Artikel aktualisiert am 21.03.2024
von Boris Stippe | ca: 10 Min. zu lesen

Nachführung und Nachführungssysteme

Wie richtet man die Solaranlage optimal zur Sonne aus?

Als Nachführung (auch Tracking-System) bezeichnet man die Bewegung von Solarmodulen oder Solarpaneelen, um sie immer optimal zur Sonne auszurichten und so die maximale Sonnenenergie zu ernten. Ein Nachführsystem kann automatisch oder manuell betrieben werden und ermöglicht eine höhere Energieausbeute als eine statische, nicht nachgeführte Solaranlage.

Automatisches Nachführsystem
Automatisches Nachführsystem (Bildquelle: jeson – stock.adobe.com)

Nachführung und Nachführsysteme im Bereich der Solarenergie beziehen sich auf die Möglichkeit, Solarpaneele oder Solarmodule automatisch oder manuell so zu bewegen, dass sie immer optimal zur Sonne ausgerichtet sind. Durch die Nachführung wird die Leistung von Solaranlagen verbessert, da sie immer direkt auf die Sonne ausgerichtet sind und dadurch mehr Sonnenenergie einfangen können.

Es gibt zwei Arten von Nachführsystemen: manuelle und automatische. Bei manuellen Systemen muss der Betreiber die Nachführung manuell vornehmen, indem er die Solarpaneele mit Hilfe von Verstellmechanismen in die gewünschte Position bringt. Automatische Nachführsysteme hingegen nutzen Sensoren, um den Stand der Sonne zu erkennen und die Solarpaneele entsprechend auszurichten. Diese Systeme sind in der Regel effizienter als manuelle Systeme, da sie kontinuierlich die optimale Ausrichtung der Solarpaneele gewährleisten können.

Durch den Einsatz von Nachführsystemen kann die Leistung von Solaranlagen um bis zu 40% gesteigert werden, insbesondere in Regionen mit geringer Sonneneinstrahlung oder bei Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Allerdings sind Nachführsysteme in der Regel teurer und aufwendiger zu installieren und zu warten als statische, nicht nachgeführte Solaranlagen.

Wie funktionieren Nachführsysteme für Solaranlagen?

Nachführsysteme für Solaranlagen sind Technologien, die dazu beitragen, die Effizienz der Energieerzeugung von Solaranlagen zu verbessern, indem sie die Solarpaneele oder Solarmodule immer optimal zur Sonne ausrichten. Solarmodule sind normalerweise fest in einer horizontalen Position montiert, wodurch sie die Sonneneinstrahlung während des Tages nicht optimal nutzen können. Ein Nachführsystem verfolgt den Stand der Sonne und richtet die Solarmodule so aus, dass sie immer direkt auf die Sonne gerichtet sind, um mehr Sonnenlicht einzufangen und mehr Energie zu erzeugen.

Es gibt zwei Arten von Nachführsystemen: manuelle und automatische Systeme. Bei manuellen Systemen muss der Betreiber die Nachführung manuell vornehmen, indem er die Solarpaneele mit Hilfe von Verstellmechanismen in die gewünschte Position bringt. Automatische Nachführsysteme hingegen nutzen Sensoren, um den Stand der Sonne zu erkennen und die Solarpaneele entsprechend auszurichten. Diese Systeme sind in der Regel effizienter als manuelle Systeme, da sie kontinuierlich die optimale Ausrichtung der Solarpaneele gewährleisten können.

Automatische Nachführsysteme sind mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die den Stand der Sonne erkennen und die Solarpaneele entsprechend ausrichten. Diese Sensoren können auf unterschiedliche Weise arbeiten, z.B. mit GPS, optischen Sensoren, Sonnensensoren oder einer Kombination aus mehreren Technologien. Die Sensoren messen den Sonnenstand und vergleichen ihn mit programmierten Werten, um die Solarmodule entsprechend auszurichten. Einige Nachführsysteme nutzen auch Wettervorhersagen und andere Umweltfaktoren, um die optimale Positionierung der Solarmodule zu bestimmen.

Einige Nachführsysteme verwenden auch Tracking-Technologie, um die Solarpaneele zu bewegen. Diese Tracker können eine oder zwei Achsen haben, wobei die einachsigen Tracker die Solarpaneele entweder in Ost-West- oder Nord-Süd-Richtung bewegen, während die zweiachsigen Tracker beide Bewegungen ermöglichen. Nachführsysteme können linear oder rotierend sein und verwenden in der Regel Elektromotoren oder hydraulische Antriebe, um die Solarmodule zu bewegen.

Welche Vorteile bieten Tracking-Systeme gegenüber statischen Solaranlagen?

Tracking-Systeme für Solaranlagen bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber statischen Solaranlagen. Durch die kontinuierliche Ausrichtung der Solarpaneele auf die Sonne kann eine höhere Energieausbeute erzielt werden, was zu einer höheren Effizienz und einem höheren Ertrag führt. Im Folgenden werden einige der wichtigsten Vorteile nachgeführter Systeme im Vergleich zu statischen Solaranlagen näher erläutert.

