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Photovoltaik 2.0: Durch die Verlegung auf Kies ist bei den neuen Anlagen kein Eingriff in den Boden und damit auch kein Gutachten nötig. Da keine Untergrundkonstruktion im Boden verankert werden muss, können die Anlagen auch auf Mülldeponien angebracht werden. Bild: Peus-Testing
Bodenliegende PV-Anlagen

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Auf dem Boden geblieben

Text: Nicola Bauer für Peus-Testing
Photovoltaik macht sich ganz klein, um Kosten zu sparen. Die Rede ist von einer bodenliegenden PV-Anlage, die mehr Flächen nutzt, als herkömmliche Anlagen und dabei viele Vorteile mit sich bringt.

Der Boom bei Solaranlagen ist vorbei. Heute rechnen sich vor allem Freilandanlagen aufgrund der gesetzlichen Degression der EEG-Vergütungssätze kaum noch. Der Amortisationszeitraum liegt bereits bei über zehn Jahren und gewährleistet mit dem klassischen Anlagenbau keinen sicheren und langfristigen Betrieb mehr. Die PV-Branche muss sich deshalb etwas einfallen lassen. Peus-Testing hat daher eine Photovoltaik­anlage „PV 2.0“ entwickelt, deren Dünnschichtmodule rahmenlos und ohne Verschraubung auf dem Boden verlegt werden können.

Durch den Wegfall der Stahlkonstruktion findet die bodenliegende Anlage anders als herkömmliche Photovoltaik-Anlagen nach einer einfachen Aufbereitung des Untergrunds sowohl auf Mülldeponien als auch auf Brachland Platz.

Gleichzeitig können auf der gleichen Fläche mehr Solarmodule verlegt werden, da keine Mindestabstände zu beachten sind. Preisgünstige Dünnschicht-Glas-Module ohne Rahmen sparen Anschaffungskosten und auch die Instandhaltung wird günstiger, weil die Bodenpflege entfällt. Insgesamt sinken die Kosten um bis zu ein Drittel, während der Energieertrag um bis zu fünf Prozent steigt.

Die niedrigeren Kosten sind in erster Linie auf den Wegfall der Untergrundkonstruktion und den Modulrahmen zurückzuführen: Während herkömmliche PV-Anlagen aufgeständert und nach dem Anlegen der Trassen bei Schräglagen und der Verankerung der Stahlkonstruktion aufwendig montiert und befestigt werden müssen, kommt PV 2.0 gänzlich ohne eine derartige Konstruktion aus. Der Boden wird lediglich planiert und anschließend mit einer wasserdurchlässigen Folie versehen.

Konstruktion spart Kosten

Um die Module sauber und trocken anbringen zu können, wird darauf eine Kiesschicht aufgebracht. Aufgrund ihres Eigengewichts von etwa 16 kg ruhen die Dünnschichtmodule verlagerungssicher auf dem Boden und entsprechen in allen Befestigungsvarianten den Anforderungen an die Inbetriebnahme nach dem EEG 2012 und 2014, die eine feste Installation der Anlage verlangen.

Um die Rentabilität und die Belastbarkeit der Anlage bei Regen, Schnee oder einem Orkan zu beweisen, hat unter anderem das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung das Konzept unter die Lupe genommen. Es kam zu dem Ergebnis, dass Windgeschwindigkeiten bis 194 km/h (Orkan) keinen Einfluss auf horizontal freiliegende PV-Module haben, denn die Windgeschwindigkeit unmittelbar über einer umströmten Fläche ist aufgrund der Grenzschichttheorie (Einfluss von Reibung) gleich null.

Die einfache Verlegung der Module und der Wegfall des Festschraubens verstärkt den Preisvorteil der Dünnschichtmodule: Während eine konventionelle PV-Anlage dreimal mehr Montageaufwand erfordert und sich die Kosten auf etwa 1000 Euro/kWpeak belaufen, ist die PV 2.0 mit rund 700 Euro/kWpeak knapp ein Drittel günstiger. Auch der jährliche Grünschnitt und die Pflege der Anlage entfallen, da das angebrachte Unkrautvlies Samenbildung und Bewuchs verhindert und so den Aufwand für Betrieb und Wartung senkt.

Unwirtliche Flächen nutzen

Ein Nachteil der klassischen Freilandanlagen liegt nicht nur darin, dass die Aufstellung zeit-, kosten- und materialintensiv ist, sondern dass auch Pfähle benötigt werden, die in den Boden gerammt werden. Da sich beispielsweise auf einer Mülldeponie in circa 30 bis 60 cm Tiefe Folien befinden und die Pfähle bis zu 1,5 m in die Tiefe reichen, fällt ein Einsatz der normalen Anlagen auf diesem Gelände aus. Auch die Alternative, mit Aufbauten zu arbeiten, wäre sehr teuer.

Das Anbringen der PV-2.0-Anlagen hingegen stellt kein Problem dar und erschließt viele Flächen, die sonst schwer nutzbar sind. Gerade im Osten existieren viele Konversionsflächen, die oft mit chemischen Mitteln verunreinigt sind oder bei denen Bomben ihre Spuren hinterlassen haben. Auch Landwirte haben oft Brachland, das sich nicht anderweitig nutzen lässt. Dafür eignen sich die neuen Solaranlagen, da sie nicht in den Boden eingreifen, sondern ihn nur bedecken.

Aufgrund der einfachen Montage können die Landwirte die Module ohne Vorkenntnisse sogar selbst verlegen. Unproblematisch ist auch ein Einsatz neben Autobahnen oder entlang von Bahnlinien. Sollte das Gebiet eines Tages doch anderweitig genutzt werden müssen, so lassen sich die Module einfach einsammeln und auf einer anderen Fläche oder auf das Dach eines Gebäudes verlegen.

Hohe Energieausbeute, geringe Investition

Die Montage der neuen Anlagen wird zudem durch eine Anschlussbox zur Aufnahme von bis zu zehn Strings erleichtert. Pro String werden sowohl Strom als auch Spannung gemessen.

Peus hat die Elektronik und die Software, die jeden String in der Anlage auf der Gleichspannungsseite überwacht, selbst entwickelt. Ein High-Speed-DC-Monitoring vergleicht permanent alle Stränge miteinander. Weicht ein Strang von der Norm ab, erhält der Betreiber einen Alarm via E-Mail oder Smartphone. Alle Daten werden in einer Cloud gespeichert und können über eine App, den PC, E-Mail oder SMS jederzeit abgerufen werden.

2015 wird die Peus-Testing rund 50 MW umsetzen. Bedenkt man, dass die Dünnschichtmodule aufgrund der Kies-Unterkonstruktion – anders als eine Stahlkonstruktion, die nach etwa 20 Jahren zu rosten anfängt – sehr lange benutzt werden und durch die bodenparallele Lage pro Fläche mehr Ertrag erzielen, rechnet sich der Einsatz für Investoren. Wirtschaftlich sind Anlagen bereits ab 10 kWhpeak. Das entspricht einer Fläche von 200 m2. Da der Preis pro kWpeak bei 700 Euro liegt, amortisiert sich die Anlage bei einem Eigenverbrauchpreis von 12 Cent/kWh und einem Jahresertrag von rund 100 Euro/kWpeak nach etwa sieben Jahren.

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