Sie haben jeden Tag mit dem Verlust von Kilowattstunden zu kämpfen. Der Schatten zwischen den Reihen hat die Stromerzeugung gestohlen. Starke Windereignisse zwingen die Anlage häufiger zum Einfahren, als Ihnen lieb ist. Eine zu lange Fehlersuche verschlingt Geld. Dies sind keine abstrakten Herausforderungen, sondern sie wirken sich direkt auf die Stromgestehungskosten (LCOE) Ihres Projekts und Ihr Endergebnis aus. Der Kern des Problems liegt oft im Offensichtlichen: dem Antriebsmechanismus Ihres Solartrackers.
Warum ist die mechanische Struktur des Trackers entscheidend für den Wirkungsgrad der Photovoltaik?
Im Vergleich zu Anlagen mit festen Neigungswinkeln können Solar-Nachführsysteme die Energieerzeugung steigern. Sie maximieren die Sonneneinstrahlung auf die Komponenten durch kontrollierte Azimut- und Elevationsbewegungen. Bei Kraftwerken im Versorgungsmaßstab kann dieser Unterschied die LCOE über den gesamten Lebenszyklus des Projekts in der Regel um einige Prozentpunkte senken. Sie können dies in Ihrem Cashflow spüren.
- Einachsige Tracker scannen in der Regel in Ost-West-Richtung, um der Bahn der Sonne am Himmel zu folgen.
- Der zweiachsige Tracker verfügt über eine zusätzliche Elevationssteuerung, die eine genauere Ausrichtung auf die Sonne ermöglicht und so die Leistung in den frühen Morgen- und Abendstunden sowie die jahreszeitliche Konsistenz verbessert.
Im Inneren tragen die beiden großen Antriebsreihen die Hauptlast:
- Der Drehantrieb sorgt für eine Drehbewegung zur Steuerung des Azimutwinkels.
- Linearantriebe bieten einen linearen Verfahrweg zur Steuerung des Elevationswinkels.
Wenn Sie den falschen Mechanismus für Ihre Last und Umgebung wählen, werden Sie Energie verlieren, mehr Betriebskosten verursachen und die Wahrscheinlichkeit ungeplanter Ausfallzeiten erhöhen.
Mechanisches Prinzip des Drehantriebs bei der Solarnachführung
Der Drehantrieb ist eine kompakte und integrierte Rotationseinheit. Er kombiniert das Zahnradübertragungssystem, die Wälzlager und das abgedichtete Gehäuse miteinander, um eine Drehbewegung mit hohem Drehmoment in einem einzigen Gehäuse zu ermöglichen. In Photovoltaik-Trackern werden Drehantriebe am häufigsten für die Azimutbewegung bei zweiachsigen Plattformen oder für die Primärdrehung bei bestimmten einachsigen Konstruktionen eingesetzt.
Arbeitsweise:
- Der Motor treibt den Getriebesatz an und dreht den inneren Lagerring.
- Das Lager nimmt radiale und axiale Lasten aus der Trackerstruktur auf.
- Das integrierte Gehäuse schützt die mechanische Struktur und vereinfacht die Installation und Wartung.
Vorteile der Verwendung von Drehantrieben:
- Hohe Drehmomentdichte, geeignet für lange Reihen und schwere Oberbauten.
- Die präzise Rotationskontrolle gewährleistet auch bei starkem Wind eine exakte Nachführung.
- Die kompakte Integration reduziert die Anzahl der Komponenten und die Installationszeit.
Zu berücksichtigende Faktoren:
- Das Getriebesystem muss das Spiel kontrollieren, um die Richtungsgenauigkeit bei Rückwärtsdrehung und Böen aufrechtzuerhalten.
- Ordnungsgemäße Schmierung und Abdichtung sind in staubigen oder küstennahen Umgebungen entscheidend.
- Sie sollten den Motor und die Getriebeübersetzung auf die Windlast und die Trägheit abstimmen, um zu verhindern, dass der Antrieb bei Böen abgewürgt wird oder beim Ausklinken überdreht.