  • Höhere Energieausbeute: Nachführsysteme können die Energieausbeute von Solaranlagen um bis zu 40% erhöhen, indem sie die Solarpaneele immer optimal zur Sonne ausrichten. Dies ist besonders vorteilhaft in Regionen mit geringerer Sonneneinstrahlung oder bei Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.
  • Bessere Leistung bei diffuser Strahlung: Nachgeführte Systeme können auch bei diffuser Sonneneinstrahlung besser arbeiten als statische Solaranlagen. Da die Nachführung dazu beiträgt, die Solarpaneele immer direkt auf die Sonne auszurichten, können sie auch bei bewölktem Himmel oder in den frühen Morgen- und späten Abendstunden mehr Sonnenenergie einfangen.
  • Weniger Platzbedarf: Nachführsysteme können auch auf kleineren Flächen installiert werden, da sie mehr Energie pro Flächeneinheit erzeugen können als statische Solaranlagen. Dies kann insbesondere in städtischen Gebieten oder auf Gebäudedächern von Vorteil sein.
  • Flexibilität: Nachführsysteme können sich auch an geografische und klimatische Bedingungen anpassen, da sie in der Regel mit Sensoren und Trackern ausgestattet sind, die den Lauf der Sonne verfolgen und die Solarpaneele entsprechend ausrichten. Das bedeutet, dass sie in verschiedenen Breitengraden und unter verschiedenen klimatischen Bedingungen eingesetzt werden können.
  • Umweltfreundlichkeit: Da nachgeführte Systeme eine höhere Energieproduktion pro Flächeneinheit aufweisen, können sie dazu beitragen, den ökologischen Fußabdruck von Solaranlagen zu reduzieren. Durch die Reduzierung der benötigten Fläche kann auch der Verlust von Lebensräumen und die Versiegelung von Flächen minimiert werden.

Allerdings ist zu beachten, dass nachgeführte Systeme in der Regel teurer und aufwendiger zu installieren und zu warten sind als statische Solaranlagen. Außerdem sind sie anfälliger für witterungsbedingte Schäden und können im Laufe der Zeit stärker verschleißen.

Wie viel mehr Energie kann eine Solaranlage durch den Einsatz von Nachführsystemen produzieren?

Die zusätzliche Energie, die eine Solaranlage durch den Einsatz von Nachführsystemen erzeugen kann, hängt von verschiedenen Faktoren wie der geografischen Lage, den Wetterbedingungen und der Art des Nachführsystems ab. In der Regel kann jedoch mit einem Energiezuwachs von ca. 20-30% bei einem einachsigen Nachführsystem und bis zu 40% bei einem zweiachsigen Nachführsystem gerechnet werden.

  • Einachsiges Nachführsystem: Ein einachsiges Nachführsystem bewegt die Solarpaneele entweder in Ost-West- oder Nord-Süd-Richtung und folgt damit nur einer Achse der Sonnenbewegung. Eine Studie des National Renewable Energy Laboratory in den USA hat gezeigt, dass ein einachsiges Nachführsystem den Energieertrag im Vergleich zu statischen Systemen um durchschnittlich 27 % steigern kann. Die Ergebnisse sind jedoch von Standort zu Standort unterschiedlich und können je nach Breitengrad, Wetter und Sonnenstand variieren.
  • Zweiachsiges Nachführsystem: Ein zweiachsiges Nachführsystem verfolgt die Bewegung der Sonne sowohl in Ost-West- als auch in Nord-Süd-Richtung und ermöglicht so eine genauere Ausrichtung der Solarpaneele auf die Sonne. Eine Studie der Sandia National Laboratories in den USA hat gezeigt, dass ein zweiachsiges Nachführsystem den Energieertrag im Vergleich zu statischen Systemen um durchschnittlich 39 % steigern kann.

Allerdings ist zu beachten, dass die zusätzliche Energieerzeugung durch Nachführsysteme mit höheren Kosten verbunden ist, da sie zusätzliche Komponenten wie Sensoren, Motoren und Regler benötigen. Sie können auch anfälliger für Schäden durch Witterungseinflüsse oder mechanischen Verschleiß sein, was die Wartungskosten erhöhen kann. In einigen Fällen kann die zusätzliche Energieerzeugung durch Nachführsysteme die höheren Kosten und den zusätzlichen Aufwand rechtfertigen, insbesondere in Regionen mit geringer Sonneneinstrahlung oder bei begrenztem Platzangebot.

Sind Tracking-Systeme für Solaranlagen wirtschaftlich oder nur für große Anlagen sinnvoll?

Die Wirtschaftlichkeit von Tracking-Systemen für Solaranlagen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Größe der Anlage, dem geografischen Standort, dem Strompreis und den Kosten für die Installation und Wartung des Nachführsystems. Im Allgemeinen sind Solar-Nachführsysteme teurer und aufwendiger zu installieren und zu warten als statische Systeme, da sie zusätzliche Komponenten wie Sensoren, Motoren und Steuerungen benötigen. Es ist daher wichtig, sorgfältig abzuwägen, ob sich die zusätzlichen Kosten und der Aufwand für ein Nachführsystem in Bezug auf die zu erwartende Ertragssteigerung rechnen.

