Solarenergie – Techniken undSolarenergie Techniken und Anwendungen
Tallinn 23.-24.03.2011
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
SolarenergieTechniken und Anwendungen- Techniken und Anwendungen
„ 9 00 10 30„ 9:00 – 10:30 Teil 1 – Photovoltaikanlagen
- Kaffeepause-Kaffeepause
„ 10:45 – 12:30 Teil 2 – Planung und Dimensionierungg g
- Mittagspause-
„ 13:15 15:15„ 13:15 – 15:15 Teil 3 – Installation von PV-Anlagen; Kosten und Nutzen
- Kaffeepause-a eepause
„ 15:30 – 17:00 Teil 4 – Marketingg
Teil 1 - PhotovoltaikanlagenTeil 1 Photovoltaikanlagen
Tallinn 23 -24 03 2011Tallinn 23. 24.03.2011
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Solarstrom - EinführungSolarstrom - Einführung
Z1ĻZ1ĹZ2
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 39
Solarstrom - EinführungSolarstrom - Einführung
I lli PV A l i D hl d„ Installierte PV-Anlagen in Deutschland
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Datenquelle: DGS; www.eurobserv-er.org
Solarstrom - EinführungSolarstrom - Einführung
Ak ll L i
PV: 12.100 GWh
Anteil: 2% an der Stromerzeugung
„ Aktuelle Leistung
Anteil: 2% an der Stromerzeugung
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Datenquelle: http://www.sma.de/de/news-infos/pv-leistung-in-deutschland.html
Solarstrom - EinführungSolarstrom - Einführung
D hl d l W l k füh fü Ph l ik„ Deutschland als Weltmarktführer für Photovoltaik
in 2010: ca. 15.000 Solarunternehmen; ca. 130.000 Beschäftigte;
ca 350 Produzenten; davon 72 “leading PV players”ca. 350 Produzenten; davon 72 leading PV players
FrankreichFrankreich
Belgien
Slowenien
Bulgarien
Tschechien
Weltweit installierte
PV L i t i 2010
Tschechien
Griechenland
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Datenquelle: BSW, photovoltaik.eu, Agentur für Erneuerbare Energien
PV-Leistung in 2010:
(Zubau)
Solarstrom - EinführungSolarstrom - Einführung
SONNESONNE„ Photovoltaik – Strom von der SONNESONNE
Photo
Griechisch: Licht
VoltVolt
Einheit der elektrischen Spannung(Alessandro Volta, italienischer Physiker, 1745 – 1827)
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Solarstrom - EinführungSolarstrom - Einführung
J h d Gl b l hl fü E [kWh/ ²J h ]„ Jahressummen der Globalstrahlung für Europa [kWh/m²Jahr]
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Solarstrom Grundlagen
D S k Sonnenspektrum im Weltraum und auf der Erde
Solarstrom – Grundlagen
„ Das Sonnenspektrum Sonnenspektrum im Weltraum und auf der Erdebei einer Sonnenhöhe von 41,8ŋ
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Solarstrom Grundlagen
Di Gl b l hl d ih K
Solarstrom – Grundlagen
„ Die Globalstrahlung und ihre Komponenten
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Solarstrom Grundlagen
Ei fl d B ölk f di Gl b l hl
Solarstrom – Grundlagen
„ Einfluss der Bewölkung auf die Globalstrahlung
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Solarstrom Grundlagen
S h k d S i hl
Solarstrom – Grundlagen
Globalstrahlung in Berlin von 1961 bis 2009
„ Schwankung der Sonneneinstrahlung
Quelle: DGS, DWD, FU Berlin
Globalstrahlung in Murcia (Südspanien)
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von 1985 bis 2009
Quelle: INM
Solarstrom Grundlagen
S d d Ai M
Solarstrom – Grundlagen
„ Sonnenstand und Air Mass
Sonnenstand am Mittag im Laufe eines Jahres in Berlinim Laufe eines Jahres in Berlin
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Solarstrom Grundlagen
Ei hl f i Flä h [kWh/ ²]
Solarstrom – Grundlagen
„ Einstrahlung auf geneigte Flächen [kWh/ m²]
Jahressumme der Globalstrahlung in Berlinin Berlin
Jahressumme der Globalstrahlung in Sankt Petersburgg
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Solarstrom Grundlagen
K i ll k Sili i d Ei l i
Solarstrom – Grundlagen
„ Kristallstruktur von Silizium und Eigenleitung
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Solarstrom Grundlagen
S ö ll l i b i d d i Sili i
Solarstrom – Grundlagen
„ Störstellenleitung bei n- und p-dotiertem Silizium
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Solarstrom Grundlagen
A bild i R l d Üb
Solarstrom – Grundlagen
