Land installiert, muss die DC-Hauptleitung vom schwimmenden Modulfeld zur Wechselrichterstation gesondert abgesichert sein: Dann ist die PA-Schiene der Schwimmkonstruktion mit der Haupterdungsschiene des Stromanschlusses an Land zu verbinden.
Foto: Seris/University of Singapore
