Industrie

Immer der Sonne nach

SolFocus in Kalifornien erzeugt erneuerbare Energie mit hoch­modernen, zuverlässigen Solarmodulen

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Fakten

SKF im Solarsektor
SolFocus ist der erste Kunde, der den Aktuator in seine CPV-Systeme integriert hat. Der SKF CASD-60 ist ein Linear­antrieb komplett mit Getriebe, Motor, Lagern, Schmierung, Dichtungen, Endlagenschaltern, Hall-Gebern und einer Leiterplatte.  Der SKF Aktuatorist von einem versiegelten Gehäuse umgeben, das auch unter extremen Bedingungen, sogar bei Windgeschwindigkeiten von über 160 Kilometern pro Stunde, das System schützt und eine optimale Leistung sicherstellt.  Als Plug-and-Play-Lösung lässt sich der Linearantrieb schnell installieren und erfordert keine Betriebsunterbrechungen für Ersatzteilaustausch oder Nachschmierarbeiten. Damit Kunden wie Sol­Focus ihren Bedarf an Nachführsystemen unter einem Dach decken können, will SKF auch andere mechanische Systeme für CPV-Module wie etwa Drehantriebe anbieten.

Ansprechpartner Verkauf

Mahdi Sebti, Mahdi.Sebti@skf.com

Moderne Solartechnik ist das Ergebnis kleiner Verbesserungen an den richtigen Stellen. Nehmen Sie etwa die konzentrierenden Photovoltaik-Solarzellen (CPV) von SolFocus. Das in San Jose, einem Innovationszentrum im Herzen des Silicon Valley, angesiedelte Unternehmen baut rechteckige Module mit Solarzellen, die jeweils einen Chip von der Größe eines Fingernagels enthalten. Die Sonnenstrahlen treffen zunächst auf einen größeren Primärspiegel auf dem Grund der Solarzelle und werden von dort auf einen kleineren Sekundärspiegel reflektiert, der sie weiter verdichtet und an ein optisches System schickt, das genau einen Quadratzentimeter in der Mittel der Zelle einnimmt.

Mit dieser Konstruktion kann SolFocus die Sonnenstrahlung um das 650-fache konzentrieren und Solarenergie doppelt so effizient wie mit einem herkömmlichen dachmontierten PV-Modul erzeugen. Es gibt jedoch einen Haken, wie Steffen Jensen, Leiter Systemtechnik bei SolFocus, einräumt: „Mit einem CPV-System deckt man nur einen kleinen Teil des Himmels ab. Deshalb ist es wichtig, dass die Anlage dem Verlauf der Sonne vom Aufgang bis zum Untergang folgt.“

Und dafür benötigt man Aktuatoren. Wer direkt neben einem SolFocus-System steht, kann sehen, wie das aus 4×7 Zellen bestehende Modul zur Maximierung der Ausbeute ständig seine Position verändert, das heißt nach oben oder unten kippt beziehungsweise nach rechts oder links schwenkt. Wie ein Roboter-Ballet, das nach seiner eigenen Melodie tanzt, wird jedes CPV-Modul von einem Linear- und einem Drehantrieb auf der Rückseite gesteuert, die dafür sorgen, dass das Modul innerhalb von 0,1 Grad zu den einfallenden Sonnenstrahlen ausgerichtet bleibt. Herkömmliche PV-Module benötigen ein solches Nachführsystem nicht, weil sie über ein breiteres Spektrum (ein bis drei Grad) der Ausrichtung optimale Effizienz aufweisen. CPV-Module sind jedoch wesentlich komplexere Installationen mit einer erheblich höheren Effizienz (29 Prozent) im Verhältnis zu ihrer Fläche.

SolFocus gehört zu den Marktführern auf dem Gebiet der konzentrierten Photovoltaik. Das 2005 gegründete Unternehmen lancierte im Januar 2006 seine ersten Prototypen und hat inzwischen bereits die dritte Generation von CPV-Modulen eingeführt. Das neueste Modell ist eine Anordnung von 4×9 Zellen in einem Modul.  Das Verfahren besitzt das Potenzial, Sonnenenergie mit nur einem Tausendstel des Solarzellenmaterials auszubeuten, das für traditionelle PV-Module aufgebracht werden muss.

Hinzu kommt, dass 97 Prozent des in Sol­Focus-Modulen verarbeiteten Glas- und Aluminiummaterials recycelbar ist, was den ökologischen Fußabdruck dieser Technologie weiter reduziert. Die Kapazität der nach dem Baukastenprinzip konzipierten CPV-Parks reicht von einigen Hundert Kilowatt bis über 50 Megawatt. SolFocus-Systeme sind weltweit bereits in 13 Ländern im Einsatz, von den USA (in Kona auf Hawaii sowie in Kalifornien und in Colorado) über Kreta bis nach Saudi-Arabien, Malaysia und Australien.

Die meisten CPV-Anlagen befinden sich an entlegenen Orten, die regelmäßige Instandhaltungseinsätze zur lästigen Pflicht machen. Eine falsche Ausrichtung der Module aufgrund mangelhafter Nachführung oder, was noch schlimmer ist, aufgrund von Stillständen wegen Reparaturen an den mechanischen Teilen kann kostspielig werden.

SKF beliefert SolFocus mit einem kundenspezifischen Linearantrieb, der die Position des Moduls kontinuierlich korrigiert und an den Verlauf der Sonne anpasst. Der Aktuator ist geschmiert, versiegelt und für einen langfristigen Betrieb ausgelegt. Damit ist ein Zuverlässigkeitsproblem gelöst. „Wir haben uns für den SKF Aktuator entschieden, weil er leicht zu montieren, zuverlässig, auch bei starkem Wind stabil und für die Dauer von 20 Jahren wartungsfrei ist. Gerade der letzte Punkt ist besonders wichtig“, betont Jensen. „SKF steuerte das Knowhow bei, das uns die Möglichkeit bot, ein besseres Produkt schneller zu entwickeln und zu fertigen.“ SolFocus testet zurzeit insgesamt 15 mit dem neuen SKF Linearantrieb ausgestattete Module in Innen- und Außenanlagen. Weitere 30 bis 40 Module sind auf dem Weg.

Robert Legendre, Präsident und Geschäftsführer von SolFocus, sieht die Entwicklungsarbeit im Zusammenhang mit dem neuen Linearantrieb als Beginn einer strategischen Partnerschaft. „Der Preisdruck in der Solarindustrie ist groß“, kommentiert er. „CPV ist in punkto Zuverlässigkeit und Leistung wettbewerbsfähig, aber wir müssen die Kosten weiter nach unten bringen. Ein wartungsfreies System zu haben, wirkt sich auf die gesamte Wertschöpfungskette aus. Deshalb freuen wir uns, mit SKF  zusammenzuarbeiten, um auch andere Lösungen in unsere Produkte zu integrieren.“

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