Zur Sonne ausgerichtet

Sven Ullrich

Sie stehen in Reih und Glied und liefern Sonnenstrom hoch im Norden Norwegens. 6.400 Photovoltaikmodule haben die Installateure des Projektierers Enøk Total vertikal auf dem Dach des riesigen Kaltlagers Tromsøterminalen im Auftrag von Over Easy Solar montiert. Das Industriegebäude steht im Hafen von Tromsø im arktischen Norden des Landes. Die 1.600 vertikalen Solareinheiten liefern mit einer Leistung von 320 Kilowatt vorwiegend in den Zeiten Strom, in denen die herkömmlichen Anlagen längst nicht mehr produzieren.

Der von der Anlage produzierte Strom wird zum großen Teil vor Ort genutzt. „Da die vertikale Installation von Modulen gerade hier im hohen Norden Vorteile hat, hoffen wir, dass dies ein Modellprojekt für andere wird, die ebenfalls in die nachhaltige Stromproduktion auf ihren Flachdächern im Norden einsteigen wollen“, betont Trygve Mongstad, Geschäftsführer von Over Easy Solar.

Vorteile im Norden

Mit der vertikalen Installation kann die Photovoltaik auch in nördlichen Breitengraden ihre Stärken ausspielen. Denn hier steht die Sonne über lange Zeiträume sehr tief. Außerdem bleibt kein Schnee auf ihnen liegen. Auch im Sommer hat das Vorteile. Denn die Module starten früher am Morgen mit der Stromproduktion und liefern auch dann noch Energie, wenn flacher aufgeständerte Module abends schon ausgestiegen sind.

Schneller installiert

Auf diese Weise werden solche vertikalen Lösungen durchaus auch wirtschaftlich. Denn durch das Erzeugungsprofil liefern sie dann, wenn der meiste Strom gebraucht und an den Börsen teuer gehandelt wird. Zwar fehlt die Spitze in den Mittagsstunden. Doch dann ist ohnehin schon ausreichend Sonnenstrom vorhanden. Dadurch wird die vertikale Installation nicht nur im hohen Norden zum Vorteil, sondern auch in Regionen, in denen viele Photovoltaikanlagen installiert sind.

Die vertikale Aufständerung hat aber auch einen Vorteil beim Betrieb der Anlage. Denn da die Modulreihen ohnehin weiter auseinanderstehen müssen, um sich nicht gegenseitig zu verschatten, bleibt ausreichend Platz für Wartungsgänge, die ohnehin für jede Photovoltaikanlage empfohlen werden.

Die variablen Betriebskosten lassen sich nur schwer optimieren. Denn aufgrund der niedrigeren Leistungsdichte des vertikalen Systems wird immer mehr Land benötigt, um die gleiche Leistung zu installieren, als beim herkömmlichen Solarpark.

Die kurze Installationszeit war ebenfalls ein wichtiger Faktor, dass sich Tromsøterminalen für die Anlage von Over Easy Solar entschieden hat. „Wir sind mit dem System sehr zufrieden und überzeugt, dass es die richtige Lösung für das Gebäude ist“, erklärt Arne Christian Bredesen, technischer Projektleiter von Enøk Total. Auftraggeber der Anlage ist Tromsøterminalen Eiendom AS – und der Mieter, Tromsøterminalen AS, wird von günstigeren Energiekosten für das Kühlterminal profitieren.

Drei Standorte analysiert

Diese Art der Dachanlagen ist noch relativ neu. Bisher hat sich die vertikale Installation von Solarmodulen vorwiegend in der Landwirtschaft bewährt, um Agrarflächen doppelt zu nutzen. Auch hier haben solche Anlagen einige Vorteile und sind umso wirtschaftlicher, je mehr Photovoltaik in der jeweiligen Region installiert ist.

Der auf vertikale Anlagen spezialisierte System­anbieter Next2Sun hat in einer Studie die Wirtschaftlichkeit solcher Installationen untersucht. Dabei kam heraus, dass die spezifischen Markterlöse durch die senkrechte Montage der Module in Deutschland um bis zu 22,9 Prozent höher liegen als die herkömmlicher Solarparks, in denen die Module nach Süden ausgerichtet sind.

Leistung wichtiger als Fläche

Die Projektplaner des Systemanbieters haben vier verschiedene Anlagenkonfigurationen an drei unterschiedlichen Standorten hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit untersucht. Die untersuchten Anlagen stehen im französischen Toulouse, im schwäbischen Aasen unweit von Donaueschingen und im schwedischen Kärrbo westlich von Stockholm. Untersucht wurden vertikale Agri-PV-Anlagen mit einem Reihenabstand von jeweils neun, zwölf und 15 Metern. Als Referenz dient ein herkömmlicher Solarpark, dessen Module nach Süden in einem Winkel von 15 Grad aufgeständert sind.

