Hängende Lamellen-Photovoltaik

Worum geht es hier? Befreit die Photovoltaik-Module von ihren kurzen, starren Beinen und Ständern. Gebt ihnen Flügel oder hängt sie an so etwas wie Bäume, dass sie sich über Äckern haushoch und mit fußballfeld-weiten Spannen erheben, dass sie sich mit einer leichten Technologie über wüste Verkehrsflächen spannen, die zehntausend Kilometer Photovoltaik-Brache der Autobahn vom Tempel der fossilen Verbrennung zur Quelle für erneuerbare Energie von der Sonne wandeln. Und dies mit nachhaltigen Materialien wie eine elektrische Freileitung, wie eine filigrane Hängebrücke. Ja, selbst ohne klumpige Betonfüße, sondern mit Metallsandalen und Schrauben im Boden. Heute konstruierbar, berechenbar, finanzierbar. Darum geht es hier. Auf geht's, down to earth.

Die derzeit dominierende Anordnung der Photovoltaik-Module bei Freiflächen- und Agri-PV lässt sich als Lamellenanordnung klassifizieren. Sie wurden im Post "Klassen von PV-Membran-Tragwerken, ein Versuch" vom 5. November 2023 als eigene Klasse "Lamellen" aufgeführt. Mit diesem Post sind sie als eine Art  Flachdach mit einer Doppelmembran aus zwei Netzen einzuordnen. Der im Post Klassen aufgeführte Vorteil von Lamellen der Drehbarkeit der Lamellen lässt sich dabei weiter implementieren.

Stichproben mit Recherchen nach Bildern im Internet quantifizieren diesen Ansatz mit Lamellen als Klasse. Sucht man nach Freiflächen-PV, so lassen sich im Beispiel 92% von 95 Anlagen als Lamellenanordnungen klassifizieren. Bei einer Stichprobe mit 107 Bildern von Agri-PV sind 80% Lamellen, etwas weniger als bei Freiflächen, da bei Agri-PV auch vertikale Anordnungen wegen der besseren Verträglichkeit für die Landwirtschaft mit hohen und breiten Maschinen bieten. Lösungen wie im Bild sind beispielsweise für Gartenbau wohl akzeptiert, für die allgemeine Landwirtschaft jedoch nicht.

Gegenüberstellung der vorgeschlagenen hängenden PV -Lamellen mit der aufgeständerten Agri-PV aus dem vom Fraunhofer ise herausgegebenen Leitfaden https://www.ise.fraunhofer.de/de/leitthemen/integrierte-photovoltaik/agri-photovoltaik-agri-pv.html

Bei Freiflächen-PV sind nur schmale Gänge für Montage und Wartung erforderlich.

Die Stichproben der beiden Internet Recherchen zeigen auch, dass derzeit beinahe ausschließlich eine Aufständerung mit Metallträgern für den Aufbau angewandt wird. Bei Freiflächen-PV ist diese Technologie unangefochten. Bei Agri-PV ist es mit  Balken Tragwerken aufwendig, die gewünschten Spannweiten von 30m und mehr und Höhen über 5m zu bauen. Dies gilt wohl auch für PV-Anlagen über Verkehrsflächen wie Straßen und Autobahnen, weniger über Parkplätzen zu. Als Beispiel seien die Spannweiten bei Autobahnen angeführt, die mit 3,5m je Fahrspur, 4m Mittelstreifen und Standspuren bis über 40m bei 8 Spuren betragen. Dafür gilt es eine geeignete Tragwerk-Technologie zu entwickeln, um die Branche der Autobahnen unter dem Aspekt der PV zu erschließen. Damit können die Anforderungen der Verkehrs- und Energieinfrastruktur gebündelt werden ohne dass unberührte Landschaft wie bei Freiflächen "verbraucht" wird. Auch für die Agri-PV gibt Argumente mit dem Doppelnutzen für Gartenbau, Obstanbau und Acker https://www.ise.fraunhofer.de/de/leitthemen/integrierte-photovoltaik/agri-photovoltaik-agri-pv.html

 PV-Dachanlagen haben ein eigenes Set von Anforderungen und werden daher hier nicht behandelt.

Die hängende Lamellen-PV wird im folgenden minimalistisch entwickelt.. Das Seiltragwerk besteht aus einem  großmaschigen oberen Netz, wie es im folgenden Bild zwischen den Tragsäulen dargestellt ist:

Spannseile zwischen den Tragsäulen, zwischen denen die Tragseilen durchhängen, ein Koppelseil verhindert ihr Schwingen. Darunter befindet sich ein ähnliches Netz, dessen Tragseile so angeordnet sind, dass sie die PV-Module in Lamellen mit der gewünschten Ausrichtung zur Sonne mit Befestigungen oben und unten tragen können.

 Damit entsteht ein "Doppelmembran"-Tragwerk, wobei die Moduln zwischen dem oberen und dem unteren Netz montiert sind und die beiden Netze verbinden. Jedes der beiden Netze weist zwischen den Spannseilen Trageseile auf, die das Gewicht der Module aufnehmen, und (mindestens) ein Koppelseil orthogonal dazu auf, welches das durchhängende Tagwerk stabilisiert. Weitere Koppelseile und Versteifungen(an den Modulen) sind gegebenenfalls für die Windlast vorzusehen, die ein formstabiles, hängendes Tragwerk mit PV -Lamellen bilden. 

So könnte das Doppelmembran-Tragwerk mit einigen beispielhaften PV-Moduln für die Lamellen über einem Parkplatz aussehen. Im Bild ist dies der Rathaus Parkplatz in Unterhaching.

Work in Progress