Immer der Sonne nach

GETRIEBE – Eigens entwickelte Flachgetriebe ermöglichen die effiziente Nutzung der Sonnenenergie. Die robuste Bauweise gewährleistet einen jahrzehntelangen Betrieb.

20. Juni 2008

Das Licht der Sonne liefert eine Energiemenge auf die Erdoberfläche, die den Primärenergiebedarf der Menschheit zehntausendmal decken könnte. Damit ist die Sonne eine der Energiequellen der Zukunft, die den weltweiten Bedarf künftig unabhängig von fossilen und nuklearen Energieträgern decken werden.

Nutzen lässt sich die Sonnenenergie beispielsweise mithilfe der Photovoltaik, bei der die Strahlungsenergie der Sonne mittels Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt wird. Privatleute installieren solche Anlagen üblicherweise fest auf die Sonnenseite ihrer Haus- oder Scheunendächer und erzeugen so beträchtliche Mengen an umweltfreundlichem Solarstrom. Noch effizienter arbeiten jedoch Solarkraftwerke: Hier sind die Photovoltaik-Module häufig auf elektrisch betriebenen Nachführsystemen montiert, welche die Module stets optimal nach dem jeweiligen Sonnenstand ausrichten und so den Energieertrag im Vergleich zu starren Systemen noch einmal um etwa 30 bis 40 Prozent steigern.

EFFIZIENT STATT TEUER

Ein Nachteil derartiger Solarkraftwerke sind jedoch die höheren Anschaffungs-, Betriebs- und Wartungskosten für das Nachführsystem. Um diese Kosten möglichst gering zu halten, achten die Hersteller bei der Entwicklung und Konstruktion der Nachführsysteme besonders auf den Hauptantrieb. Dieser hat die Aufgabe, im Zusammenspiel mit einer Steuerung die Ausrichtung der Solarmodule dem aktuellen Stand der Sonne stets so nachzuführen, dass das Sonnenlicht senkrecht auf die Solarzellen trifft. Dies geschieht je nach System im Abstand von fünf bis 15 Minuten, wobei der Motor jeweils nur wenige Sekunden lang betrieben wird.

Mehrere Hersteller von Nachführsystemen nutzen hierfür den Flachgetriebemotor F105- Solar des Motorenherstellers Heidolph Elektro aus Kelheim in Bayern. Dieser robuste Getriebemotor wurde speziell für den Einsatz bei solchen Nachführsystemen entwickelt und eignet sich sowohl für Einsäulen- Tracker zum Anbau an Drehwerke als auch für Großmodul- Trackersysteme. Die verschiedenen Mitglieder der Getriebefamilie bieten jede denkbare Übersetzung zwischen 47,2:1 und 995:1 und ermöglichen so eine passende Lösung für jedes Nachführsystem. Je nach Spannungsversorgung und Steuerung werden die Flachgetriebe mit Drehstrom-, Wechselstrom-, EC- oder Gleichstrommotoren von Heidolph kombiniert.

20 JAHRE WARTUNGSFREI

Den Betreibern von Solarparks bietet das vierstufige Flachgetriebe zahlreiche Vorteile. So legten die bayerischen Antriebsspezialisten beispielsweise durch die Auswahl spezieller Bauteile und Schmierstoffe den Gesamtantrieb einen wartungsfreien Betrieb von 20 Jahren aus, sodass für den Hauptantrieb keinerlei Wartungskosten entstehen. Durch den hohen Wirkungsgrad von 90 Prozent bleiben zudem die Betriebskosten äußerst gering. Zur Montage des Antriebs wird der Flachgetriebemotor mittels vier Befestigungsschrauben direkt an den Tracker bzw. an das Drehwerk montiert.

HART IM NEHMEN

Entscheidend für eine Standzeit von 20 Jahren und mehr im permanenten Betrieb im Freien ist auch die Robustheit gegenüber besonderen Belastungen wie Stürme oder extreme Temperaturen, schließlich wird das Antriebssystem meist direkt an das Nachführsystem angebaut und ist somit der Witterung unmittelbar ausgesetzt. Das zulässige Drehmoment bis 230 Newtonmeter auch bei Umgebungstemperaturen von –20 bis +60 Grad Celsius ermöglicht jedoch auch bei höheren Windgeschwindigkeiten eine Nachführung der Solarzellen, bevor die Einheit in Sturmposition gefahren werden muss. Groß zügig dimensionierte Lager an der Abtriebswelle ertragen dar über hinaus eine hohe Radialkraft bis zu 7.000 Newton.

Die Resistenz der Flachgetriebe gegenüber salzhaltiger Luft, abrasivem Sand sowie einer Luftfeuchtigkeit bis zu 95 Prozent ermöglicht einen problemlosen Einsatz in den sonnigen Ländern der Subtropen und Tropen. Die spezielle Motorwicklung gewährleistet einen normalen Betrieb auch bei extremen Spannungsschwankungen.

Durch die Integration aller üblichen Anbauteile bietet der Getriebemotor die Schutzart IP65. So wird beispielsweise der Klemmenkasten bereits in das Getriebegehäuse mit eingegossen; in diesen Klemmenkasten können dann bei Bedarf auch der Bremsgleichrichter oder der Motorkondensator integriert werden. Kabelverschraubungen aus Metall oder Kunststoff sowie das geschlossene Aluminium-Druckgusstopfgehäuse machen aufwendige Abdichtungsmaßnahschädigungen am Tracker-System kommt. Die nötigen Bremslitzen werden intern in den Klemmenkasten geführt und gegebenenfalls mit dem Bremsgleichrichter verschaltet. Stefan Kitschke, Kathrin Schwägerl, Heidolph Elektromen überflüssig. Die Kühlung erfolgt ohne zusätzlichen Lüfter mittels Konvektion.

Eine optional in das Motorgehäuse eingebaute Bremse mit speziellen Bremsbelägen erlaubt zahlreiche Bremszyklen. Das Bremsmoment wurde so ausgelegt, dass die Bremse bei extremen externen Einflüssen löst, bevor es zu mechanischen Beschädigungen am Tracker-System kommt. Die nötigen Bremslitzen werden intern in den Klemmenkasten geführt und gegebenenfalls mit dem Bremsgleichrichter verschaltet.

Stefan Kitschke, Kathrin Schwägerl, Heidolph Elektro

Erschienen in Ausgabe: 04/2008