Bisher standen die Module in Solarparks in einer Reihe, immer gleich ausgerichtet. Dieses Design nutzt die Fläche nicht gut aus. Deshalb rücken die Planer inzwischen die Modulreihen so eng aneinander, dass sie sich gerade so nicht gegenseitig verschatten. Schon länger hat sich die Angewohnheit durchgesetzt, die Reihen sogar enger zusammenzurücken und die Verschattung der unteren Module einer jeweiligen Reihe in Kauf zu nehmen, um mehr Leistung auf der Fläche installieren zu können.
Auf diese Weise erreichen die Planer einen Flächennutzungsgrad von 0,6 bis 0,65. Das heißt, auf ein Grundstück mit einer Größe von einem Hektar passen Module mit einer Gesamtfläche von 6.000 bis 6.500 Quadratmetern.
Bei hohen Grundstücks- und vor allem Fixkosten sollte der Flächennutzungsgrad aber höher liegen. Mit Blick auf die maximale Anlagenleistung pro Quadratmeter Fläche wäre es perfekt, die Module parallel zum Boden zu installieren. Das geht nicht, weil dann das Regenwasser die Module nicht mehr sauber halten kann. Die Frage ist, welcher Anstellwinkel ist minimal notwendig, um die Selbstreinigung der Module zu gewährleisten?
Acht bis zehn Grad reichen aus
Acht bis zehn Grad reichen aus, hat Mirko Dudas, Geschäftsführer von Solidenergie, herausgefunden. Der Münchner hat ein neues Systemdesign entwickelt. Die Anlage besteht aus dicken Montagepfosten, die untereinander mit Querträgern verbunden sind. Jeder dieser Träger ist so lang wie zwei Standardmodule mit 72 Solarzellen.
Die Träger sind jedoch nicht gerade, sondern so geformt, dass sie in der Mitte durchhängen. Dadurch sind die Module, die auf dem Träger installiert werden, zu einer Ecke hin nach unten geneigt. Die gegenüberliegende Ecke ragt in die Höhe. Jeweils vier Module stoßen mit ihren nach oben geneigten Ecken aneinander. So entsteht eine Oberfläche des Modulfelds, das der Kristallstruktur eines Diamanten ähnelt.
Deshalb hat Mirko Dudas seine Entwicklung Diamond Roof getauft. Denn um eine Dachkonstruktion handelt es sich bei seiner Entwicklung. Er verbessert mit der eigenwilligen Anordnung den Selbstreinigungseffekt der Module durch Regenwasser. Denn dieses spült eventuell vorhandene Verschmutzungen entlang der beiden nach unten geneigten Schenkel des Modulrahmens. Der Schmutz sammelt sich so nicht mehr am Rand der Module, sondern wird über die nach unten geneigte Ecke vom Wasser abgewaschen.
Die gesamte Konstruktion steht auf runden Montagepfosten, die bis zu 1,5 Meter in den Boden getrieben werden. Sie stehen im Abstand von vier Metern. Denn so lang sind die Träger, auf denen die Module installiert sind. Durch die besondere Konstruktion sind diese Träger, die einem Stahlseil nachempfunden sind, ausschließlich mit Zugkräften belastet und nicht mehr mit Biegekräften, wie das bei einem geraden Träger der Fall wäre. Dadurch bleibt das System trotz der geringen Querschnitte der Stahlträger in sich stabil, auch wenn die Module bis zu vier Meter über dem Boden installiert sind.
Denn bis zu dieser Höhe ist das System im Windkanal getestet und auch für hohe Wind- und Schneelasten zertifiziert. Der bisher exklusive Lizenznehmer und einzige Anbieter des Systems Montagebau Karl Göbel (MKG) aus dem schwäbischen Öhringen bietet es mit einer Höhe zwischen zwei und vier Metern an. Windlasten leitet das System zudem noch über die spezielle Anordnung der Module ab. Denn durch die unruhige Struktur der Oberfläche des gesamten Systems werden Turbulenzen abgebaut.
Fläche doppelt nutzen
Durch die große Höhe des Systems werden die Installation und die Wartung einfacher. Der Monteur kann von unten die Module auf dem Träger befestigen und erreicht auch im Wartungsfall jedes Modul einzeln von unten. Außerdem kann der Anlagenbetreiber die Fläche unter den Modulen zusätzlich nutzen.