„ Ausbildung einer Raumladungszone am pn-Übergang
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Solarstrom GrundlagenSolarstrom – Grundlagen
A fb d F k i i S l ll„ Aufbau und Funktion einer Solarzelle
| Ladungstrennung
~ Rekombination~ Rekombination
¡ ungenutzte Photonen-EnergieEnergie
¢ Reflexion und Abschattung durchdurch Frontkontakte
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Solarstrom SolarzellenSolarstrom – Solarzellen
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Solarstrom Solarzellen
M k i lli Sili i ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Monokristalline Siliziumzellen
Wi k d 15 18%Wirkungsgrad: 15-18%Form: rund, semiquadratisch, quadratischGröße: d = 10, 12,5 oder 15 cm, meist 12,5 x 12,5 cm² oder 10 x 10 cm²Dicke: 0 14 bis 0 3 mm
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Dicke: 0,14 bis 0,3 mmStruktur: homogenFarbe: dunkelblau bis schwarz
Solarstrom Solarzellen
P l k i lli Sili i ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Polykristalline Siliziumzellen
Wafer... ... mit AR ... mit AR und Kontakten
Wirkungsgrad: 13-16%; Form: quadratischGröße in cm x cm: 12,5 x 12,5 , 15 x 15 , 15.6 x 15,6 , 20 x 20 , (10 x 10)Di k 0 14 bi 0 3
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Dicke: 0,14 bis 0,3 mmStruktur: EisblumenstrukturFarbe: blau (mit AR), silbergrau (ohne AR)
Solarstrom Solarzellen
B d Sili i ll S i Ribb
Solarstrom – Solarzellen
„ Bandgezogene Siliziumzellen: String Ribbon
Wirkungsgrad: 13 bis 14 %Form: rechteckigForm: rechteckigGröße: 8 x 15 cm²Dicke: ca. 0,3 mm
Struktur: leicht inhomogen und unebenFarbe: dunkelblauHersteller: Evergreen Solar, Sovellog ,
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Solarstrom Solarzellen
A h Sili i S l ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Amorphe Silizium Solarzellen
Modulwirkungsgrad: 4 bis 6 %
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Solarstrom Solarzellen
K f I di Di l id Z ll (CIS)
Solarstrom – Solarzellen
„ Kupfer Indium Diselenid-Zellen (CIS)
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und AnwendungenModulwirkungsgrad: 9 bis 12 %
Solarstrom Solarzellen
C d i T ll id Z ll (CdT )
Solarstrom – Solarzellen
„ Cadmium-Tellurid-Zellen (CdTe) Modulwirkungsgrad: 9 bis 11 %
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Solarstrom Solarzellen
V l i h Dü hi h i k i lli Z ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Vergleich Dünnschicht mit kristallinen Zellen
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 42
Solarstrom Solarzellen
K öß S l ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Kenngrößen von Solarzellen
Kenngröße Symbol Einheit Beschreibung
MPP-Leistung PMPP Wp Spitzenleistung bei optimaler Belastung unter STC-Bedingungen (Nennleistung)
Wirkungsgrad Ș - / % Maß für die Ausnutzung der solaren Einstrahlung b fü di V l b i d E i dlbzw. für die Verluste bei der Energieumwandlung
Füllfaktor FF - / % Maßstab für die elektrische Qualität
MPP Spannung U V Zellspannung im MPPMPP-Spannung UMPP V Zellspannung im MPP
Leerlauf-spannung
UL (VOC) V Spannung, die eine Solarzelle liefert, wenn kein Verbraucher angeschlossen ist (offene p g g (Anschlüsse)
MPP-Strom IMPP A Zellstrom im MPP
Kurzschlussstrom I (I ) A Strom den eine Solarzelle liefert wenn beide
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Kurzschlussstrom IK (ISC) A Strom, den eine Solarzelle liefert, wenn beide Anschlüsse direkt zusammengeschlossen werden
Solarstrom Solarzellen
Ei hl bhä i k i
Solarstrom – Solarzellen
„ Einstrahlungsabhängigkeit von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom
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Solarstrom Solarzellen
R ih h l S l ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Reihenschaltung von Solarzellen
Ugesamt = U1 + U2 + U3 + ... + Un Igesamt = I1 = I2 = I3 = konstant
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Solarstrom Solarzellen
P ll l h l S l ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Parallelschaltung von Solarzellen
Igesamt = I1 + I2 + I3 + ... + In Ugesamt = U1 = U2 = U3 = konstant
