Neuer Algorithmus lässt PV-Module exakt der Sonne folgen

Die Position der Sonne variiert nicht nur in Abhängigkeit von der Tageszeit, sondern auch je nach Jahreszeit und Standort. Das Steuerungssystem von Siemens berechnet die optimale Ausrichtung der Solarmodule, indem es nun auch astronomische Berechnungen berücksichtigt.

Dadurch liegt die Energieausbeute um mehr als 35 Prozent höher als bei feststehenden Anlagen.

Entscheidend für den Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen ist der Winkel, unter dem das Sonnenlicht auf die Oberfläche der Module trifft. Bei feststehenden Anlagen fällt das Sonnenlicht die meiste Zeit des Tages schräg auf die Solarzellen. Die Energie- und damit auch Stromausbeute ist aber nur dann maximal, wenn das Sonnenlicht senkrecht auftrifft. Daher werden die Solarmodule bei Anlagen mit beweglichen Trägersystemen dem Sonnenlauf nachgeführt. Die Siemens-Steuerung »Simatic S7-1200« berechnet daher die optimale Ausrichtung der Solarmodule individuell an ihrem Standort – weltweit und an jedem Tag im Jahr.

Für diese Berechnung ist in jeder Steuereinheit die »Simatic Library for Solar Position Algorithm« enthalten. Siemens hat hier den hochgenauen Algorithmus des amerikanischen Instituts für erneuerbare Energien (NREL) lizenziert. Die Steuerung errechnet damit die Position der Sonne mit einer Genauigkeit von 0,0003 Grad und positioniert die Photovoltaikmodule passend. Drehstrommotoren bewegen dazu zwei Trägerachsen. Die azimutale Achse dreht das Modul einmal am Tag im Halbkreis und folgt damit der Sonne von Osten nach Westen. Die zenitale Achse kippt das Modul je nach Sonnenstand und Jahreszeit von schräg bis waagerecht. Dabei vermeidet die Steuerung eine gegenseitige Abschattung der Module.

Für ihre astronomische Berechnung benötigt die Software Parameter wie Längengrad, Breitengrad und die genaue Uhrzeit.

Des Weiteren richtet sich die Steuerung zusätzlich nach dem Wetter. Zum Beispiel bewegt sie die Module bei Sturm in eine Position, in der die Module möglichst wenig Widerstand bieten. Sie können dann Windstärken von bis zu 130 km/h aushalten. Genauso lässt die Programmierung die Nachführeinheiten auf Schnee, Gewitter, Nebel und Dunkelheit reagieren.

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