Solaranlagen und Produkte der Vormonate:

Photovoltaik-Nachführung: Solarwald in Sachsen-Anhalt wächst auf 15 Bäume heran

Wenn Solarmodule optimal zur Sonne ausgerichtet sind, ist der Stromertrag am höchsten. Doch die Sonne zieht ihre Bahn am Himmel, von Osten nach Westen; sie geht auf und unter. Aus diesem Grund werden Photovoltaikanlagen auch der Sonne nachgeführt. Durch eine zweiachsige Nachführung kann die Solarstromernte um bis zu einem Drittel gesteigert werden. Diese Technik nutzt der Paderborner Dipl-Ingenieur Burkhard Broer in seinem Solarwald im sachsen-anhaltischen Kleinwulkow mit seinen Solarbäumen. Die jährliche Solarernte beträgt zirka 8.000 Kilowattstunden pro Baum. Bei einem Strombedarf von 3.500 kWh pro Jahr können mit dem Sonnenstrom des Solarkraftwerks umgerechnet rund 50 Haushalte versorgt werden.

Solarwald: Eiche

Solarwald: Pinie

Solarwald: Tanne
Eiche - Leistung = 6,16 kWp; Pinie - Leistung = 6,16 kWp; Tanne - Leistung = 5,38 kWp. Fotos: B. Immig.

Doch damit nicht genug: mit seinem Solarwald schuf Broer "ein kleines Kunstwerk", das an die Umgebung angepasst wurde und sich durch geringe Bodenversiegelung auszeichnet. Um sich unauffällig in das Landschaftsbild des Jerichower Landes in Sachsen-Anhalt einzufügen, sind die Modulträgerelemente heimischen Baumformen nachempfunden. Sie erinnern an die unterschiedlichen Formen von Eichen, Pinien und Tannen und unterstreichen die Idee eines Mischwaldes. Auch hinsichtlich der Energieproduktion haben die Solarbäume eine Gemeinsamkeit mit echten Bäumen. Beide verwandeln Sonnenlicht in Energie: Bäume per Photosynthese in chemisch gebundene Energie, Solarmodule über den Photoeffekt in elektrischen Strom. Bei der Installation der Bäume wurde darauf geachtet, dass möglichst wenig Boden versiegelt wurde. Die Fläche unterhalb der Sonnensegel kann weiter landwirtschaftlich genutzt werden. Zum Beispiel als Weideland für Kühe und Schafe.

Eiche, Tanne und Pinie

Bis das Solarkraftwerk in Kleinwulkow verwirklicht wurde, vergingen fast 3 Jahre.
Deutschlands Behörden mahlen langsam, betont der Bauherr. Allein die Baugenehmigung habe gut 1,5 Jahre auf sich warten lassen. Für den Stadtort Kleinwulkow hat sich Broer entschieden, weil die Sonne in der Altmark rund 2.000 Stunden im Jahr scheint, in seinem Heimatort Paderborn jedoch nur etwa 1.800.

Um die maximale Solarstromausbeute zu erzielen lag es nahe, den Solarwald in der Nähe zum alten Broer`schen Familiengrundstück in Kleinwulkow zu errichten. Im Gegensatz zu Windenergieanlagen sollte sich der Solarwald so wenig wie möglich von der Landschaft abheben und sich unauffällig in das Landschaftsbild des Jerichower Landes einfügen. Deshalb sind die Modulträgerelemente heimischen Baumformen nachempfunden. Sie erinnern an die Formen von Eichen, Pinien oder Tannen und unterstreichen die Idee eines Mischwaldes.

Blick in den Solarwald.

Die Vorgabe an die ausführenden Firmen war, dass die Spitzen der Photovoltaikanlagen die Wipfel des nahe gelegenen Wäldchens nicht überragen. Dass die Errichtung des künstlichen Mischwaldes gelungen sei, bestätigten Broer nicht nur Anwohner.

 

Blick in den Solarwald. Foto: B. Immig

Die Sektion Sachsen-Anhalt "der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. (DGS ) verlieh Broer für die Idee des Solarwalds und den besonderen Einsatz in Sachen Solarenergie die Solarurkunde 2003.