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
gesamt 1 2 3 n Ugesamt U1 U2 U3 o sta t
Solarstrom Solarzellen
Ei hl bhä i k i M d lk li i
Solarstrom – Solarzellen
„ Einstrahlungsabhängigkeit von Modulkennlinien
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Solarstrom Solarzellen
S d S k li i i Sili i l ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Strom- und Spannungskennlinie einer Siliziumsolarzelle
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Solarstrom Solarzellen
K li i k i lli d h S l ll i V l i h
Solarstrom – Solarzellen
„ Kennlinien von kristallinen und amorphen Solarzellen im Vergleich
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Einstrahlung: 1000 W / m² Zellfläche: 5 cm x 5 cm Temperatur: 28°C
Solarstrom Solarzellen
Ei hl bhä i M d l i k d
Solarstrom – Solarzellen
„ Einstrahlungsabhängige Modulwirkungsgrade
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Solarstrom Solarzellen
V l i h
Solarstrom – Solarzellen
„ Vergleich
der
S l llSolarzellen-
arten
•in stabilisiertem Zustand
** gemessen bei konzentrierter
Einstrahlung
*** Kleinproduktionp
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
[Quellen: Fraunhofer ISE, Uni Stuttgart, 26th IEEE PVSC, NREL, UNSW, Datenblätter verschiedener Hersteller]
Solarstrom Solarzellen
V l i h d S l ll
Solarstrom – Solarzellen
„ Vergleich der Solarzellenarten
PV-Anlage mit jeweils ca. 1 kWp der verschiedenen Zelltechnologien: polykristallin monokristallin CIS amorph CdTe (von links nach rechts)polykristallin, monokristallin, CIS, amorph, CdTe (von links nach rechts)
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Solarstromanlagen ÜbersichtSolarstromanlagen – Übersicht
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 43
Solarstrom InselanlagenSolarstrom – Inselanlagen
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 44
Solarstrom Netzgekoppelte AnlagenSolarstrom – Netzgekoppelte Anlagen
(1) PV Generator:(1) PV-Generator: in Reihe und parallel verschaltete PV-Module mit Montagegestellmit Montagegestell
(2) Generatoranschlusskasten (mit Schutztechnik)
(3) Gleichstrom erkabel ng(3) Gleichstromverkabelung
(4) DC-Hauptschalter
(5) Wechselrichter
(6) Wechselstromverkabelung
(7) Zählerschrank mit Stromkreisverteilung, g,Bezugs- und Einspeisezähler und Hausanschluss
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Solarstrom KomponentenSolarstrom – Komponenten
M d l fb„ Modulaufbau
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 46
Solarstrom KomponentenSolarstrom – Komponenten
Solarmodul
Wechselrichter
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 47
Solarstrom Module
S l d l S h kl II P üf
Solarstrom – Module
„ Solarmodule: Schutzklasse II Prüfung• zum Schutz von Personen gegen elektrischen Schlag
über die gesamte Lebensdauer der Module• doppelte oder verstärkte Isolierung
„ Sicherheitsstandards und CE-Kennzeichnung • Geräte- und Produktsicherheitsgesetz GPSGGeräte und Produktsicherheitsgesetz GPSG
der Hersteller bzw. Importeur haftet für Schäden, die durch das Produkt entstehen• EU-Niederspannungsrichtlinie
CE-Kennzeichnungspflicht für Anlagen mit 75 bis 1500 V DC-NennspannungIEC 61 30 b EN 61 30 Si h h i d d fü PV M d l “• IEC 61730 bzw. EN 61730 „ Sicherheitsstan dards für PV-Module“Prüfgrundlage für das CE-Zeichen, beinhaltet Schutzklasse II-PrüfungEinteilung der Module in drei sicherheitstechnische Klassen:
Klasse A: Gebäudeanwendungen (öffentlich zugänglich)Klasse A: Gebäudeanwendungen (öffentlich zugänglich) in Systemen > 50 V Gleichspannung oder 240 W Module: Schutzklasse II geprüft
Klasse B: Solarkraftwerksanwendungen (nicht öffentlich zugänglich)
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g ( g g )geschützter Aufbau, Schutzklasse 0
Klasse C: Kleinspannungsanwendungen < 50 V oder 240 WModule: Schutzklasse III
Solarstrom Module
S l d l G i
Solarstrom – Module
„ Solarmodule: Garantien
• Produktgarantie : auf die zugesicherten Eigenschaften, d. h. Leistung + Mängelgesetzlich vorgeschriebene Frist von 2 Jahren, manche Hersteller gewähren freiwilligbis zu 10 Jahre
