Sensorlösung
Effizientes Solar Tracking zur Optimierung der Photovoltaikleistung
Die kontinuierliche Entwicklung von erneuerbaren Energietechnologien erfordert innovative Ansätze, um die Effizienz von Anlagen zu steigern. In diesem Kontext spielt die Photovoltaik (PV) eine entscheidende Rolle in der nachhaltigen Energieerzeugung.
Die Schlüsselkomponente für eine optimale PV-Leistung ist das Solar Tracking, das die Ausrichtung der Photovoltaikmodule entsprechend der Sonnenposition anpasst. Die Integration von hochpräzisen Sensoren für Winkel und Neigung ermöglicht eine präzise Verfolgung der Sonnenbewegung. Diese Sensoren werden entlang der Montagestrukturen der Solarpaneele installiert. Ihre Platzierung gewährleistet eine genaue Erfassung von Winkeländerungen in Bezug auf die Horizontal- und Vertikalachse sowie die Neigung der Paneeloberfläche. Gegenüber herkömmlichen, fest installierten Modulen können bewegliche bedeutend mehr Sonneneinstrahlung aufnehmen und wandeln.
Die Sensorarrays nutzen verschiedene Technologien wie Gyroskope, Neigungssensoren und Beschleunigungsmesser, um die Position der Module kontinuierlich zu überwachen. Die präzisen Daten ermöglichen eine Echtzeit-Rückmeldung an das Solar-Tracking-System, das die Ausrichtung der Photovoltaikmodule entsprechend der Sonnenposition optimiert. Dieser Prozess erfolgt sowohl horizontal als auch vertikal.
Die Integration solcher Sensorsysteme bietet einige Vorteile:
Erhöhte Energieausbeute
Durch die präzise Ausrichtung der Solarpaneele in Richtung der Sonne wird die Einstrahlung auf die Zellen maximiert. Dies führt zu einer Steigerung der Energieerzeugung und einer verbesserten Gesamteffizienz der Photovoltaikanlage.
Optimierung unter variablen Bedingungen
Die Sensoren ermöglichen eine dynamische Anpassung der Solarpaneele an sich ändernde Umweltbedingungen wie Wolken, diffuse Strahlung und atmosphärische Störungen. Die Anlage kann so ihre Leistung unter verschiedenen Witterungsbedingungen optimieren.
Verlängerung der Lebensdauer
Eine präzise Ausrichtung der Photovoltaikmodule reduziert den mechanischen Stress und minimiert Verschleißerscheinungen. Dies trägt zur Verlängerung der Lebensdauer der Anlage bei und führt zu einer nachhaltigeren Energieerzeugung.
Erhöhte Wirtschaftlichkeit
Die gesteigerte Energieerzeugung und Effizienz führen zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen. Die Investition in hochentwickelte Sensorlösungen amortisiert sich durch erhöhte Erträge und geringere Betriebskosten.
Nachhaltigkeit und Umweltauswirkungen
Die Ausrichtung durch Sensorlösungen trägt zur Reduzierung des Flächenbedarfs für PV-Anlagen bei, da weniger Fläche benötigt wird, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen. Dies hat positive Auswirkungen auf die Umwelt, indem natürliche Lebensräume geschont werden.
Ein Beispiel für einen solch hochentwickelten Neigungs- und Beschleunigungssensor stellt die Serie KAS211 dar.
Diese Sensoren basieren auf dem sehr genauen und robusten Pendelsystem aus hochreinem Silizium.
Damit wird eine Reproduzierbarkeit von 0,01 % mit Langzeitstabilitäten von 0,07 % in ca. 10 Jahren erreicht. Die Sensor-Elemente vertragen mindestens 20.000 g Schocks ohne Einfluss auf das Messverhalten (z. B. 0-Punkt).
Sie messen mit sehr hohen Genauigkeiten und Auflösungen von bis zu 0,0002° oder 0,017 mm/m. Die Messwinkel werden als 4 - 20 mA Signal ausgegeben.
Die als Doppelkondensator ausgebildeten Messelemente geben ein großes Nutzsignal ab. Der größte Teil des Rauschens wird durch die Auswerteelektronik verursacht. Um dies abzuschwächen, werden 2 Technologien gekreuzt. Das Differential-Ausgangs-Signal des Doppel-Pendel-Systems wird mit einer Differential-Elektronik kombiniert, die normalerweise für andere Sensor-Systeme eingesetzt wird. Das Ergebnis ist ein sehr rauscharmes Nutzsignal, das zusätzlich durch die Mechanik (Metall-Gehäuse) optimal gegen ESD-Störungen geschirmt ist.
Bilder: Michael Heßhaus/abj/Midjourney
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