Auslegung und Konstruktion einer einachsig nachgeführten Photovoltaik Anlage

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Auslegung und Konstruktion einer einachsig nachgeführten Photovoltaik - Anlage mit anschließender Installation der Pilotanlage in A- 6444 Längenfeld. Dabei war das vorrangige Ziel herauszufinden, wie sich einachsig nachgeführte Photovoltaik - Anlagen im Alpenraum verhalten, welche Ertragssteigerungen sich durch eine einachsige Nachführung gegenüber starren Photovoltaik - Anlagen erzielen lassen und ob sich einachsig nachgeführte Photovoltaik - Anlagen wirtschaftlich im Alpenraum betreiben lassen. Für die statische Auslegung der einachsig nachgeführte Photovoltaik - Anlage wurden unterschiedliche Lastannahmen wie Wind, Schnee sowie eine Kombination aus beiden Lastfällen angenommen. Für die Berechnung der Schneelasten wurde ein 50 jähriges Ereignis für den Standort Längenfeld herangezogen. Die Auslegung auf Wind wurde mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 60 km/h angenommen und gemäß ÖNORMEN1991-1-4 berechnet. Anschließend an die Berechnung und Konstruktion der Anlage wurden die einzelnen Komponenten wie Antrieb, Lagerungen, Photovoltaikmodule, Wechselrichter und Stahlbau anhand der festgelegten Kriterien bestimmt. Am Schluss wurden die unterschiedlichen Modellansätze miteinander verglichen und ausgewertet. Als Erstes wurde ein Leistungsvergleich der unterschiedlichen Ausrichtungen, Nord / Süd, Ost /West und fix montierte Anlage, an den Standorten Längenfeld und Calama, Atacamawüste durchgeführt. Im nächsten Schritt wurde eine Wirtschaftlichkeitsberechnung anhand der Kapitalwertmethode der Nord / Süd und Ost /West Ausrichtung an beiden Standorten durchgeführt. Ein Wirtschaftlickeitsvergleich mit fix montierten Anlagen wurde nicht erstellt, da sich die Herstellungskosten einer solchen Anlage deutlich von einer einachsig nachgeführten Anlage unterscheiden.

This thesis deals with the design and construction of a single-axis tracking photovoltaic system with subsequent installation of the pilot system in A- 6444 Längenfeld. The primary objective is to find out how single - axis tracked photovoltaic systems behave in the Alpine region, what yield increases can be achieved by single - axis tracking compared to rigid photovoltaic systems and whether single - axis tracked photovoltaic systems can be operated economically in the Alpine region. Different load assumptions such as wind, snow and a combination of both load cases are assumed for the static design of the single - axis tracking photovoltaic system. A 50 - year event for the Längenfeld site is used to calculate the snow loads. The design for wind was assumed with windspeeds of up to 60 km/h and calculated in accordance with ÖNORMEN1991-1-4. Following the calculation and design of the system, the individual components such as drive, bearings, photovoltaic modules, inverters and steel construction are evaluated and determined on the basis of the defined criteria. Finally, the different model approaches are compared and evaluated. The first step was to compare the performance of the different orientations, north / south, east /west and fixed installation at the Längenfeld and Calama, Atacama Desert sites. Next, an economic efficiency calculation was carried out using the net present value method for north / south and east /west orientation at both locations. An economic efficiency comparison with the fixed - mounted systems was not carried out, as the manufacturing costs of such a system differ significantly from a single - axis tracking system.