• Leistungsgarantie : meist 10 bis 12 Jahre auf 90 % der Leistung und/oder 20 bis 25 Jahre auf 80 % der Leistung20 bis 25 Jahre auf 80 % der Leistung
Achtung: bezieht sich die Garantie auf die Nennleistung oder auf die Mindestleistung?(Beispiel: bei Leistungstoleranz +/- 10 % und Messungenauigkeit 4 % entsprechen 80 % von Pmin nur 69,2 % (Messwert) von Pnenn, d. h. real 72 bis 66,5 %)
Nachweispflicht liegt beim Käufer - anerkannte Prüfinstitute unter anderem: TÜV Fraunhofer ISE PI Berlin (150 – 400 € pro Modul)TÜV, Fraunhofer ISE, PI Berlin (150 400 € pro Modul)Häufig mit Klausel, dass der Hersteller den Eintritt der Leistungsgarantie bestimmt.Wird der Garantiefall anerkannt, erfolgt meist ein Ausgleich in Form von Modulen entsprechend der Minderleistung oder ein anderer nicht monetärer Ausgleich
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Solarstrom Module
L i h l / Al h i
Solarstrom – Module
„ Langzeitverhalten / Alterungserscheinungen
AEG-Telefunken Module 1982: –15%
Siemens Module 1977: -25%
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und AnwendungenGesamtansicht der Versuchsanlage auf dem Dach des Elektrotechnik-Gebäudes der TU-Berlin
Solarstrom ModuleSolarstrom – Module
L i h l / Al h i„ Langzeitverhalten / Alterungserscheinungen
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Teil 2 – Planung und DimensionierungTeil 2 Planung und Dimensionierung
Tallinn 23 -24 03 2011Tallinn 23. 24.03.2011
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Solarstrom - MontageartenSolarstrom - Montagearten
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 48
Solarstrom - Montagearten
T höh d E i d b i hi d
Solarstrom - Montagearten
Fassadenintegration ohne Hinterlüftung8,9 %
„ Temperaturerhöhung und Ertragsminderung bei verschiedenen Montagearten
Fassadenintegration, ohne Hinterlüftung
Dachintegration, ohne Hinterlüftung
4 8 %
5,4 %
43 K
55 K
auf/ in Fassade, schlechte Hinterlüftung
auf/ in Fassade, gute Hinterlüftung3,6 %
4,8 %
35 K
39 K
auf/ im Dach, schlechte Hinterlüftung
auf/ im Dach, gute Hinterlüftung2,1 %
2,6 %
29 K
32 K
auf Dach großer Abstand
völlig freie Aufstellung0,0 %
1,8 %
28 K
29 K
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
völlig freie Aufstellung 22 K
Temperaturerhöhung Minderung des Energieertrages
Solarstrom - Planung/ DimensionierungSolarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Flächenbedarf
Zellmaterial Modulwirkungsgrad Benötigte Modulfläche für 1 kWpZellmaterial
Monokristallin
Modulwirkungsgrad Benötigte Modulfläche für 1 kWp
Polykristallin (EFG)
Polykristallin
Dünnschicht: Kupfer-Indium-Diselenid (CIS)
Dünnschicht: Amorph
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
V l i h d S l ll
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Vergleich der Solarzellenarten
PV-Anlage mit jeweils ca. 1 kWp der verschiedenen Zelltechnologien: polykristallin monokristallin CIS amorph CdTe (von links nach rechts)polykristallin, monokristallin, CIS, amorph, CdTe (von links nach rechts)
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Ei fl f k f d
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Einflussfaktoren auf densolaren Ertrag
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
V l i PV S
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Verluste in PV-Systemen
E
ideal
real
E
EPR =
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Pl bl f k l A l
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Planungsablauf netzgekoppelter Anlagen
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Pl bl f k l A l
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Planungsablauf netzgekoppelter Anlagen
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Wi dl i D hl d
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Windlast in Deutschland
Windlast nach DIN 1055-4 (neu)Geschwindigkeitsdruck
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
S h l i D hl d
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Schneelast in Deutschland
Schneelast nach DIN 1055-5 (neu):s = s · µ
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
s = sk µ1