Kurz gesagt, der Drehantrieb eignet sich für azimutale Bewegungen, und bei diesen Anwendungen können die Drehsteifigkeit und das Drehmoment über Erfolg oder Misserfolg des Trackers entscheiden.
Linearer Aktuator für die Nachführung von Sonnenkollektoren
Linearaktuatoren wandeln die Motordrehung in eine lineare Bewegung um. Für die meisten Solaranwendungen werden schraubenbasierte Konstruktionen wie Kugelumlaufspindeln oder Trapezgewindespindeln verwendet. Der Motor dreht die Spindel, die Mutter schiebt sich vor, und die Schubstange fährt aus oder ein, um den Höhenwinkel der Komponente einzustellen.
Der Grund, warum sich das Team für Linearantriebe entschieden hat:
- Hohe Kosteneffizienz und kompakte Struktur, geeignet für kleine und mittlere Arrays.
–Einfache Integration, einfach zu installieren und zu kontrollieren. - Zuverlässiges Verfahren mit Positionsrückmeldung für einen präzisen Neigungswinkel.
Achtung!
- Wenn der Aktuator einer Biegekraft statt einer reinen Axialkraft ausgesetzt ist, verkürzen die seitlichen Belastungen seine Lebensdauer.
- Staub und Feuchtigkeit erfordern einen ausreichenden IP-Schutzgrad und eine robuste Abdichtung.
- Es gibt Einschränkungen bei den Arbeitszyklen. Sie sollten Stellantriebe in geeigneter Größe wählen, um eine thermische Überlastung bei häufigen Bewegungen oder starker Windaktivität zu vermeiden.
Linearaktuatoren eignen sich gut für die Höhenachse, da bei diesen Anwendungen die reine Axiallast und der kürzere Hub den Verschleiß vorhersehbar und leicht zu reparieren machen.
Seite an Seite Vergleich: Drehantrieb vs. Linearantrieb
Ihre Wahl hängt von der Art der Bewegung, der strukturellen Belastung, der Umgebung und den Kontrollzielen ab. Dieser Überblick soll Ihnen bei der Entscheidungsfindung helfen.
| Attribute | Drehantrieb | Linearantrieb |
|---|---|---|
| Art der Bewegung | Drehung (Azimut) | Linearer Hub (Elevation) |
| Typische Tracker-Achse | Einachsige oder biaxiale Ost-West-Drehung | Einachsiger oder biaxialer Neigungs-/Elevationswinkel |
| Kernmechanismus | Integriertes Getriebesystem mit großen Lagern und abgedichtetem Gehäuse | Motorgetriebene Spindeln (Kugel- oder Trapezspindel), Schubstangen und Dichtungen |
| Drehmomentverhalten | Hohe Drehmomentdichte, geeignet für lange und schwere Arrays | Hohe Axialkraft, geeignet für kompakte Aufzugslasten |
| Anti-Rückwärtsfahrt-Funktion | Das Zahnradübertragungssystem kann dem Rückwärtsgang widerstehen und hilft, die Position bei Windböen zu halten. | Der Schraubmechanismus ist so konstruiert, dass er einem Rückwärtsgang aufgrund der Steigung und der Mutter widersteht. |
| Backclearance und Genauigkeit | Das Getriebespiel muss kontrolliert werden, um die Spurtreue zu gewährleisten. | Das geringe Spiel der Kugelumlaufspindeln verbessert die Elevationsgenauigkeit |
| Handhabung von Lasten | Handhabung von kombinierten Radial- und Axiallasten von Trackerstrukturen | Beste Leistung bei reinen Axiallasten, mit minimalen Seitenkräften |
| Wartungsanweisungen | Schmier- und Dichtungskontrollen können die Gesundheit von Getrieben und Lagern erhalten | Prüfen Sie die Dichtheit der Schrauben und Schubstangen und überprüfen Sie den Gesundheitszustand des Motors in Bezug auf den Arbeitszyklus |
