Projekt 24473/01

FLATCON Konzentrator-PV Demonstrator-Kraftwerk

Projektträger

Soitec Solar GmbH
Bötzinger Str. 31
79111 Freiburg
Telefon: 0761 / 214108-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projekts ist die Erprobung und Demonstration der FLATCON-Konzentrator-Technologie im Rahmen eines aus drei Einzelsystemen bestehenden Demonstrator-Kraftwerks in Freiburg. Die drei Systeme mit einer Größe von jeweils 4 kW werden im Kraftwerksverbund aufgebaut und vermessen. Damit können Betriebserfahrungen zu der unmittelbar vor der Markteinführung stehenden FLATCON Technologie gesammelt werden.
Bei der FLATCON Konzentrator-PV-Technologie wird direkte Sonnenstrahlung mittels Fresnel-Linsen fokussiert und mit Hilfe von speziell entwickelten hocheffizienten Solarzellen in Strom gewandelt.
Die FLATCON-Module werden auf so genannten Trackern zu Photovoltaik-Systemen verschaltet. Die Tracker dienen dazu, die Module zweiachsig der Sonne nachzuführen, wobei hohe Anforderungen an die Nachführgenauigkeit im Bereich zehntel Grad gestellt werden.
Das Grundkonzept des im Rahmen dieses Projektes angestrebten Konzentrator-Kraftwerks sieht vor, die Ansteuerung und Nachführung der drei Tracking-Systeme zentral, von einem Leitrechner aus zu überwachen. Auch die Messdatenerfassung der Einzelanlagen sowie die Aufarbeitung der Messdaten werden von diesem zentralen Leitrechner vorgenommen. Durch die geplante Vorgehensweise können die Erträge der drei Tracking-Systeme experimentell ausgewertet und es können Ursachen von Fehlern oder Mindererträgen untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie erste Phase des Projekts ist gekennzeichnet von der Fertigung der für den Aufbau der Systeme notwendigen Module (ca. 800 Stück). Während dessen wird simultan an der angestrebten Systementwick-lung, das heißt an der Erprobung von entwickelten Algorithmen zur Regelung und Steuerung, zur Ertragsoptimierung und zur Erkennung von Fehlern oder Mindererträgen für das angestrebte Konzentrator-Kraftwerk gearbeitet. Nach der Installation der Anlagen des Konzentrator-Kraftwerks am Standort beginnt die Monitoringphase. Zunächst wird die Messdatenerfassung vor Ort vorbereitet und installiert, so dass bis zum Ende des Projektes, zu den angestrebten Optimierungspunkten (Jahreswirkungsgrad bzw. ertrag) umfassende Messdaten gesammelt werden.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des Projektes wurde die FLATCON-Konzentrator-Technologie der Firma Concentrix in einem aus drei Einzelsystemen bestehenden 12 kW Demonstrator-Kraftwerk erprobt und demonstriert. Die drei Systeme wurden im Kraftwerksverbund aufgebaut und vermessen. Damit wurden wichtige Betriebserfahrungen für die Markteinführung der FLATCON Technologie gesammelt und Verbesserungen in der Konzeption und der Installation ermöglicht.
Das vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme entwickelte Grundkonzept des realisierten Konzentrator-Kraftwerks erlaubt die Ansteuerung und Nachführung der drei Tracking-Systeme zentral von einem PC aus zu überwachen. Auch die Messdatenerfassung der Einzelanlagen sowie die Aufarbeitung der Messdaten werden von diesem zentralen Leitrechner vorgenommen. Durch Internetanbindung kann das System fernüberwacht werden. Damit wurde in dieser Anlage eine erste Version der zukünftigen Kraftwerkleittechnologie für FLATCON Kraftwerke eingesetzt. Das Solar-Kraftwerk des hier vorgeschla-genen Projekts, bestehend aus drei Tracking-Systemen, stellt den ersten Verbund dieser Art dar. Bereits in der Installationsphase konnte die neue Modulgeneration eingeführt werden, so dass zwei der drei Systeme den in Kraftwerksprojekten eingesetzten Systemen gleichen. Von unabhängiger Seite wurde eine Einzelsystemleistung von 5,6 kW bestätigt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Anlagen wurden auf der Messe der EUPVSEC Konferenz 2007 in Mailand präsentiert. Im Rahmen dieser Konferenz wurden auch Ergebnisse Veröffentlicht: A. Hakenjos, J. Wüllner, H. Lerchenmüller
FIELD PERFORMANCE OF FLATCON® HIGH CONCENTRATION PHOTOVOLTAIC SYSTEMS, in Proceedings of the 22nd EUPVSEC 2007.


Fazit

Erstmals konnte das System umfassenden Tests und Untersuchungen unterzogen werden. Durch die gewonnenen Erkenntnisse sowie durch die in der Installationsphase gesammelte Erfahrung wurde es Concentrix ermöglicht, auch größere Kraftwerksprojekte in Angriff zu nehmen. Ein Kraftwerk mit einer Gesamtleistung von 0,5 MW befindet sich derzeit im Bau in Puertollano, Spanien.
Die hier beschriebene Pilotanlage wird weiterhin für Testzwecke in Betrieb bleiben. Ein Test eines Wech-selrichters neuerer Bauart schließt sich unmittelbar an. Es wurde eine wesentliche Beeinflussung der Systemleistung durch atmosphärisch bedingte Änderungen im Solarspektrum festgestellt. Dies bedarf weiterer Analyse, die im Rahmen eines umfangreichen Forschungsprojektes durchzuführen ist.