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
V h l f F li
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Verschattungsanalyse auf Folie
Sonnenbahn-indikatorBild iBilder: sunovation GmbH
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
G i h V h l
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Geometrische Verschattungsanalyse
Bestimmung von Höhen- und Azimutwinkeln der Objekte:
Ȗ - Höhenwinkel h - Höhe der PV-Anlage
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Ȗ - Höhenwinkel h1 - Höhe der PV-Anlage
α - Azimut h2 - Höhe des verschattenden Objektes
d - Abstand zwischen PV-Anlage und verschattendem Objekt
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Di i l V h l
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Digitale Verschattungsanalyse
Digitalfotos erstellen mit sphärischem Spiegel
Erstellen von HorizontlinienErstellen von Horizontlinien
Übergabe in Simulationsprogramme
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Solarstrom - Planung/ DimensionierungSolarstrom - Planung/ Dimensionierung
W li di hö h P i l fü PV A l ?„ Wo liegen die höchsten Potentiale für PV-Anlagen?
Größtes Potential in Deutschland: DACHFLÄCHEN
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und AnwendungenBei einem Systemnutzungsgrad von 13,5 % [Quelle: Quaschning 1999]
Solarkataster: Markierung von geeigneten Flächen
Solarstrom - BeispieleSolarstrom - Beispiele
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 50
Solarstrom - BeispieleSolarstrom - Beispiele
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 51
Solarstrom - BeispieleSolarstrom - Beispiele
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 52
Solarstrom - Planung/ DimensionierungSolarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Dimensionierung
1 kWp benötigen ca. 10m2 Fläche
1 kWp erzeugen ca. 800 kWh/Jahr
Voraussetzungen:
- Verschattungsfreiheit
- Azimut zwischen Südost und Südwest
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 53
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
D S l b PV G
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Der Solargenerator bzw. PV-Generator
Solargenerator = alle zusammengeschalteten Module einer Anlage
In Reihe geschaltete Module bilden einen Strang.Strang.
Mehrere gleiche Stränge können parallel geschaltet werdengeschaltet werden.
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
A f b d W h l i h
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Aufgaben des Wechselrichters
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und AnwendungenBetriebsführung Solargenerator
(MPP Regelung
Anpassung Spannungsniveaus
Umwandlung in netzkonformen Wechselstrom
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Ei h f W h l i h
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Eigenschaften von Wechselrichtern
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Wi k d W h l i h
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Wirkungsgrad von Wechselrichtern
Der durchschnittliche
J h i k dJahreswirkungsgrad
ist standortabhängig.
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen ηηηηηηη%100%50%30%20%10%5
2,048,01,013,006,003,0 ∗+∗+∗+∗+∗+∗=Euro
Europäischer Wirkungsgrad:
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
W h l i h k
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Wechselrichterkonzepte
Stringwechselrichter
Teilgeneratorkonzept
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und AnwendungenKleinspannungskonzept Konzept mit höheren Spannungen
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
V h l k b i V h
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Verschaltungskonzepte bei Verschattung
Verschattungssituation und Kennlinien bei Reihenschaltung
Verschattungssituation und Kennlinien bei Parallelschaltung und Verschattung in zwei Strängen
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Di i i Ei hl i d M l i
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Dimensionierung: Einstrahlungsenergie und Momentanleistung
Die Leistung am Wechselrichter ist abhängig von g g gder Leistung, die der Generator abgeben kann.