Mit der Modulanordnung kann der Anlagenbetreiber eine Abdeckung von 95 Prozent der Fläche mit Solarmodulen erreichen. So passt auf einen Hektar Boden eine Leistung von über 1,6 Megawatt. Allerdings ist die Fläche darunter dann komplett verschattet. Das ist vor allem für Geflügelzüchter von Vorteil. Denn diese müssen dann keine separaten Überdachungen mehr errichten, um ihre Tiere gegen Feinde, die zumeist aus der Luft kommen, zu schützen.
Lichtspalten für Pflanzen lassen
Sollen unter der Anlage Pflanzen angebaut werden, kann der Installateur einfach statt der vorgesehenen Module mit 72 Zellen die kleineren Paneele mit 60 Zellen installieren. Das System bleibt durch die Hängemattenkonstruktion dann immer noch stabil. Allerdings steigt dadurch der Abstand der Module zueinander. Es entstehen Spalten, durch die genügend Licht fällt, um eine weitere landwirtschaftliche Nutzung zumindest mit Feldfrüchten zu ermöglichen, die mit wenig Licht auskommen.
Einen nur deutlich geringeren Flächenbedarf erreicht auch Belectric mit seinem neuen System. Unter dem Namen PEG Solarkraftwerke bietet der Projektierer aus dem fränkischen Kolitzheim ein Paket mit einer extrem leichten und auf das Minimum reduzierten Komplettanlage an.
Die gesamte Anlage steht auf Erdnägeln, die 80 Zentimeter in den Boden gerammt werden. Sie ragen nur so weit aus dem Boden heraus, dass eine Ost-West-Anlage mit einer Modulaufständerung von acht Grad entsteht. Dadurch bekommt Belectric immerhin satte 1,4 Megawatt Anlagenleistung auf einen Hektar Grundfläche.
1,4 Megawatt pro Hektar
Die Firstseite der Aufständerung steht etwa 75 Zentimeter über dem Boden, also in Höhe eines normalen Esstisches. Die Traufseite ist nur unwesentlich niedriger. Das vereinfacht die Installation und die Wartung des Generators.
Revisionsgänge sind zwischen den einzelnen Anlagenblöcken vorgesehen, die wiederum in sich geschlossen verschaltet sind. „Dadurch werden die Flächen so groß, wie man sie auch auf einem Dach installieren würde“, erklärt Bernhard Beck, Geschäftsführer von Belectric. „Zudem sind die Kabelsysteme komplett an der Kante der einzelnen Kraftwerkssegmente entlanggeführt, sodass eine elektrische Wartung sehr viel schneller geht als bei einem konventionell gebauten Solarkraftwerk.“
Eckklemmung zugelassen
Die Reinigung, wenn sie denn überhaupt notwendig wird, ist relativ einfach. „Die Teleskopstäbe, die bei der Dachreinigung verwendet werden, reichen auch für die Reinigung dieses Kraftwerkssegments“, betont Bernhard Beck. „Sie ist sogar noch einfacher als auf dem Dach. Denn der Reiniger bewegt sich auf dem Boden und muss nicht auf ein Gerüst oder das Dach klettern.“ Auch die diversen Reinigungsroboter huschen problemlos über ein solches PEG-Solarkraftwerk.
Die Module liegen auf einer Kopfplatte auf, die direkt auf die Erdnägel montiert wird. Diese verteilt die Lasten so, dass die Paneele an der Ecke über dem Erdnagel befestigt werden können. „Wir waren uns sicher, dass das mit handelsüblichen Modulen geht“, sagt Bernhard Beck. „Wir haben Statikversuche durchgeführt. Inzwischen haben wir von den meisten Herstellern die Freigabe für die Eckklemmung für unser System.“
Damit kommt Belectric mit einem Minimum an Material aus. Insgesamt wiegt die gesamte Anlage nur etwa 20 Tonnen pro Megawatt – ohne Module – und die Unterkonstruktion für ein Megawatt Anlagenleistung passt problemlos in einen 40-Fuß-Seecontainer.
Der Anstellwinkel der Module beträgt zehn Grad. Da sie aber nicht waagerecht aufgeständert sind, kann der Schmutz weggewaschen werden.
