Intelligenter CPV-Solartracker mit automatischer Nachführung

ERG - Intelligenter CPV-Solartracker

Ziele des europäischen Projektes ERG

CPV-Solartracker
© Foto Fraunhofer IIS

CPV-Solartracker auf dem Dach des Fraunhofer IIS Testzentrums L.I.N.K.

Eine effiziente Nutzung der Energie ist die politische, soziale und technische Herausforderung der Zukunft. Im ENIAC-Projekt ERG hat sich ein Konsortium aus europäischen Partnern zur Erforschung einer Verwertungskette zur effektiven Nutzung der Solarenergie zusammengeschlossen. Die Kette reicht von der Erforschung neuer Solarzellen, über neue Architekturen zur Energieernte, Energiewandlung mit höchstem Wirkungsgrad, bis hin zur Nutzung und Anbindung an zukünftige intelligente Netze. Gefördert wurde es vom Bundesministerum für Bildung und Forschung (BMBF) sowie ENIAC Joint Undertaking (JU).

Die deutschen Partner legen hierbei den gemeinsamen Schwerpunkt auf die Energiewandlung in Solaranwendungen. Dabei kommen hoch effiziente Halbleitertechnologien zum Einsatz, um die Energie aus Photovoltaikgeneratoren mit geringstmöglichen Verlusten zu nutzen. Neue Architekturen der Energiewandler werden erforscht und erprobt, mit dem Ziel, die Verluste um ca. 20 Prozent zu reduzieren. Die Energieeffizienz wird auf Basis von Demonstratoren nachgewiesen.

CPV-Solartracker mit einem intelligenten Energiewandlungssystem und automatischer Nachführung

Konzentrator-Photovoltaik-Systeme (CPV) nutzen optische Konzentratoren wie z. B. Fresnel-Linsen, um das einfallende Sonnenlicht auf einen kleinen Bereich zu fokussieren. Die für die Energiewandlung notwendige Halbleiterfläche kann dadurch stark reduziert werden, was den Einsatz von sogenannten Mehrfachsolarzellen ermöglicht. Diese sind zwar teurer, nutzen aber ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts und erreichen dadurch höhere Wirkungsgrade von aktuell bis zu 40 Prozent. Durch die vorgelagerte Optik müssen die Solarmodule zu jeder Tageszeit exakt zur Sonne hin ausgerichtet sein. Schon geringe Abweichungen wirken sich stark auf den Energieertrag aus. Deshalb müssen die Module mit Hilfe hochpräziser Anlagen nachgeführt werden.

Im Gegensatz zu bekannten Nachführtechniken geht das Fraunhofer IIS neue Wege und verfolgt einen alternativen Ansatz. Hierzu wird jedes der CPV-Module mit einem eigenen DC/DC-Konverter und einem Funkknoten versehen. Ein Maximum Power Point Tracker (MPPT) optimiert den Energieertrag jedes Moduls, sodass Einbußen aufgrund von Verschmutzung oder partieller Abschattung minimiert werden. Die ermittelten Leistungsdaten werden zur Steuerung der mechanischen Nachführeinheit übertragen, welche basierend auf diesen Daten, die Ausrichtung der Module nach dem Sonnenstand realisiert. Der industrielle Projektpartner Elec-Con GmbH entwickelte die Steuerung zur Nachführung der Module.

Aufbau des CPV-Solartrackers

CPV-Solartracker zur Forschung für neue Energiewandlungstechnologien

Der Projektpartner Elec-Con GmbH hat diese Nachführung sowie eine Software zur externen Überwachung und Steuerung entwickelt und war eine perfekte Ergänzung zu dem Fraunhofer IIS Kommunikations- und Informationstechnologie Knowhow.

Der Projektpartner Elec-Con GmbH hat diese Nachführung sowie eine Software zur externen Überwachung und Steuerung entwickelt und war eine perfekte Ergänzung zu dem Fraunhofer IIS Kommunikations- und Informationstechnologie Knowhow.

Der Demonstrator mit einer aktiven Fläche von circa 10 m² besteht aus 24 CPV-Solarmodulen und den dazugehörigen DC/DC Konvertereinheiten mit Maximum Power Point Tracking (MPPT), zwei SMA Wechselrichtern sowie einer Steuerungseinheit für die exakte Nachführung. Durch die neuartige Nachführtechnologie werden die Solarmodule bestmöglich betrieben und es wird eine Basis für die Erforschung weiterer Optimierungsmaßnahmen zur Verfügung gestellt. Das Ziel des Fraunhofer IIS im Projekt ERG war, die Energiegewinnung in gegenwärtigen CPV-Solartechnologien durch Verringerung von Verlusten entlang der Energiewandlungskette wesentlich zu verbessern.

Hinweis: Mit dem Starten des Videos werden Daten an youtube übertragen.

Gefördert durch:

 

Energie Campus Nürnberg

 

BMBF

 

Das ENIAC Joint Undertaking (JU) ist eine öffentlich-private Partnerschaft mit dem Schwerpunkt auf Nanoelektronik.

 

Weitere Informationen zum ERG Projekt

ERG ist ein Projekt von ENIAC JU