| Umweltfreundlich versiegelt/IP | Versiegeltes Gehäuse unterstützt starken IP-Schutz | Die IP-Schutzart variiert je nach Modell und muss für Staub- oder Wasserumgebungen sorgfältig ausgewählt werden |
| Windlastmanagement | Ein starkes Drehmoment und eine hohe Drehsteifigkeit reduzieren die Häufigkeit des Rückzugs | Ausreichend, um Lasten in der Höhe zu bewältigen, die in der Regel geringeren Windstärken standhalten |
| Kostenübersicht | Hohe Anschaffungskosten bei großen Arrays, aber geringes Lebenszeitrisiko in rauen Umgebungen | Niedrige Anschaffungskosten, insbesondere bei kleinen gewerblichen oder privaten Anlagen |
| Typischer Anwendungsfall | Azimutale Achse und zweiachsige Plattform für Versorgungsunternehmen | Elevationsachse und kleine bis mittelgroße Arrays, bei denen Einfachheit der Vorteil ist |
Dies ist der Kern des Antriebsmechanismus für Solartracker. Die Drehung wird für den Azimut verwendet, während die Linearität für die Elevation genutzt wird. Jeder Mechanismus bringt einzigartige Verhaltensweisen mit sich, die sich auf die Energieerzeugung und Zuverlässigkeit auswirken.
Effizienz, Genauigkeit und Zuverlässigkeit
- Die Nachführgenauigkeit treibt die Energieerzeugung an. Der entsprechend dimensionierte Drehantrieb in Verbindung mit einer intelligenten Steuerung kann den Azimutwinkel genau einhalten und so die Stromerzeugung in den Morgen- und Abendstunden erhöhen. Linearantriebe sorgen für wiederholbare Elevationswinkel und stabilisieren so die tägliche Stromerzeugungskurve.
- Langlebigkeit in staubigen Umgebungen und bei hohen Temperaturen begünstigt Dichtungsmechanismen mit robusten Lagern und Getriebeübertragungssystemen. Ein gut abgedichteter Drehantrieb verringert das Eindringen von Schleifmitteln und trägt zur Aufrechterhaltung der Genauigkeit bei. Linearantriebe mit geeigneten Spezifikationen, IP-Schutzart und Staubabstreifer können Staub und Feuchtigkeit widerstehen.
- Wenn Sie den Mechanismus auf die Last abstimmen, sinken die Wartungskosten. Ein Drehantrieb mit der richtigen Getriebeübersetzung und Drehmomentspanne erfordert weniger Eingriffe an der langen Reihe. Ein Linearantrieb, der seitliche Belastungen vermeidet und innerhalb seines Arbeitszyklus arbeitet, kann die Kühlung des Motors und die Sauberkeit der Schnecke aufrechterhalten.
Sie können dieses Muster spüren: der richtige Mechanismus, die richtige Achse, die richtige Kontrolle.
Finanzielle Perspektive: Erstinvestition vs. Kosten über die gesamte Lebensdauer
Ihr Finanzteam kümmert sich um die Gesamtsituation. Die anfänglichen Investitionsausgaben sind wichtig, aber die Kosten über die gesamte Lebensdauer bestimmen in der Regel den endgültigen Gewinner.
- Bei großen Azimut-Achsen haben Drehantriebe in der Regel einen höheren Stückpreis. In windigen Gebieten können Sie diese Investition jedoch durch die Verringerung von Lagerungsereignissen und die Verlängerung der normalen Betriebszeit wieder hereinholen.
- Bei Hubachsen oder kleinen Anordnungen sind Linearaktuatoren in der Regel günstiger als die Anschaffungskosten. Durch die Auswahl der geeigneten IP-Einstufung und das Management des Arbeitszyklus während der Sturmsaison können Sie diesen Vorteil beibehalten.
Bei der Simulation von 10-20 Betriebsjahren wirkt sich die Wahl des Treibers auf die LCOE aus. Weniger Fehlausrichtung, weniger Wartung vor Ort und mehr Kilowattstunden pro Jahr. Dieses Konto wurde berechnet.
