Solarpark: Erstellung und Funktionsweise eines Solarparks
Ein Solarpark ist eine große Fläche, auf der zahlreiche Photovoltaikmodule installiert sind, die dafür verantwortlich sind, Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln
Ein Solarpark, oder Photovoltaikfeld, ist ein sehr großes Gebiet, auf dem Photovoltaikmodule nebeneinander installiert und zur Sonne ausgerichtet sind, die Sonnenenergie in Elektrizität umwandeln.
Die Errichtung eines Solarparks erfordert eine sorgfältige Planung und eine detaillierte Analyse der Umwelt- und geografischen Bedingungen des gewählten Standorts. Es ist auch wichtig, die erforderliche Energieerzeugungskapazität zu berücksichtigen, um den Bedürfnissen der umliegenden Gemeinschaft gerecht zu werden.
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Inhaltsverzeichnis
Was ist ein Solarpark?
Ein Solarpark ist ein Bereich, der der Installation von Photovoltaikanlagen gewidmet ist, also Systeme, die Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Diese Parks bestehen aus einer Reihe von Photovoltaikmodulen, die auf speziellen Trägern montiert sind, wie z.B. Erdstrukturen oder auf Dächern von Gebäuden. Die erzeugte Energie kann in das Stromnetz eingespeist werden, um Haushalte, Unternehmen oder andere Einrichtungen zu versorgen und zur Energieversorgung aus erneuerbaren und nachhaltigen Quellen beizutragen.
Solarpark: Hauptbestandteile
Ein Solarpark besteht aus:
- Solarpaneelen: Dies sind flache, rechteckige Strukturen, die aus Modulen bestehen, die Photovoltaikzellen enthalten, die Sonnenlicht einfangen und in elektrische Energie umwandeln;
- Tracker: Tracker sind bewegliche Träger, die die Solarpaneele entsprechend dem Winkel der Sonnenstrahlen ausrichten und so die Stromproduktion optimieren;
- Wechselrichter: Die Wechselrichter sind Geräte, die den von den Modulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandeln, sodass er mit Haushaltsgeräten kompatibel ist;
- Transformator: Dieses Gerät erhöht die Spannung der elektrischen Energie, bevor sie in das Stromnetz eingespeist wird;
- Zufahrtsstraßen und Entwässerungsanlagen: Diese Infrastrukturen dienen dazu, die Anlage während Regenfällen und Überschwemmungen zu kontrollieren und zu schützen;
- Kabelkanal: Ein Kabel, das die Photovoltaikanlage mit der Hauptstation des Netzbetreibers verbindet.
Wie funktioniert ein Solarpark?
Die Funktionsweise eines Solarparks ist identisch mit der eines herkömmlichen Photovoltaiksystems. Ein Solarpark beginnt seinen Prozess der Stromerzeugung mit den Photovoltaikmodulen, die Sonnenenergie durch den photovoltaischen Effekt in elektrische Energie umwandeln. Diese Module bestehen hauptsächlich aus Silizium, einem weit verbreiteten Halbleitermaterial.
Halbleiter sind Materialien, die Energie leiten können, wenn die Atome, aus denen sie bestehen, genügend Energie erhalten, um den Elektronen zu ermöglichen, sich frei zu bewegen. Im Fall der Photovoltaikmodule kommt die Energie von der Sonne in Form von Photonen. Wenn Photonen auf die Photovoltaikzellen treffen, liefern sie die notwendige Energie, um die Elektronen aus dem Silizium zu befreien, wodurch ein elektrischer Stromfluss entsteht.
Die Solarzellen bestehen aus abwechselnden Schichten von dotiertem Silizium, die eine p-n-Übergang bilden. Dieser Übergang, zwischen mit Bor dotiertem Silizium (p, positiv) und mit Phosphor dotiertem Silizium (n, negativ), erzeugt ein elektrisches Feld, das die Bewegung der Elektronen lenkt. Wenn ein Photon diesen Übergang trifft, befreit es ein Elektron, das dann gesammelt werden kann, um Elektrizität zu erzeugen. Jede Solarzelle produziert eine kleine Spannung von etwa 0,5 – 0,6 V.
Ein Photovoltaikmodul besteht aus vielen miteinander verbundenen Solarzellen. Verschiedene Module, die in Serie geschaltet sind, bilden Photovoltaikstränge, und viele parallel geschaltete Stränge bilden den Solar-Generator oder Solarpark.
Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den von den Modulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln, der in Haushalts- und Industrie-Stromnetzen verwendet werden kann. Wechselrichter können zentralisiert sein, die große Leistungen (von 1 bis 4 MW) verwalten und Energie aus einem großen Bereich des Solarparks sammeln, oder als Strangwechselrichter, die kleinere Leistungen (150-300 kW) verwalten und in der Nähe der Stränge positioniert sind, um Verluste in den Kabeln zu reduzieren.
Nach dem Wechselrichter ist eine Spannungsumwandlung erforderlich. Wechselrichter arbeiten mit niedriger Spannung (bis zu 1000V in Wechselstrom), aber um hohe Leistungen zu verwalten, muss die Spannung auf mittlere Werte (von 10 bis 40 kV) durch einen Transformator erhöht werden.
