Sturmsicheres automatisches Einachs-Nachführsystem mit Stellfunktion

PRODUKTOVERSICHT

Wind ist das einzige größte strukturelle Risiko für einachsig verfolgende Systeme. Eine 50-MW-Verfolgeranlage stellt bei steilen Modulwinkeln etwa 250.000 m² ‚Segelfläche‘ dar – vergleichbar mit der seitlichen Oberfläche eines 40-stöckigen Gebäudes. Überschreiten die Windgeschwindigkeiten die für den Verfolger ausgelegte Betriebsgrenze, kann es zu unkontrollierter Reihenbewegung kommen, was zu Modulglasbruch, Beulen des Drehrohrs, Ausfall der Zahnradverzahnung des Antriebs sowie einer sich ausbreitenden Reihenkollaps führen kann.

Das sturmsichere automatische Einziehsystem für einachsige Verfolger ist für Regionen konzipiert, in denen extreme Windereignisse eine Konstruktionsbedingung und keine Randbedingung darstellen. Sobald das ortseigene Anemometer eine Windgeschwindigkeit von mehr als 25 m/s erfasst, drehen sich alle Verfolgerreihen innerhalb von weniger als zwei Minuten automatisch in die flache 0°-Einziehposition – wodurch die dem Wind ausgesetzte Fläche minimiert und die strukturellen Lasten im Vergleich zur maximal geneigten Betriebsposition um 60–70 % reduziert werden.

Was dieses System sturmbewertet macht – und nicht nur ‚mit Wind-Einziehung‘:

Redundante Windgeschwindigkeitsmessung: Zwei Anemometer an gegenüberliegenden Seiten der Anlage mit unabhängigen Stromversorgungen; falls eines ausfällt, löst das zweite unabhängig die Stow-Funktion aus

Stromausfallunabhängige Stow-Aktivierung: Jeder Antriebsmotor verfügt über eine lokale Batterie-Notstromversorgung, die für die Durchführung der Stow-Bewegung sowie 24 Stunden Standby-Betrieb ausreicht – so ist auch bei Ausfall der Netzstromversorgung während des Sturms die vollständige Stow-Bewegung gewährleistet, was die häufigste Ursache für Windbeschädigungen an Trackern ist

Mechanische Stow-Verriegelung: Eine passive mechanische Verriegelung greift in der 0°-Position ein und fixiert die Reihe flach, ohne dass kontinuierlich Motorstrom erforderlich ist. Die Verriegelung löst sich automatisch, sobald die Windgeschwindigkeit 30+ Minuten lang unter 18 m/s fällt

Automatische Wiederherstellung nach Sturm: Nach Abklingen des Windereignisses führt die Steuerung einen Diagnoseselbsttest durch (Überprüfung der Neigungssensor-Kalibrierung, des Motorstromverbrauchs, der Kommunikationsverbindungen), bevor die Reihen wieder in den Tracking-Modus zurückkehren

Technische Spezifikationen

Anwendungen

Hurrikan-gefährdete Regionen (Karibik, Golf von Mexiko, Südosten der USA, Philippinen, Vietnam)

Taifun-Gebiete (Japan, Taiwan, Küstenregionen Chinas, Südkorea)

Zyklon-Regionen (Nordaustralien, Inseln im Indischen Ozean, Bangladesch)

Jede Tracker-Installation, bei der die für 50 Jahre ausgelegte Windgeschwindigkeit 35 m/s übersteigt

Technische Einzelheit: Die mechanische Verriegelung

Die mechanische Stauverriegelung ist der entscheidende Unterschied zwischen einem System, das sich im Wind ‚parkt‘, und einem System, das den Wind übersteht. Der größte Teil der Schäden an Trackern entsteht nicht während des höchsten Böengipfels, sondern 2–3 Stunden nach Beginn des Sturms, wenn die Netzstromversorgung ausfällt und das Haltemoment des Motors verloren geht; dadurch können die Reihen frei rotieren und Wind einfangen. Unsere Verriegelung besteht aus einem federbelasteten Edelstahlstift, der bei exakt 0° Neigungswinkel eine Aufnahmeplatte auf der Pfahlkappe einrastet. Sobald eingerastet, trägt sie die gesamte Windlast rein mechanisch – der Antriebsmotor kann vollständig stromlos sein, und die Reihe bleibt flach verriegelt.

Fallstudie: 50-MW-Tracker-Installation – Luzon, Philippinen (Taifun-Gebiet)

Herausforderung: Projektstandort in einer Region mit 2 bis 3 Taifun-Landungen pro Jahr und registrierten Böengeschwindigkeiten bis zu 40 m/s. Bei einer früheren Tracker-Installation am nahegelegenen Standort entstand während Taifun Goni (2020) ein struktureller Schaden von 2,8 Mio. USD, als während des Sturms der Netzstrom ausfiel und die Reihen die Stow-Position nicht erreichen konnten.

Lösung: Sturm-fertiges System mit mechanischem Verriegelungsmechanismus, zwei Anemometern und Batterie-Backup an jeder Antriebseinheit. Drehrohr aus Q355B mit 15-prozentiger Übergroesse für dynamische Böenbelastung. Fundament-Einbettungstiefe um 20 % erhöht, um gesättigte Bodenverhältnisse während taifunbedingter Regenfälle zu berücksichtigen.

Ergebnis: Das System hat innerhalb von drei Betriebsjahren sieben Taifun-Stow-Ereignisse durchlaufen. Alle Stow-Vorgänge wurden erfolgreich abgeschlossen. Kein struktureller oder Modulschaden. Der automatisierte Post-Sturm-Selbsttest und die Rückkehr zum Tracking dauerten im Durchschnitt vier Stunden nach Unterschreiten des Windgeschwindigkeitsschwellwerts. Die Versicherungsprämie für das Projekt sank um 18 % infolge der nachgewiesenen Sturmüberlebensfähigkeit.

Häufig gestellte Fragen

F. Erfordert die Batterie-Notversorgung regelmäßige Austausche?

Die LiFePO4-Batteriepacks haben eine vorgesehene Einsatzdauer von zehn Jahren bei jährlicher Kapazitätsprüfung. Die Austauschkosten betragen pro Antriebseinheit etwa 120 US-Dollar. Der Batteriezustand wird über die zentrale Steuerung überwacht und bei einem Kapazitätsabfall unter 80 % der Nennkapazität angezeigt.

F. Kann das System zwischen einer kurzen Böe und einem anhaltenden Sturm unterscheiden?

Ja. Der Einfahrtrigger basiert auf einer zweiminütigen gleitenden Durchschnittswindgeschwindigkeit (konfigurierbar), nicht auf momentanen Böen, um unnötige Einfahrereignisse durch kurzzeitige Böenfronten zu vermeiden. Die Wiederanlaufschwelle setzt eine dreißigminütige anhaltende Unterschreitung des Schwellenwerts voraus, um ein erneutes Einschwenken in den Verfolgungsmodus während des Nachlaufs eines Sturms zu verhindern.

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