Forschungsprojekt: Welche Auswirkungen hat Schlagschatten?

Gemeinsam mit den Projektpartnern Heliox und Zwanendal sowie den Solarenergieproduzenten Vattenfall und Solarfields ist TNO aus diesem Grund ein Konsortium eingegangen, um die Auswirkungen von Schlagschatten auf den Energieertrag von Solarparks zu untersuchen.

Basierend auf den Erkenntnissen wird das Konsortium Empfehlungen zum Einsatz von Leistungselektronik sowie zum Design und Betrieb von kombinierten Solar- und Windparks erarbeiten. Ziel ist es, die Energieausbeute zu maximieren und die Belastungen und Ausfälle der elektrischen Komponenten zu begrenzen. Das Forschungsprojekt hat eine Laufzeit bis Ende Oktober 2022.

"Windturbinen und Solarpaneele sind eine hervorragende Kombination, weil sie ohne große Ertragsverluste gemeinsam denselben Stromanschluss nutzen können", so TNO-Forscher Nico Dekker: "Idealerweise sollten die Windturbinen auf der Nordseite des Grundstücks stehen und die Solarpaneele auf der Südseite. Dies ist jedoch nicht immer möglich, was zu einer Verschattung der Solarpaneele durch die Windturbinen führt. Wir unterscheiden einerseits den sich langsam bewegenden Schatten, der durch den Turbinenturm verursacht wird, und andererseits den dynamischen, sich schnell bewegenden Schatten, der durch die Rotorblätter verursacht wird. Der sich langsam bewegende Schatten kann leicht in die Auslegung einbezogen werden. Über den dynamischen, sich schnell bewegenden Schatten ist jedoch relativ wenig bekannt, weshalb wir ihn untersuchen werden."

Eine frühere TNO-Studie, in der der dynamische Schattenschlag in kleinem Maßstab untersucht wurde, zeigte, dass ein dynamischer Schatten zu einem größeren Energieverlust führen kann als ein gleich großer, sich langsam bewegender Schatten. Der Einsatz der richtigen Leistungselektronik kann diesen Effekt reduzieren und damit auch die zusätzliche Belastung der Anlage begrenzen.

Um den Effekt des Schattens zu bestimmen, wird TNO detaillierte Messungen an Solarparks von Solarfields und Vattenfall durchführen. Mit Hilfe von TNO-Simulationsmodellen werden die Auswirkungen von langsam und schnell verlaufenden Verschattungen auf die Leistung und Belastung von Solarmodulen und Leistungselektronik wie Wechselrichtern ermittelt.

Heliox wird die Beanspruchung der Leistungselektronik analysieren und untersuchen, wie sich dies auf das Systemdesign und die Regelungsalgorithmen auswirkt. Darauf aufbauend werden die Projektpartner Empfehlungen für die Auslegung und Auswahl der Leistungselektronik sowie für die Auslegung und den Betrieb von kombinierten Solar- und Windparks erarbeiten.