Schutz vor Hagel und Sturm: Graz entwickelt faltbare Photovoltaik-Anlage

Forschende der Technischen Universität Graz um Armin Buchroithner haben eine neuartige Photovoltaik-Anlage entwickelt, die sich bei Unwetter automatisch zusammenfaltet. Das System trägt den Namen FLAPTrack und erzeugt durch eine zweiachsige Sonnennachführung im Durchschnitt knapp 40 Prozent mehr Strom als fest installierte Module. Die Testanlage am Campus Inffeldgasse in Graz liefert derzeit erste Daten im Praxisbetrieb.

Suche nach Lösungen gegen Hagelschäden und Netzengpässe

Extreme Wetterereignisse wie Hagel und Sturmböen stellen für herkömmliche Photovoltaikanlagen eine zunehmende Bedrohung dar. Durch Hageleinschläge entstehen Mikrorisse im Silizium, sogenannte Hotspots, die den Innenwiderstand erhöhen und die Gesamtleistung dauerhaft mindern. Gleichzeitig stoßen starre Solaranlagen an Grenzen bei der effizienten Nutzung des Tageslichts, da sie zur Mittagszeit Erzeugungsspitzen liefern, während der Strombedarf vor allem morgens und abends hoch ist.

Was an den Leistungswerten gesichert ist

Die Abkürzung FLAPTrack steht für Face-to-Face Lay-Down Anti-Degradation Protection. Das System nutzt einen patentierten linearen Aktuator, der zwei Funktionen kombiniert: Er richtet die Module horizontal und vertikal nach dem Sonnenstand aus und übernimmt im Notfall das Zusammenfalten.

Nach Messungen der TU Graz erzielt das Nachführsystem folgende Leistungsdaten:

• Knapp 40 Prozent durchschnittlicher Mehrertrag im Vergleich zu fest montierten Solarmodulen.
• An einzelnen Spitzentagen stieg der Mehrertrag auf bis zu 56 Prozent.
• In den Morgen- und Abendstunden liefert die Anlage mehr als doppelt so viel Strom wie herkömmliche Systeme.

Bei drohendem Unwetter klappen sich die Module automatisch mit den Vorderseiten zueinander zusammen („face-to-face“) und legen sich flach auf dem Boden ab. Die Steuerung erfolgt über eine Anbindung an eine lokale Wetterstation sowie regionale Vorhersagemodelle. Zum Schutz der Modulrückseiten kann ein Hagelnetz verwendet werden. Im Winter verhindert der Klappmechanismus zudem eine dauerhafte Schneebedeckung der Glasflächen.

Offene Fragen und wirtschaftliche Auswertung

Bislang existieren keine Verkaufszahlen, Marktstarttermine oder Preisschätzungen für das System. Der Prototyp auf dem Campus der TU Graz verfügt über eine Leistung von 1,8 Kilowatt Peak (kWp) und dient der Datenerfassung. Sensoren messen kontinuierlich Windkräfte, Ertragswerte, Verschleiß und Wettereinflüsse.

Es steht noch nicht fest, ob sich die Anschaffung der zusätzlichen Mechanik für Eigenheimbesitzer rechnet. Zweiachsige Nachführsysteme verursachen höhere Installations- und Wartungskosten als starre Unterkonstruktionen. Eine alternative Möglichkeit zur Ertragsglättung im privaten Bereich bleibt die Aufteilung starrer Module auf verschiedene Dachflächen (Ost-, Süd- und Westausrichtung) in Kombination mit Batteriespeichern.

Einordnung in die Energiewirtschaft

Die gezielte Ausrichtung auf die Randzeiten des Tages hat direkte Auswirkungen auf die Netzstabilität. Während herkömmliche Photovoltaikanlagen bei regionalen Überschüssen mittags teilweise abgeregelt werden müssen, verteilt ein zweiachsiges System die Einspeisung gleichmäßiger über den Tag. Studien der Universität Köln für den deutschen Markt zeigen, dass nachgeführte Anlagen durch die Stromproduktion in den ertragsstarken Randzeiten einen deutlich höheren Marktwert erzielen können.

Aktueller Entwicklungsstand

Das Graz-Team arbeitet derzeit an der Auswertung der Sensordaten der 1,8-kWp-Demonstrationsanlage. Das Ziel der laufenden Erprobung ist die Weiterentwicklung der Steuerungssoftware für den vollautonomen Betrieb sowie eine Gewichtsreduzierung der Bauteile durch Leichtbauweise. Ein Termin für die kommerzielle Verwertung wurde von der TU Graz noch nicht genannt.