Unterkonstruktion und Nachführsysteme von PV-Anlagen

Nachbericht

Cluster-Forum „Unterkonstruktion und Nachführsysteme von PV-Anlagen“

Robotik unterstützt die Installation von Photovoltaikanlagen
Höhere Erträge durch einachsige und zweiachsige Nachführung
Neue Montagetechnologien und Nachführsysteme mit hoher Ausfallsicherheit

Über 170 Teilnehmer trafen sich auf dem ausgebuchten Cluster-Forum „Unterkonstruktion und Nachführsysteme von PV-Anlagen“ am 9. Dezember 2009 im Süd-West-Park Forum Nürnberg, um von Experten aktuellste Information über Innovationen in der Baurobotik, bei Montagesystemen sowie über einachsige und zweiachsige Nachführsysteme zu erhalten und diese zu diskutieren.
Aufgrund stark gesunkener Modulpreise nehmen die Kosten der Unterkonstruktion einen immer größeren Anteil an den Gesamtkosten einer Photovoltaik-Anlage ein. In den letzten Jahren machten die Solarmodule bis zu 75% der Gesamtkosten aus. Im Jahr 2009 sank deren Anteil auf unter 60%. Einer der Hauptgründe für den Preissturz ist in den stark gesunkenen Siliziumpreisen zu sehen, das als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Solarmodulen verwendet wird.
Vor diesem Hintergrund gewinnt die Unterkonstruktion in der Kostenplanung für PV-Anlagen immer mehr an Bedeutung. Hier bieten die Verringerung des Materialeinsatzes sowie kürzere Montagezeiten gute Möglichkeiten.

Der nachfolgende Text ist wie folgt gegliedert:

Automatisierung und Robotik bei der Installation von Photovoltaikanlagen

Die Photovoltaikbranche nutzt Automatisierungstechniken für kürzere Montagezeiten beim Aufbau von Photovoltaik-Anlagen bisher kaum. Die Module werden nach Anlieferung auf die Baustelle von Hand montiert und verkabelt. Hier lohnt sich ein Vergleich mit anderen Branchen.
Der Beitrag von Professor Thomas Bock, Lehrstuhl für Baurealisierung und Informatik an der Technischen Universität München, spannte den Bogen von den Anfängen der Automatisierung in der Automobilbranche, über die Baurobotik in Japan und Südkorea bis hin zu möglichen Anwendungen in der Photovoltaik. Was für viele heute noch exotisch klingt, kann morgen schon gängige Praxis sein. Gehrlicher Solar, ein bayerisches Unternehmen, ist momentan dabei, zusammen mit Professor Bock, einen Montageroboter für Freiflächenanlagen zu entwickeln. Dabei werden nicht nur Montagezeiten verkürzt, sondern auch höhere Qualitätsstandards durch eine präzisere Montage gesetzt. Große Solarparks können so in kurzer Zeit errichtet werden.
Doch nicht nur bei der Endmontage sondern auch schon bei der Produktion der Komponenten kann Zeit durch Automatisierungsprozesse gespart werden. In Anlehnung an Fertighaushersteller können auch in der Photovoltaik größere Komponententeile vorgefertigt werden. Denkbar sind Gebäudefassaden oder Teile von Hausdächern mit integrierten Photovoltaikpanelen. Besonders zwischen Fertighausherstellern, Industriegebäudeherstellern und der Photovoltaik-Branche gibt es viele Synergien in der Vorfertigung zu schließen. Dieses Thema soll ein eigenständiges Cluster-Forum füllen und zukünftig aufgegriffen werden.

Qualitätssicherung für Unterkonstruktionen und Nachführsysteme

Geltende DIN-Normen reichen oft nicht aus um einen sicheren und störungsfreien Anlagenbetrieb über viele Jahre zu gewährleisten. Dies liegt einmal an den vielen unterschiedlichen Standortmöglichkeiten einer Photovoltaikanlage, da hohe Schneelasten oder Windlasten regional unterschiedlich sind, sowie aus den DIN-Normen selber, die oft aus anderen Branchen wie der Bau-Brache oder der Elektro-Branche übernommen wurden. Manche Firmen setzen deshalb auf zusätzliche Prüfmethoden.
Ob in der Freifläche, als Aufdachanlage oder Gebäudeintegriert, auf die Unterkonstruktion kommt es an, so Hans Urban von der Schletter GmbH. Sie trägt die Module über mehr als zwanzig Jahre und muss den Witterungsverhältnissen, besonders den Wind- und Schneelasten stand halten. Ein aufwändiges Testsystem wurde von Schletter entwickelt um Montagesysteme auf ihre Qualität und Sicherheit zu überprüfen. Zusammen mit dem RAL Gütezeichen, dem TÜV Zertifikat und weiteren Prüfsiegeln führen die hauseigenen Tests zu einer hohen Zuverlässigkeit über die Jahre auch bei extremen Belastungen. Das RAL Gütezeichen und die DIN 1055 für Unterkonstruktionen stellte Herr Jörg Sutter, Präsident der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie, vor. RAL hilft vor allem dem Endkunden Photovoltaik-Anlagen vergleichen zu können um die beste Wahl beim Kauf einer Photovoltaikanlage zu treffen, so Sutter.