Die Modulleistung ist vom Zelltyp, der Temperatur und der Einstrahlung abhängig.
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Di i i Ei hl i S d bhä i
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Dimensionierung: Einstrahlungsenergie Standortabhängig
Standort Berlin Häufigkeit und Energie für
eine südausgerichtete, 30ŋgeneigte PV-Anlage
Standort Kalifornien (USA) Häufigkeit und Energie für
eine südausgerichtete, 30ŋgeneigte PV-Anlage
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
MPP A d h d W h l i h
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ MPP-Anpassung durch den Wechselrichter
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
B i i l Ab i PV G d W h l i h
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Beispiel: Abstimmung PV-Generator und Wechselrichter
1. Leistung: 0,8 x PPV < PWR AC < 1,2 x PPV
Empfehlung = PWR AC = 1,1 x PPV
2. Spannung: Arbeitsbereich des WR und der PV-
Generatorkennlinie
maximale Modulanzahl in einem Strangmaximale Modulanzahl in einem Strang
Umax (WR)n max =
UL (M d l 10ŋC)UL (Modul -10ŋC)
3. Strom: Bestimmung der maximalen Anzahl der Stränge pro WRImax WR
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
max WRn Strang ≤
I n Strang
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
B i i l Di i i S
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Beispiel: Dimensionierung untere Spannungsgrenze
Minimale Modulanzahl in einem Strang:UMPP (WR min)
n min = UMPP (Modul 70ŋC)
Problem: auf den Moduldatenblättern ist nur ȕL angegeben
Beispiel: polykristallines Module: ȕ =-0 34 ĺ ȕ =-0 34 – 0 11 ĺ ȕ = - 0 45
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Beispiel: polykristallines Module: ȕL=-0,34 ĺ ȕMPP=-0,34 – 0,11 ĺ ȕMPP= - 0,45
Wenn keine weiteren Daten bekannt sind kann näherungsweise statt ȕMPP der Leistungskoeffizient zur Berechnung eingesetzt werden
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Si l i
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Simulationsprogramme
Ein Großteil der Programme ist von WechselrichterherstellernZiel: über die eigenen Produkte, deren Betriebsverhalten und mögliche Verschaltungen g , g gzu informieren und Unterstützung bei der Auslegung zu liefern.
Häufigkeit der auftretenden MPP-Ströme des Solargenerators
10
12
14
16
18
t in
[%]
MPP-Strom liegt im Nennstrombereich des WR
MPP-Strom liegt über dem Nennstrom des WR
2
4
6
8
10
Hä
ufig
keit
0 2 4 6 8 10
MPP-Ströme in [A]
0
Während der Simulation ist ein Maximalwert von ca. 15A aufgetreten.
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Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
Ch k d A l d h Si l i
Solarstrom - Planung/ Dimensionierung
„ Check der Auslegung durch Simulationsprogramm
Meldung bei Fehlauslegung im Programm PV-SolProgramm PV Sol
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Teil 3 – Installation von PV-AnlagenTeil 3 Installation von PV Anlagen
Kosten und Nutzen
Tallinn 23.-24.03.2011
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Installation von PV-AnlagenInstallation von PV-Anlagen
D hh k f S h ä d h„ Dachhakenmontage auf Schrägdach
KreuzschienenmontageQuerträgerschienenQuerträgerschienen
Module vertikal
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Installation von PV-Anlagen
D hb f i S k h b
Installation von PV-Anlagen
„ Dachbefestigung: Stockschraubenmontage
Schrauben und Anker speziell d D h f d i tden Dacherfordernissen angepasst
Diebstahlschutz
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Installation von PV-Anlagen
A fd h S fü fl h Dä h
Installation von PV-Anlagen
„ Aufdach-Systeme für flache Dächer
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Installation von PV-Anlagen
F iflä h
Installation von PV-Anlagen
„ Freiflächensysteme
Modulanordnung in Reihen oder Tischen Holz- oder Metallgestelle, Nachführung
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen
Installation von PV-Anlagen
W d I dh l
Installation von PV-Anlagen
„ Wartung und Instandhaltung
