Ein saudi-arabisches Startup hat ein modulares Solarmodul für Agrivoltaik-Anwendungen entwickelt. Es wurde speziell für Standorte mit hoher Sonneneinstrahlung entwickelt und schützt Pflanzen und Nutzpflanzen vor übermäßiger Sonneneinstrahlung.
Mirai Solar, ein Spin-off aus Saudi-Arabien King Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST), hat ein faltbares, flexibles und modulares Solarmodul für Agrivoltaik-Anwendungen entwickelt.
Das halbtransparente Modul Mirai Screen – oder „PV-Schattenschirm“, wie das Unternehmen es nennt – besteht aus monokristallinen Silizium-Solarzellen. Es eignet sich für den Einsatz auf Gewächshäusern zur Energiegewinnung und zum Schutz der Pflanzen vor zu starker Sonneneinstrahlung.
Die PV-Beschattungsschirme wurden speziell für Standorte mit hoher Sonneneinstrahlung entwickelt, an denen Gewächshäuser für die energieintensive Landwirtschaft mit kontrollierter Umgebung (CEA) verwendet werden.
„Die Leistung hängt von der Schattenstufe ab, die entsprechend den Bedürfnissen unserer Kunden einstellbar ist, und damit von der Anzahl der Zellen im Modul“, sagte CEO Michael Salvador. „Der Vorteil des Mirai-Screens ist der Einfahrmechanismus, der es ermöglicht, die Lichtverfügbarkeit für die Pflanzen – wie bei einem herkömmlichen Sonnenschutz – zu steuern, zusammen mit der Flexibilität, verschiedene Arten von kristallinen Silizium-Solarzellen mit hoher Effizienz und Stabilität zu verwenden. Dies verleiht unserem Produkt Leistungs- und Kostenvorteile im Vergleich zu anderen PV-Technologien in diesem Bereich.
Das proprietäre Bildschirmdesign weist einen Standardbaustein auf, der über beliebige Bereiche wiederholt wird, um entweder den gesamten oder einen Teil des Gewächshausbereichs abzudecken.
„Dies ist wichtig, da Gewächshauskonstruktionen nicht vollständig standardisiert sind“, sagte Salvador PV-Magazin. „Die Ausgangsleistung hängt vom Anteil der Lichtdurchlässigkeit ab. Wir verwenden typischerweise Solarzellen mit Wirkungsgraden von über 22 %.“
Ein 60 % Verschattungsmodul hat eine Nennleistung von mehr als 100 W pro Quadratmeter. Die Spannung des Schirms hängt von der Schirmgröße ab, die eine Funktion des Gewächshausdesigns ist. Die Spannung beträgt typischerweise etwa 25 V pro Baustein und 300 V pro Schirmabschnitt.
„Unser Bildschirm wurde mit einem starken Fokus auf die Gewichtsreduzierung des Moduls entwickelt“, sagte Michele De Bastiani, Direktor für Forschung und Entwicklung. „Das glasfreie Design ermöglicht es, Gewichte unter 1,5 kg pro m2 zu erreichen, was den Einsatz im Gewächshaus mit der gleichen Infrastruktur wie herkömmliche Sonnenschutzsysteme ermöglicht. Es schützt die PV auch vor der Umwelt, insbesondere vor Verschmutzung und heißen Temperaturen, die in Wüstenregionen sehr verbreitet sind.“
Eine typische Installation hat keine schweren Stahlkonstruktionen, aber das Unternehmen behauptet, dass dies einen vereinfachten Installationsmechanismus ermöglicht.
„Der Installationsmechanismus wurde zusammen mit dem deutschen Beschattungsspezialisten Novavert entwickelt“, sagte De Bastiani und merkte an, dass Mirai Solar mehrere Pilotprojekte an verschiedenen Standorten betreibt und plant, im vierten Quartal 2023 ein schlüsselfertiges System einzuführen.
Das Unternehmen hält auch geistiges Eigentum in Bezug auf die optischen Eigenschaften und Lichtmanagementfähigkeiten des Displays.
„Die Bereiche des Bildschirms, die nicht an der Stromerzeugung beteiligt sind, werden mit einer proprietären Technologie für eine optimierte Lichtübertragung und -diffusion angepasst, um Schattenwurf von den undurchsichtigen Zellen zu vermeiden“, sagte De Bastiani. „Wir planen jetzt, unsere Produktionskapazität zu erhöhen.“
Mirai Solar fertigte die Module mit Unterstützung von KAUST in Saudi-Arabien.
„Da wir weder auf Glas noch auf einen Metallrahmen verzichten und einen reduzierten [balance of system], werden unsere PV-Bildschirme aufgrund des Umfangs des Herstellungsprozesses kostengünstiger sein als herkömmliche PV-Technologie“, sagte De Bastiani. „Das [levelized cost of electricity] hängt von der geografischen Region und der Sonneneinstrahlung ab. Wir zielen auf Standorte mit ab [levelized cost of electricity] von 0,03 $/kWh auf 0,05 $/kWh.“
Das Unternehmen hat drei Pilotanlagen in Gewächshäusern in verschiedenen Regionen gebaut.
„Bisher ist die Schlussfolgerung, dass die Biomasse konventionellen Schattenschirmen gleichwertig ist“, sagte De Bastiani. „Der wirtschaftliche Nutzen ergibt sich aus der Optimierung von Energie und Ernteertrag mit unserer Einzugstechnologie.“
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