Höhere Ausbeute im Vergleich zu statischen Solarstromanlagen

Die zweiachsige Nachführung der Module steigert die Ausbeute der einzelnen Bäume um zirka 35%. Eine zentrale Steuerung ermittelt täglich die optimalen Einstrahlungskoordinaten, damit die Module dem Lauf der Sonne von Osten nach Westen folgen (Azimut) und die Sonnenstrahlen immer in dem Winkel auf die Moduloberfläche treffen, der die maximale Umwandlung der Strahlung ermöglicht. (Elevation). Diese Steuerung übermittelt allen Bäumen über ein Netzwerk die optimale Stellposition. An den Bäumen befinden sich lokale Steuereinheiten, die diese Daten übernehmen und die Motoren für das Drehen, Heben und Senken starten. Die Windrichtung und Windstärke werden ebenfalls übermittelt.

Erste Solarstromanlage in Kleinwulkow

Ab einer Windstärke von 80km/h werden die Modulflächen in Flachposition auf 15° Neigung gefahren und zusätzlich um 90° aus der vorherrschenden Windrichtung gedreht.

Erste Solarstromanlage in Kleinwulkow. Foto: B. Immig

Im Kleinwulkower Solarwald befinden sich nicht nur die nachgeführten Solarbäume, sondern auch eine statische Solarstromanlage. Damit ist ein unmittelbarer Vergleich der Erträge möglich. Am Beispiel der Daten des Monats September 2003 ist der Mehrertrag nachgeführter Anlagen deutlich zu erkennen.
Ertrag im Monat September
Anlagetyp Leistung Energie kumuliert Ertrag kWh/kWp kWh pro m2
Statische Anlage 10,56 kWp 1037 kWh 98,20 12,62
13 Solar-Bäume 79,09 kWp 9809 kWh 124,54 15,83
Einen guten Überblick über die Anlage gibt es auf der Homepage des Solarwaldes unter http://www.solarernte.de Dort können die aktuellen Ertragsdaten des Solarkraftwerks, der einzelnen Bäume und Wetterinformationen in einem Online-Monitoring eingesehen werden.

Bau und Technik der Solarbäume

Im ersten Bauabschnitt (November 2001) entstand die statische Freiflächenanlage Sie hat eine Spitzenleistung von 10,56 Kilowatt (kWp) und ist mit 96 Modulen vom Typ "Isophoton I -110" und vier SMA 2500-Wechselrichtern ausgestattet. Im August 2002 wurden die ersten 4 Solar-Bäume errichtet. Sie haben eine Leistung von 6,16 kWp beziehungsweise 5,83 kWp. Wechselrichter vom Typ SunnyBoy 2500 SMA und SunnyBoy 3000 wandeln den Gleichstrom der Module in Wechselstrom zur Netzeinspeisung um. Im dritten Bauabschnitt (Januar 2003) wurden 9 Bäume errichtet. Auch sie bringen 6,16 kWp und 5,83 kWp und sind mit SunnyBoy 5000 Wechselrichtern ausgestattet. Im November dieses Jahres kamen noch zwei Solarbäume mit der gleichen Leistung hinzu. Heute setzt sich der Solarwald aus folgenden Bäumen zusammen: 7 Pinien (6,16 kWp; 56 Solarmodule) 5 Eichen (6,16 kWp; 56 Solarmodule) und 3 Tannen (5,83 kWp; 55 Solarmodule).

Aufbau der Solarbäume Drehkranz mit Steuerung
Aufbau der Solarbäume; Drehkranz mit Steuerung. Fotos: B. Immig
Ein Betonfundament von 2,8m x 2,8m x 1m pro Baum reicht aus, einen Rohrpfeiler (ca. 3 m) zu befestigen, der als Träger für das Drehkreuz dient. Die Fläche unterhalb des Solarblattwerks kann weiterhin landwirtschaftlich genutzt werden. Die Drehmechanik mit einem Durchmesser von 3 Metern trägt die Last der Modulbestückten Fläche von zirka 45 Quadratmetern. Die Nachführung erlaubt eine Drehung von 300 ° über den Horizont. Die Neigung der Modulflächen ist in Grenzen von 15 ° bis 70° möglich. Ein Drehstrom-Getriebemotor mit Kettenantrieb richtet die Modulflächen immer auf die optimale Ertragsposition aus. Die PV-Module wurden in 8 x 12 Meter lange Spezial-Profile seitlich eingeführt und arretiert. Eine zusätzliche Verschraubung des PV-Module war nicht erforderlich. Bolzenvernietet und gesichert verschraubte Winkelprofile an den Seiten schützen die Modulreihen gegen Diebstahl.

Internetadresse: www.solarwald.de
Autorin: Bettina Immig. Co-Autor: Christof Heymann. Redaktion Solarserver: Rolf Hug.

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