Folgende Ursachen für Anlagenstörungen oder -ausfälle werden geordnet nach ihrer Häufigkeit angegeben:g g g g
1. Defekt am Wechselrichter2. Gelockerte Leitungsverbindung3 Defekte Strangsicherungen3. Defekte Strangsicherungen 4. Defekt an einem Modul und damit 5. Teil- oder Totalausfall eines Stranges
(Bypassdioden oder Kontaktierung ( yp gder einzelnen Zellen im Modul)
6. Defekte Überspannungsableiter7. Isolationsfehler
Zunehmend auch:• Moduldiebstahl• Feuer (z. B. Scheunenbrand)
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( )
Auswertung einer Befragung von Installateuren [EuPD research]
Installation von PV-Anlagen
W d I dh l Ch kli
Installation von PV-Anlagen
„ Wartung und Instandhaltung Checkliste
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Installation von PV-Anlagen
D f
Installation von PV-Anlagen
„ Datenerfassung
Für eine detaillierte Betriebsführung sinnvolle Daten sind:ü e e de a e e e ebs ü u g s o e a e s dX Einstrahlungsdaten (ggf. weitere physikalische Daten)
X StrangströmeX Strangströme
X Wechselrichterdaten(Messwerte Statusmeldungen)(Messwerte, Statusmeldungen)
X Zählerdaten
X Außerdem: genaue Kenntnis über den Aufbau des Generators(Verschattungsituation, Topologie…)
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Installation von PV-Anlagen
A f d B i b füh
Installation von PV-Anlagen
„ Anforderung an Betriebsführung
X Lückenlose Erfassung aller notwendigen Daten
X Kompatibel mit allen Komponenten die relevante Daten liefernX Kompatibel mit allen Komponenten, die relevante Daten liefern
X Speicherung relevanter Daten über den gesamten Betriebszeitraum (in der Regel 25 Jahre oder mehr)
X Automatisches Erkennen von Fehlern mit Alarmmeldung
X Geringe Anzahl an Fehlalarmen
X Alarm führt zu zeitnahen Benachrichtigungen (Email SMS )X Alarm führt zu zeitnahen Benachrichtigungen (Email, SMS…)
X Auswertungen von Daten und Fehler für automatische Berichterstellungen
X Individuelle Benutzeroberflächen z.B. für Wartungspersonal und Endkunden
X Ansprechende Benutzeroberfläche
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Ansprechende Benutzeroberfläche
Installation von PV-Anlagen
Q li ä i h PV A l
Installation von PV-Anlagen
„ Qualitätssicherung von PV- Anlagen:
DGS Solarsiegel / RAL / TÜVdotCom
P1P1 Hersteller
P2 Planer
P3 Handwerker
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und AnwendungenP4 Betreiber / Wartung
Kosten und NutzenKosten und Nutzen
„ Kosten
1 kWp Kosten ca. 2.500 – 3.500 €
1 kWp erzeugen ca. 800 kWh/Jahr
Bei Eigenverbrauch Abdeckung > 30%
Bei Netzeinspeisung Vergütung (EEG)
Estland: Steuererleichterungen, Kredite, grüne Zertifikate
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 54
Kosten und NutzenKosten und Nutzen
„ Kostenentwicklung
Solarstrom
in Deutschland
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Gute Beispiele: SolarstromGute Beispiele: Solarstrom
„ Beispiel Photovoltaik - INDUSTRIE
Fronius beschäftigt sich gseit 1992 mit Solarelektronik, insbesondere mit der Entwicklung undProduktion von Photovoltaik-Wechselrichtern für netz-gekoppelte und autonome Stromversorgungen.Die derzeit größte Photovoltaik-Solarstromanlage in Österreich
d D h d F iwurde am Dach des Fronius-Firmengebäudes in Sattledt/OÖ errichtet: Leistung 604 kWp
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 60
Gute Beispiele: SolarstromGute Beispiele: Solarstrom
„ Beispiel Photovoltaik - WERKSTÄTTEN
ROST Werkstätten bietenLeistungen im BereichDrucken, Werbetechnik undMessebau.PV-Anlage auf dem Pultdach- Anlagengröße:101 kWp- Stromproduktion:64.000 kWh/ Jahr
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 61
Gute Beispiele: SolarstromGute Beispiele: Solarstrom
„ Beispiel Photovoltaik - LANDWIRTSCHAFT
Auf den Stallgebäuden des viehwirtschaftlichen Betriebs wurden insgesamt 109 kWpwurden insgesamt 109 kWp Photovoltaikanlage installiert. Diese erzeugt pro Jahr ca. 92.000 kWh Solarstrom. Bei Investitions-So a st o e est t o skosten von ca. 200.000 €refinanziert sich die Investition innerhalb von 10 Jahren durch die Einspeisevergütung (EEG).