Die Wahl des richtigen Mechanismus: Praktische Checkliste
Verwenden Sie diese Checkliste, um eine sichere, technische Erstentscheidung zu treffen.
- Definieren Sie Reihenlänge, Aufbaumasse und Trägheit für jede Achse.
- Simulieren Sie die Windverteilung und die Einzugsstrategie des Standorts. Lassen Sie einen Spielraum für Drehmoment und Kraft.
- Bewertung der Umweltrisiken: Staub, Salzsprühnebel, Schnee, Temperaturschwankungen und Eindringen von Wasser.
- Geben Sie das Ziel für die Tracking-Genauigkeit in Grad oder Milliradian an und ordnen Sie es dem hinteren Abstand und der Sensorauflösung zu.
- Abstimmung des Arbeitszyklus mit dem Verhalten des Controllers (einschließlich Zusammenbruch, Aufwachen und Wolkenrandereignisse).
- Planen und warten Sie Kanäle und Ersatzteile: Lager, Dichtungen, Schrauben, Motoren und Steuerungen.
- Bringen Sie die Anschaffungskosten mit dem Lebenszeitwert in Einklang: Schätzen Sie Ausfallzeiten, Energieverluste und Betriebskosten.
Wenn Sie ein tieferes Verständnis für die Auswahl von Subsystemen gewinnen möchten, sehen Sie sich bitte unser Produktportfolio für Komponenten und Baugruppen an, das Treiber, Steuerungen und Halterungen umfasst. Umfassende Optionen für Großkraftwerke finden Sie auch auf unserer speziellen Seite für Versorgungsunternehmen. Auf unserer Seite über das komplette Solar-Nachführsystem für Großkraftwerke finden Sie detaillierte Informationen vom Netz über den Antrieb bis zur Steuerung.
- Erfahren Sie mehr über unseren kompletten Tracker-Stack und unsere technischen Komponenten im SolPath Tracker Component Center: Integrierte Tracker-Komponente für Solar-Nachführsysteme .
- In unserem Solartracker-Lösung für den Versorgungsbereich Erkunden Sie groß angelegte Projektkonfigurationen.
- In unserem Unterstützung bei Installation und Wartung In der Mitte sehen Sie die Installationsplanung und den Service-Workflow.
- Für kompakte Anlagen vergleichen Sie bitte unsere Optionen für private und kleine gewerbliche Photovoltaikanlagen Linearaktuator-Tracker .
Das Geheimnis für mehr Leistung: die Kombination aus intelligenter Steuerung und robusten Maschinen
Maschinen setzen Grenzen, während Software den Wert erfasst. Sie schließen diesen Kreislauf durch intelligente Steuerung.
SolPath kombiniert validierte Treiberhardware mit einer für reale Standorte entwickelten Steuerungstechnologie:
- Der Anti-Schatten-Tracking-Algorithmus reduziert die Schatten zwischen den Reihen bei komplexen Sonnenwinkeln und Streulichtbedingungen. Sie können mehr Komponenten dem Sonnenlicht aussetzen und so die tägliche Energieproduktion erhöhen.
- Das Debugging per Fernzugriff hat die Bauzeit verkürzt. Das Team kann Steuerungen konfigurieren, Sensoren validieren und Tracking-Kurven anpassen, ohne auf Firmware-Updates vor Ort warten zu müssen.
–Airborne-Software-Upgradebietet neue Funktionen und Verbesserungen für Ihre Gerätegruppe. Sie können die Elastizität und Leistung im Laufe der Zeit verbessern, ohne jede Zeile zu verändern.
In der Praxis sieht das ganz einfach aus. Sie setzen in windigen Gegenden einen robusten Drehantrieb auf der Azimutachse ein. Sie verwenden einen Linearantrieb in einem Elevationswinkel mit rein axialem Lastpfad. Sie geben die Steuerung an ein intelligentes Tracker-Gehirn, das Winkel und Faltverhalten optimiert. Sie haben den Schattenwurf reduziert, die Reparaturen vor Ort minimiert und mehr Kilowattstunden aus jedem Sonnenaufgang herausgeholt.