Kosten-Nutzen Analysen von Photovoltaikanlagen

Der Modulwirkungsgrad entscheidet über die Fläche die eine Photovoltaikanlage benötigt um eine definierte Leistung zu erbringen. Werden Photovoltaikmodule mit einem niedrigen Wirkungsgrad verbaut, so steigt bei gleicher Anlagenleistung die beanspruchte Fläche und somit auch die verbaute Menge an Unterkonstruktion sowie an weiteren Komponenten wie Anschlussdosen, Stecker und Kabel. Hier muss die Installationszeit berücksichtigt werden, die proportional mit der verbauten Menge an Komponenten steigt. Die Leistung einer Photovoltaikanlage hängt jedoch nicht nur von den eingesetzten Modulen ab, sondern auch von der Auslegung der Anlage, seiner Ausrichtung zur Sonne, sowie von seinem Standort. Kosten-Nutzen Analysen sind aufgrund der Vielzahl an Parametern deshalb schwer zu erstellen. Verlässliche Daten bekommt man selten, so Christian Vodermayer, Geschäftsführer der BEC-Engineering GmbH, da sie die Kernkompetenz der Photovoltaik-Anlagenplaner berührt. Ungern werden diese vertraulichen Daten herausgegeben, da oft gerade sie es sind, die den Wettbewerbsvorteil ausmachen. Aufgrund der hohen Individualität der Photovoltaikanlagen lassen sich schwer allgemeine Aussagen für einen Modultypen oder eine Art der Aufständerung treffen. Sicher hat die Unterkonstruktion ein hohes Potential für Ertrags- und Kostenoptimierung. Zusammen mit den richtigen Modulen entscheidet sie über die Wirtschaftlichkeit einer Anlage. Generell lässt sich zusammenfassen, dass die Investition in eine qualitativ hochwertige Unterkonstruktion sich auf jeden Fall bezahlt macht. Hier sollte nicht an der falschen Stelle gespart werden.

Ein- und zweiachsige Nachführsysteme

Die Ausbeute einer Solaranlage kann durch den Einsatz von Nachführsystemen bis zu 35% erhöht werden. Prof. Gerd Becker von der Hochschule München berichtete in seinem Vortrag über unterschiedliche Nachführsysteme und deren Einsatzmöglichkeiten. Dabei unterscheidet man einachsige und zweiachsige Nachführsysteme wobei es drei Arten von einachsiger Nachführung gibt (Elevationsnachführung, azimutale Nachführung mit konstantem Neigungswinkel, einachsige polare Nachführung mit Rotation der geneigten Solarmodule). In Äquatornähe eignet sich besonders die Elevationsnachführung wobei auf der nördlichen und südlichen Erdhalbkugel die einachsige polare Nachführung mit Rotation der geneigten Solarmodule von Vorteil ist. Da Nachführsysteme in der Regel wartungsintensiver sind als statische Unterkonstruktionen empfiehlt sich eine ständige Überwachung der Anlage. Eine Fernüberwachung kann auftretende Fehler rechtzeitig erkennen helfen und so längere Ausfallzeiten verhindern. Die a+f GmbH überwacht Ihre Anlagen in Deutschland, Spanien und Italien von ihrem Hauptsitz in Würzburg aus, so Thomas Petsch, Vorsitzender Geschäftsführer der a+f GmbH. Einsatzteams vor Ort werden von der Zentrale dirigiert und können so bei einer Störmeldung das Problem kurzfristig beheben.

Innovationen entstehen durch das zusammenführen von Kompetenzen wie in dem Projekt zwischen Gehrlicher Solar und der TU München sichtbar wurde. Hier wird die Bedeutung der Netzwerk- und Clusterarbeit deutlich auf die Professor Josef Nassauer, Geschäftsführer der Bayern Innovativ GmbH, in seiner thematischen Einführung hinweist. Der Cluster identifiziert die Themen, bringt die Experten zusammen und begleitet Kooperationen von denen die bayerischen Unternehmen profitieren.

Das Cluster-Forum machte deutlich, wie wichtig das aufgegriffene Thema für die Branche ist, was durch die hohe Teilnehmerzahl und die regen Diskussionen bestätigt wurde.

Ansprechpartner
Dr. Robert Bartl
Dipl.-Ing. Constantin Schirmer