Für kleine Solaranlagen sind Nachführsysteme in der Regel nicht wirtschaftlich, da die zusätzliche Energieproduktion möglicherweise nicht ausreicht, um die höheren Kosten zu rechtfertigen. Nachführsysteme lohnen sich in der Regel eher für größere Solaranlagen mit einer Leistung von mehr als 100 kWp. Bei solchen Anlagen können Nachführsysteme eine höhere Energieproduktion pro Flächeneinheit und eine bessere Wirtschaftlichkeit ermöglichen.

Auch der Standort der Solaranlage ist ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung für oder gegen ein Nachführsystem. In Regionen mit höherer Sonneneinstrahlung ist der zusätzliche Energieertrag durch ein Nachführsystem in der Regel geringer als in Regionen mit geringerer Sonneneinstrahlung. Daher können Nachführsysteme in Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung weniger wirtschaftlich sein als in Regionen mit geringerer Sonneneinstrahlung.

Ein weiterer Faktor, der die Wirtschaftlichkeit von Nachführsystemen beeinflusst, ist der Strompreis. Je höher der Strompreis, desto schneller amortisieren sich die Mehrkosten für ein Nachführsystem. Daher können sich Nachführsysteme in Ländern oder Regionen mit hohen Strompreisen schneller amortisieren als in Ländern mit niedrigeren Strompreisen.

Was kosten Nachführsysteme für Solaranlagen und wie lange dauert die Installation?

Die Kosten von Nachführsystemen für Solaranlagen hängen von verschiedenen Faktoren wie der Größe der Anlage, der Art des Nachführsystems, dem Standort und den Installationskosten ab. In der Regel sind Nachführsysteme teurer als statische Solaranlagen, da sie zusätzliche Komponenten wie Sensoren, Motoren und Controller benötigen. Die Kosten können je nach Art des Nachführsystems stark variieren. Beispielsweise kann ein einachsiges Nachführsystem zwischen 5% und 10% mehr kosten als ein statisches System, während ein zweiachsiges Nachführsystem bis zu 40% mehr kosten kann.

Die Installationszeit für ein Nachführsystem hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe der Anlage, der Art des Nachführsystems und dem Standort. Die Installation eines Nachführsystems kann aufgrund der zusätzlichen Komponenten und Verkabelung länger dauern als die Installation einer statischen Solaranlage. In der Regel dauert die Installation eines einachsigen Nachführsystems einige Tage bis eine Woche, während die Installation eines zweiachsigen Nachführsystems je nach Größe der Anlage und Standort mehrere Wochen oder sogar Monate dauern kann.

Es ist auch zu beachten, dass die Kosten und die Installationszeit von Land zu Land und von Region zu Region unterschiedlich sein können. In Ländern oder Regionen mit höheren Lohnkosten und strengeren Vorschriften können die Installationskosten höher sein als in Ländern mit niedrigeren Lohnkosten und weniger strengen Vorschriften. Daher ist es wichtig, die Kosten und die Installationszeit sorgfältig zu prüfen, bevor man sich für ein Nachführsystem entscheidet.

Es ist auch wichtig, die langfristigen Wartungskosten von Nachführsystemen zu berücksichtigen. Da Nachführsysteme über zusätzliche Komponenten und bewegliche Teile verfügen, sind sie anfälliger für Verschleiß und müssen unter Umständen häufiger gewartet werden als statische Solaranlagen. Daher ist es wichtig, die Wartungskosten in die Gesamtkostenrechnung einzubeziehen.

Fazit

Nachführsysteme sind Technologien, die dazu beitragen, die Effizienz der Energieerzeugung von Solaranlagen zu verbessern, indem sie die Solarpaneele oder Solarmodule immer optimal zur Sonne ausrichten. Es gibt zwei Arten von Nachführsystemen: manuelle und automatische. Nachführsysteme können die Energieausbeute von Solaranlagen um bis zu 40% erhöhen, insbesondere in Regionen mit geringer Sonneneinstrahlung oder bei Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Allerdings sind Nachführsysteme in der Regel teurer und aufwendiger zu installieren und zu warten als statische Solaranlagen. Die zusätzliche Energie, die eine Solaranlage durch den Einsatz von Nachführsystemen erzeugen kann, hängt von verschiedenen Faktoren wie der geografischen Lage, den Wetterbedingungen und der Art des Nachführsystems ab. Die Wirtschaftlichkeit von Nachführsystemen für Solaranlagen hängt von verschiedenen Faktoren wie der Größe der Anlage, dem geografischen Standort, dem Strompreis und den Kosten für die Installation und Wartung des Nachführsystems ab. Generell sind Nachführsysteme für größere Anlagen in Regionen mit geringerer Sonneneinstrahlung und höheren Strompreisen wirtschaftlicher. Für kleinere Anlagen oder Anlagen in Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung können Nachführsysteme weniger wirtschaftlich sein.

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