Alle Systeme wurden mit der gleichen Leistung von 15 Megawatt analysiert, unabhängig von der dafür genutzten Fläche. Diese ist für die Agri-PV-Anlagen größer als für den herkömmlichen Solarpark. „Doch wir haben diese Systemannahmen getroffen, da wir erwarten, dass in Zukunft die installierte Leistung aufgrund der zunehmenden Durchdringung mit Photovoltaikanlagen eher den entscheidenden Flaschenhals bildet als die Fläche“, sagt Fabian Spera von Next2Sun, unter anderem mit Blick auf die Netzkapazitäten und die steigende Zahl von Stunden mit negativen Strompreisen.

Höhere Markterlöse

Auf Basis von historischen Wetterdaten und den Spotmarktpreisen hat er zusammen mit Simon Lahr, Forschungsreferent Agri-PV bei Next2Sun, die möglichen Erlöse der jeweiligen Anlagenkonstellation berechnet. Dabei hat sich ergeben, dass die vertikalen Agri-PV-Anlagen im schwedischen Kärrbo zwischen 24,97 und 25,09 Euro pro Megawattstunde erwirtschaften. Aufgrund der hohen Anteile der Stromproduktion in Zeiten mit niedrigeren Börsenstrompreisen liegen die Erlöse des herkömmlichen Solarparks mit 23,05 Euro pro Megawattstunde um fast neun Prozent niedriger.

Noch deutlicher fällt der Unterschied bei der Anlage in Süddeutschland aus. Aufgrund der größeren Durchdringung mit Solaranlagen sind die Börsenstrompreise hier in den Mittagsstunden noch niedriger oder fallen sogar unter null. Deshalb erreichen die Erlöse des normalen Solarparks 47,39 Euro pro Megawattstunde. Die Erlöse, die mit den senkrecht montierten Modulen möglich sind, liegen mit Werten zwischen 57,85 und 58,24 Euro pro Megawattstunde bis zu 23 Prozent darüber.

22,9 Prozent mehr Erlöse generiert ein Solarpark in Süddeutschland, wenn die Module vertikal aufgeständert sind.

Solarpark hat im Süden Vorteile

Etwas weniger deutlich ist die Differenz der Anlagenkonfigurationen am Standort Toulouse. Im Südwesten Frankreichs erwirtschaftet der normale Solarpark monetäre Erlöse von 36,79 Euro pro Megawattstunde. Die Agri-PV-Anlagen schaffen es auf 41,48 bis 41,74 Euro pro Megawattstunde. Damit erlösen die vertikalen Anlagen 13,5 Prozent mehr für den produzierten Strom.

Die Analysten haben aber nicht nur die möglichen Erlöse untersucht, sondern auch spezifische Stromerträge in Kilowattstunden pro Kilowatt installierter Leistung. Hier zeigt sich, dass die vertikalen Anlagen aufgrund der besseren Ausrichtung zur Sonne umso größere Vorteile gegenüber den herkömmlichen Solarparks haben, umso nördlicher die Anlage steht. So produzieren die Agri-PV-Anlagen in Kärrbo bis zu 11,5 Prozent mehr Strom als der normale Solarpark. Etwas geringer fällt der Unterschied in Süddeutschland aus.

Agri-PV liefert mehr Energie

Doch immerhin produzieren die Agri-PV-Anlagen hier immer noch mehr Energie als der herkömmliche Solarpark, anders als in Toulouse. Aufgrund der höher stehenden Sonne im Südwesten von Frankreich liefert der herkömmliche Solarpark hier etwas mehr Strom als die Agri-PV-Anlagen. „Zwischen Süddeutschland und Toulouse ist ein Übergangspunkt. Wenn man von diesem Punkt aus nach Norden geht, erzielt das vertikale System höhere spezifische Erträge. Wenn man nach Süden geht, erzielt das konventionelle System höhere spezifische Erträge“, fasst Fabian Spera die Ergebnisse zusammen.

Unter anderem dies wirkt sich auch auf die Stromgestehungskosten (Levelised Costs of Electricity – LCOE) aus. Dabei haben sie die Investitionskosten für die Agri-PV um 25 Prozent höher angesetzt als für die herkömmlichen Solarparks gleicher Leistung. Die Betriebskosten wurden in zwei Teile geteilt. Die festen Betriebskosten umfassen die jährlich anfallenden Beträge primär für die Wartung und Betriebsführung. Variable Betriebskosten bestehen zum größten Teil aus den Pachtkosten für die Fläche.

Das Ergebnis dieser Analyse ist zwar, dass die LCOE bei der Agri-PV etwas höher ausfallen – trotz der Optimierungen bei den Investitionskosten. „Doch die variablen Betriebskosten lassen sich nur schwer optimieren. Denn aufgrund der niedrigeren Leistungsdichte des vertikalen Systems wird immer mehr Land benötigt, um die gleiche Leistung zu installieren, als beim herkömmlichen Solarpark“, erklärt Fabian Spera. „Dadurch liegen die Pachtkosten für das Land bei der Agri-PV immer höher. Das bleibt ein wesentlicher wirtschaftlicher Nachteil.“

Doch letztlich bleiben die Markterlöse entscheidend. Und hier sind die vertikalen Anlagen erheblich im Vorteil – sowohl auf dem Dach als auch auf der freien Fläche.

Foto: Over Easy Solar