Auf dem Weg in die Zukunft: intelligente Ortung, Internet der Dinge und vorausschauende Wartung
Das nächste Jahrzehnt gehört Trackern, die lernen können. Sensoren übermitteln Last-, Vibrations- und Positionsdaten an die Cloud. Der Controller passt die Faltschwelle auf der Grundlage der aktuellen Windverhältnisse an. Ein Modell sagt den Verschleiß von Komponenten voraus. Ihr Betriebsteam ergreift Maßnahmen, bevor eine Störung zu Ausfallzeiten führt.
Die Architektur von SolPath unterstützt bereits die Ferndiagnose und die vollständige Anpassung von Gerätegruppen. Mit zunehmender Reife der KI-gesteuerten Analysetechnologien werden Sie sehen:
- Adaptive Nachführung, die Stromerzeugung und Böenrisiko minütlich ausgleicht.
- Vorausschauendes Wartungsfenster für den Austausch von Antrieben oder Stellgliedern vor dem Ausfall.
- Firmware-Updates, die die Steuerungsgenauigkeit verbessern und Energieverschwendung reduzieren.
All dies beruht auf einer soliden mechanischen Grundlage. Ein Spiel lässt sich nicht durch Vorhersagen eliminieren oder ein unzureichendes Drehmoment kompensieren. Sie müssen die Treiber und Aktuatoren richtig spezifizieren, damit die intelligente Steuerung glänzen kann.
FAQ: Drehantrieb und Linearantrieb in der Solarenergie
- Wie hoch ist die typische Lebensdauer eines Solar-Tracker-Aktuators?
- Wenn Sie den Mechanismus auf die Belastung und die Umgebung abstimmen, beträgt die Lebensdauer in der Regel 10-20 Jahre. Durch geplante Wartung können abgedichtete Drehantriebe und entsprechend ausgelegte Linearantriebe diese Frist erreichen.
- Kann ich diese Aktuatoren verwenden, um eine feste Anordnung in ein Nachführsystem umzuwandeln?
- Ja, das stimmt. Sie müssen geeignete Drehantriebe oder Linearantriebe sowie Steuerungen, Sensoren und Halterungen hinzufügen. Vor der Renovierung sollten Sie die Belastung des Fundaments und die Verkabelung prüfen. Optionen für verschiedene Array-Größen finden Sie in unserem Bodeninstallation Tracking-Lösung.
- Wie hoch ist der Stromverbrauch dieser Aktuatoren?
- Der Stromverbrauch ist intermittierend. Der Motor verbraucht während der Bewegung und des Einfahrens Energie, während er im Stillstand eine geringere parasitäre Belastung aufweist. Durch die richtige Einstellung von Drehmoment und Kraft in Verbindung mit intelligenten Einfahrstrategien können die Energiekosten im Verhältnis zur Stromerzeugung minimiert werden.
Zusammenfassung
Die mechanische Struktur des Nachführsystems kann Erträge bringen. Drehantriebe bieten eine stabile Azimutsteuerung mit hohem Drehmoment für lange Reihen und raue Windbedingungen. Linearantriebe bieten eine reine und kostengünstige Elevationsbewegung für kompakte Arrays. Kombinieren Sie sie mit intelligenter Software, die Schatten reduzieren und die Fehlersuche vereinfachen kann. SolPath integriert das gesamte Technologiepaket: robuste Hardware, intelligente Steuerung und Unterstützung für den Fernbetrieb. Sie haben die Energieproduktion maximiert und die Lebensdauerkosten gesenkt und damit die LCOE Ihres Projekts in die richtige Richtung gelenkt.
Wenn Sie Konfigurationen auf der Grundlage der Anlagengröße und der Standortbedingungen vergleichen möchten, gehen Sie bitte von unserer Produktportfolio-Seite aus und sprechen Sie dann mit unserem Ingenieurteam. Wir helfen Ihnen dabei, die mechanische Struktur auf Ihre Last und die Wetterbedingungen abzustimmen, damit Ihr Kraftwerk mehr Strom mit weniger Unfällen erzeugen kann.