In kleineren Anlagen (bis zu etwa 10 MW) wird die Energie direkt vom Transformator zur Übergabestation übertragen, wo sie in das Verteilungsnetz eingespeist wird. In großen Anlagen hingegen fließt die Energie durch eine Umspannstation, die die Mittelspannungsleitungen sammelt und zu einem Transformator leitet, der die Spannung auf hohe Werte (bis zu 120/220 kV) erhöht, bevor sie in das Netz eingespeist wird.
Errichtung eines Solarparks: die Phasen
Die Errichtung eines Solarparks kann in verschiedene Phasen unterteilt werden:
- Genehmigungen einholen: Die erste Phase besteht darin, alle erforderlichen Genehmigungen zu beschaffen, die durch Dienstbesprechungen erlangt werden. Die zuständigen Behörden erteilen die Genehmigungen und können, falls erforderlich, Auflagen wie archäologische Untersuchungen oder die Anwesenheit eines Archäologen während der Arbeiten auferlegen;
- Vorbereitende Aktivitäten: Vor dem tatsächlichen Beginn der Arbeiten werden verschiedene vorbereitende Aktivitäten durchgeführt, darunter:
- Überprüfung auf mögliche Kriegsrelikte;
- Tests zur seismischen und geotechnischen Planung;
- Baustelle eröffnen: Diese Phase umfasst die Vorbereitung der Baustelle, einschließlich der Errichtung von Zufahrtsstraßen und der Installation von Büros und notwendigen Einrichtungen für die Baustelle;
- Mechanische Installation: Diese Phase ist wiederum unterteilt in:
- Einbringung der Tracker-Pfähle;
- Manuelle Fertigstellung der Installation des Trackers auf den Pfählen;
- Manuelle Installation der Photovoltaikmodule, wobei auf die optimale Ausrichtung geachtet wird, um Schatten zu vermeiden;
- Elektrische Installation: In dieser Phase erfolgt die elektrische Installation, die die Vorbereitung der Verkabelung, die Enden und die elektrischen Verbindungen sowie die serielle Verbindung der Photovoltaikmodule umfasst;
- Abschlussphase: Die abschließende Phase umfasst die elektrischen Tests vor dem Anschluss an das Netz, gefolgt von der Inbetriebnahme zur Aufnahme der Energieproduktion.
Bau eines Solarparks: Phasen
Typen von Solarparks
In Solarparks sind die Anlagen direkt auf dem Boden installiert, wobei die Module durch spezielle Strukturen vom Boden abgehoben werden. Je nach Art der verwendeten Module können verschiedene Arten von Solarparks identifiziert werden:
- Solarparks mit festen Modulen aus kristallinem Silizium: Dies ist die erste Generation von Solarparks. Sie verwenden monokristalline und polykristalline Solarmodule, ähnlich denen, die in Wohnanlagen eingesetzt werden. Diese Module sind in mehreren Reihen auf dem Boden angeordnet und bleiben fix;
- Solarparks mit Solartrackern und Dünnschichtmodulen: Dünnschichtmodule aus Silizium sind leicht, flexibel und temperaturbeständig. In Solarparks wird ihre Verwendung oft mit der Technologie der Solartracker kombiniert, die es den Modulen ermöglicht, sich während des Tages der Sonne zu drehen, wodurch die Erträge und die Gesamteffizienz der Anlage optimiert werden;
- Solarparks mit konzentrierenden Modulen: Diese stellen die fortschrittlichste Generation von Solarparks dar, die auf Konzentrationstechnologie basieren. Diese Technologie konzentriert das Sonnenlicht auf kleine Flächen der Solarparks und wandelt es direkt in elektrische Energie um.
Was ist der größte Solarpark in Italien?
Der größte Solarpark in Italien befindet sich in Apulien und hat eine Kapazität von 103 MW. Diese Anlage wurde von der dänischen Firma European Energy eingeweiht und deckt eine Fläche von 1.500.000 m2, was etwa 200 Fußballfeldern entspricht.
Weitere Beispiele für Solarparks in Italien sind der Park von Sticciano, der sich in der Gemeinde Roccastrada, Provinz Grosseto, befindet und eine Nennleistung von 70,6 MW hat, sowie das solarthermische Kraftwerk Archimede in der Provinz Syrakus, das etwa 5 MW elektrische Leistung erzeugt.
Solarparks in der Welt
Laut einer Rangliste des Energy Digital Magazine über die zehn größten Solarparks der Welt belegen China und Indien die ersten drei Plätze. China ist derzeit der weltweit größte Produzent von Solarenergie.
Golmud Solarpark
Laut dem Electricity Market Report 2023 hat China im vergangenen Jahr 2700 Milliarden kWh erneuerbare Energie erzeugt, was 31,6% des nationalen Stromverbrauchs abdeckt.
Der Golmud Solarpark, mit einer installierten Kapazität von 2,8 GW und 7,2 Millionen Solarpanels, ist der größte Photovoltaikpark der Welt und versorgt etwa eine Million Haushalte.
An zweiter Stelle steht der Bhadla Solarpark in der Thar-Wüste in Indien, der 14.000 Acres umfasst und 2,25 GW produziert.
Eine weitere wichtige Ergänzung zur Rangliste ist das Al Dhafra Solarprojekt, das 35 km von Abu Dhabi in den Vereinigten Arabischen Emiraten liegt. Dieser Park, der sich in der Wüste über eine Fläche von mehr als 20 Quadratkilometern erstreckt, hat eine Kapazität von 2 GW mit fast 4 Millionen Solarpanels, die ausreichen, um den Bedarf von etwa 200.000 Haushalten zu decken.
