Welche Arten von Stützen für Photovoltaik-Kraftwerke an der Erdoberfläche sind üblich?

Es gibt mehrere gängige Arten von Photovoltaik (PV)-Montagestrukturen, die für die Installation und Befestigung von PV-Modulen in einer PV-Anlage ausgelegt sind. Die Wahl der PV-Montagestruktur kann sich erheblich auf die Energieerzeugung, die Grundstückskosten und die Gesamtkosten einer PV-Anlage auswirken und damit auch auf deren Wirtschaftlichkeit. Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über gängige PV-Montageformen, vergleicht ihre Eigenschaften und geht auch auf einige weniger häufig erwähnte Montagestrukturen ein.

1. Feste Montagestruktur:

Eine feste Montagestruktur ist ein PV-Trägersystem mit einem festen Neigungswinkel. Bei Freiflächen-PV-Projekten wird der optimale Neigungswinkel zur Maximierung der Sonneneinstrahlung über das ganze Jahr hinweg in der Regel mit einer Software wie PVSyst ermittelt. Bei Projekten mit begrenzter Landverfügbarkeit können jedoch der Neigungswinkel und die Reihenabstände optimiert werden, um das beste wirtschaftliche Ergebnis zu erzielen.

Bei PV-Projekten in Bergregionen, in denen das Gelände stark abfällt und die Modulfelder möglicherweise weiter verstreut sind, bieten feste Montagestrukturen Vorteile, wie z. B. eine kleinere Grundfläche, einen geringeren Arbeitsaufwand und eine niedrigere Ausfallrate. Auf Dächern installierte verteilte PV-Systeme verwenden aufgrund der mit der Wartung verbundenen Herausforderungen und des begrenzten verfügbaren Platzes in der Regel feste Montagestrukturen oder flache Konfigurationen.

2. Feste, neigbare und verstellbare Befestigungsstruktur

Feste, in der Neigung verstellbare Montagekonstruktionen ermöglichen eine begrenzte Anzahl von Neigungswinkelveränderungen je nach Jahreszeit, um die Sonneneinstrahlung zu maximieren. In der Regel werden diese Anpassungen manuell oder mit mechanischer Unterstützung vorgenommen. Feste, neigungsverstellbare Strukturen werden im Allgemeinen zweimal im Jahr angepasst, wobei ein Winkel für den Sommer und ein anderer für den Winter gilt.

Die spezifischen Anpassungsmonate werden auf der Grundlage der Gesamtstrahlung bestimmt, die auf der geneigten Fläche für jeden Winkel empfangen wird. PV-Anlagen mit neigungsverstellbaren Strukturen beanspruchen etwa das 1,1- bis 1,3-fache der Landfläche fester Strukturen und können die Energieerzeugung je nach Standortbedingungen um etwa 5% steigern.

3. einachsige horizontale Nachführstruktur:

Einachsige horizontale Nachführstrukturen können sich um eine horizontale Achse drehen, die in der Regel in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet ist, um der täglichen Bewegung der Sonne zu folgen. Übliche Nachführwinkel reichen von ±60° bis ±45°.

Diese Systeme beanspruchen etwa die 1,1- bis 1,3-fache Fläche fester Strukturen und können die Energieproduktion um 8% bis 15% steigern, bei einem Kostenanstieg von 5% bis 10%.

4. einachsige, geneigte Nachführstruktur

Bei einachsig geneigten Nachführsystemen drehen sich die PV-Module um eine geneigte Achse, um der Sonne nachgeführt zu werden und die Energieerzeugung zu maximieren. Diese Systeme beanspruchen etwa das Zwei- bis Vierfache der Landfläche fester Strukturen und können die Energieproduktion um 15% bis 20% steigern, bei einem Kostenanstieg von 10% bis 15%.

5. zweiachsige Verfolgungsstruktur

Zweiachsige Nachführstrukturen können sich sowohl in Ost-West- als auch in Nord-Süd-Richtung drehen und ermöglichen so eine kontinuierliche Nachführung der Azimut- und Elevationswinkel der Sonne während des gesamten Tages.

Diese Systeme beanspruchen etwa die zwei- bis vierfache Fläche fester Strukturen und können die Energieerzeugung um 25% bis 30% steigern. Sie sind jedoch komplexer und haben mehr mechanische Komponenten, was zu potenziellen Stabilitätsproblemen führt.

6. flexible Befestigungsstruktur

Flexible PV-Montagestrukturen bestehen aus einer großflächigen Tragstruktur mit vorgespannten flexiblen Kabeln, die die beiden Enden verbinden. Die Spannweite der Kabel beträgt in der Regel zwischen 20 und 40 Metern und kann sogar noch größer sein. Die PV-Module werden mit einem geringen Neigungswinkel installiert, in der Regel zwischen 10° und 15°. Flexible Strukturen eignen sich für steiles Gelände mit einer Neigung von mehr als 35°, für Bereiche mit hohen Abstandsanforderungen (z. B. Fischerei- und Landwirtschaftsintegrationsprojekte) und für verteilte PV-Systeme, bei denen der Platz begrenzt ist.

Diese Strukturen eignen sich besonders gut für schwierige Umgebungen und Situationen, in denen eine herkömmliche Montage nicht möglich ist. Aktuelle kommerzielle Projekte in China haben in der Regel Kapazitäten im niedrigen Megawattbereich.

Neben den oben genannten gängigen PV-Montagestrukturen werden auch weniger verbreitete Varianten wie die azimutale einachsige Nachführstruktur und die horizontal geneigte einachsige Struktur kurz besprochen.

7. azimutale einachsige Verfolgungsstruktur

Azimutale einachsige Nachführstrukturen montieren die Module in einem bestimmten Winkel und drehen sich um eine vertikale Achse, wobei sie dem Azimutwinkel der Sonne folgen und nicht dem Elevationswinkel.

8. horizontal geneigte einachsige Nachführstruktur

Horizontal geneigte einachsige Nachführsysteme installieren Module in einem festen Neigungswinkel nach Süden und drehen sich um eine horizontale Achse, die mit der Nord-Süd-Richtung ausgerichtet ist, ähnlich wie ein einachsiges horizontales Nachführsystem.

Die Wahl der PV-Montagestruktur hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von den örtlichen Sonneneinstrahlungsbedingungen, der Verfügbarkeit von Land und wirtschaftlichen Erwägungen. Gegenwärtig werden in China bei großen Energieversorgungsprojekten in der Regel feste Montagekonstruktionen verwendet, während andere Arten von Strukturen aus verschiedenen Gründen weniger häufig zum Einsatz kommen.

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