Leistungsunterschiede zwischen Boden-PV-Montagesystem und Tracking-Bracket-System

Eigenschaften der Energieerzeugung

Bodenmontiert Photovoltaiksysteme mit fester Neigung weisen in Regionen mittlerer Breite typischerweise einen um 10–30 % geringeren jährlichen Energieertrag im Vergleich zu einachsigen Nachführsystemen auf. Der Leistungsunterschied variiert je nach geografischem Standort, wobei Trackingsysteme in Gebieten mit hoher direkter Normalstrahlung (DNI) größere Vorteile zeigen. Zweiachsige Trackingsysteme bieten geringfügige zusätzliche Gewinne von 5–8 % gegenüber einachsigen Systemen, allerdings muss dieser Vorteil gegen die erhöhte Komplexität abgewogen werden.

Geografische Leistungsschwankungen

In Breitengraden unter 30° erreichen einachsige Tracker typischerweise eine 15–20 % höhere Energieproduktion als Systeme mit fester Neigung. Zwischen dem 30. und 40. Breitengrad erhöht sich dieser Vorteil auf 20 bis 25 %. Oberhalb des 40. Breitengrads kann der Unterschied aufgrund des geringeren Höhenwinkels der Sonne 25–30 % betragen. Küstenregionen mit häufiger Wolkendecke weisen geringere Tracking-Vorteile auf, manchmal sogar nur 8–12 % Verbesserung gegenüber festen Systemen.

Systemzuverlässigkeit und Wartung

Montagesysteme mit fester Neigung weisen einfachere mechanische Konstruktionen mit weniger beweglichen Teilen auf, was zu einer mittleren Ausfallzeit (Mean Time Between Failures, MTBF) von mehr als 25 Jahren führt. Trackingsysteme enthalten 12–18 mechanische Komponenten, darunter Motoren, Getriebe und Steuerungssysteme, die in der Regel alle 3–5 Jahre gewartet werden müssen. Die jährlichen Wartungskosten für Ortungssysteme sind in der Regel zwei- bis dreimal höher als für Festinstallationen.

Überlegungen zur Struktur und Installation

Systeme mit fester Neigung erfordern 25–40 % mehr Landfläche pro Megawatt, um eine Verschattung zwischen den Reihen zu verhindern. Trackingsysteme benötigen eine präzise Nivellierung innerhalb einer Toleranz von 0,5° und zusätzliche elektrische Infrastruktur für Antriebsmechanismen. Der Windwiderstand unterscheidet sich erheblich – feste Systeme können bei richtiger Konstruktion Windgeschwindigkeiten von 150 km/h standhalten, während Nachführsysteme häufig Verstaupositionen bei Windgeschwindigkeiten über 80 km/h erfordern.

Finanzielle Leistungskennzahlen

Der Vergleich der Stromgestehungskosten (LCOE) hängt stark von den örtlichen Gegebenheiten ab. Tracking-Systeme zeigen eine bessere Wirtschaftlichkeit in Regionen mit Strompreisen über 0,12 $/kWh und einem DNI von mehr als 5 kWh/m²/Tag. Systeme mit fester Neigung erweisen sich häufig in Gebieten mit geringerer Einstrahlung oder minimalen Grundstückskosten als kostengünstiger. Die Amortisationszeit für Tracking-Systemprämien liegt an günstigen Standorten typischerweise zwischen 4 und 7 Jahren.

Betriebsmerkmale

Systeme mit fester Neigung arbeiten mit vernachlässigbaren parasitären Lasten, während Trackingsysteme 0,5–1,5 % der erzeugten Energie für Bewegung und Steuerung verbrauchen. Der Schneeabwurf erfolgt bei Trackingsystemen durch Positionsanpassungen effektiver, wohingegen feste Systeme in Regionen mit starkem Schneefall möglicherweise eine manuelle Räumung erfordern. Die Verschmutzungsraten variieren je nach Technologie, wobei Trackingsysteme aufgrund sich ändernder Plattenwinkel manchmal unterschiedlich Staub ansammeln.

Faktoren für die Technologieauswahl

Zu den wichtigsten Entscheidungsparametern gehören die Qualität der Solarressourcen (DNI/WHI-Verhältnis), die Landverfügbarkeit, die lokalen Arbeitskosten für die Wartung und die Anforderungen an die Netzverbindung. Tracking-Systeme funktionieren in Gebieten mit konstant klarem Himmel besser, während Systeme mit fester Neigung in häufig bewölkten Klimazonen vorzuziehen sein können. Finanzielle Anreize und Tarifstrukturen beeinflussen die optimale Wahl oft ebenso wie technische Überlegungen.

Vergleich der Umweltauswirkungen

Tracking-Systeme erfordern 15–20 % mehr Stahl und Aluminium pro installiertem Watt, was die graue Energie erhöht. Ihre höhere Energieabgabe gleicht diesen Nachteil jedoch normalerweise innerhalb von 1–2 Betriebsjahren aus. Landnutzungseffizienz begünstigt Tracking-Systeme, die bei gleicher Jahresproduktion etwa 20–30 % weniger Fläche benötigen. Beide Systeme weisen für die Hauptkomponenten ähnliche Recyclingfähigkeitsprofile am Ende ihrer Lebensdauer auf.

Neue Hybridlösungen

Saisonale Neigungsanpassungssysteme stellen einen Zwischenansatz dar und bieten eine jährliche Ertragsverbesserung von 8–10 % gegenüber festen Systemen bei minimaler zusätzlicher Komplexität. Einige neuere Designs kombinieren die Zuverlässigkeit einer festen Neigung mit teilweisen Spurführungsvorteilen durch optimierte Reihenabstände und bifaziale Modulkonfigurationen. Diese Hybridlösungen können in bestimmten Klimazonen zu sinnvollen Alternativen werden.

Zukünftige Entwicklungstrends

Verbesserungen der Systemzuverlässigkeit durch bürstenlose Gleichstrommotoren und Halbleitersteuerungen könnten die Wartungskosten senken. Gleichzeitig können Innovationen mit fester Neigung wie bifaziale Module mit optimiertem Bodenreflexionsvermögen die Lücke bei der Energieausbeute verringern. Fortschrittliche Steuerungsalgorithmen, die Wettervorhersagedaten verwenden, können die Leistung des Trackingsystems bei wechselnden Wolkenbedingungen verbessern.

Entscheidungsrahmen für Projektentwickler

Eine umfassende Bewertung sollte den Energieertrag anhand lokaler Wettermuster einschließlich der Variabilität der Wolkendecke modellieren. Die Finanzanalyse muss die prognostizierten Betriebs- und Wartungskosten über die Projektlaufzeit hinweg berücksichtigen und dabei die lokalen Arbeitskosten und die Teileverfügbarkeit berücksichtigen. Standortspezifische Faktoren wie Bodenbedingungen, Windmuster und seismische Aktivität können letztendlich die am besten geeignete Technologiewahl bestimmen.