BSR QUICK – Solarenergie – Techniken und Anwendungen Skript S. 62
Kosten und Nutzen
Ak ll V ü i D hl d
Kosten und Nutzen
Freifläche Auf Gebäude oder Lärmschutzwand
„ Aktuelle Vergütung in Deutschland
InbetriebnahmeKonversions-
flächenFreiflächen, die weder Grün-
noch Ackerflächen sind< 30 kW
30 -100 kW
100 -1.000 kW
> 1.000 kW
Volleinspeisung
ab 01.01.2011 22,07 1) 21,11 1) 28,74 2) 27,33 2) 25,86 2) 21,56 2)
Auf Gebäude oder Lärmschutzwand
30 kW30 - 100 -
1) voraussichtlich bis 30.9.20112) voraussichtlich bis 30.6.2011
Direktverbrauch
b 01 01 2011 fü d A t il 30 % 12 36 10 95 9 48
< 30 kW30
100 kW100
500 kW
ab 01.01.2011 für den Anteil < 30 % 12,36 10,95 9,48
ab 01.01.2011 für den Anteil > 30 % 16,74 15,33 13,86
Kosten und Nutzen
B i i l B h d V ü
Kosten und Nutzen
„ Beispiel: Berechnung der Vergütung
Beispiel:
PV-Anlage (50 kW),
mit weniger als 30 % Anteil Eigenverbrauch.
Inbetriebnahme April 2011.
Frage:
VERGÜTUNG FÜR EIGENVERBRAUCH?VERGÜTUNG FÜR EIGENVERBRAUCH?
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Kosten und Nutzen
B h d V ü
Kosten und Nutzen
„ Berechnung der Vergütung
VERGÜTUNG FÜR EIGENVERBRAUCH?
30 kW x 12,36 ct/kWh + 20 kW x 10,95 ct/kWh
50 kW
= 11 80 ct /kWh= 11,80 ct /kWh
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Kosten und Nutzen
B i i l B h d V ü
Kosten und Nutzen
„ Beispiel: Berechnung der Vergütung
Beispiel:
PV-Anlage (50 kW),
mit 50 % Anteil Eigenverbrauch.
Inbetriebnahme April 2011.
Frage:
VERGÜTUNG FÜR EIGENVERBRAUCH?VERGÜTUNG FÜR EIGENVERBRAUCH?
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Kosten und Nutzen
B h d V ü
Kosten und Nutzen
„ Berechnung der Vergütung
(1) VERGÜTUNG FÜR EIGENVERBRAUCH?
30 kW x 12,36 ct/kWh + 20 kW x 10,95 ct/kWh
50 kW = 11,80 ct /kWh
(2) Für den selbstgenutzten Stromanteil über 30 %:
30 kW x 16,74 ct/kWh + 20 kW x 15,33 ct/kWh
50 kW
= 16,17 ct /kWh
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Kosten und Nutzen
Ei b h l
Kosten und Nutzen
„ Eigenverbrauchsregelung
Mit dieser Vergütungsregelung soll ein Anreiz geschaffen werden,d St b h tä k d i E i htden Stromverbrauch stärker an der eigenen Erzeugung auszurichten.
Anlagenbetreiber erhalten eine Vergütung für den direkt genutzten StromAnlagenbetreiber erhalten eine Vergütung für den direkt genutzten Strom
wenn sich die PV-Anlage an oder auf einem Gebäude befindet
wenn die PV-Anlage max. eine installierte Leistung von 500 kWp hat
soweit der Strom durch den Anlagenbetreiber oder einen Drittenh i li h i i lb ä li h Näh A lnachweislich in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Anlage
verbraucht wird
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Kosten und Nutzen
Ei b h l
Kosten und Nutzen
„ Eigenverbrauchsregelung
Abrechnung Eigenverbrauch= (Z2 - Z1Ļ) * Vergütung Eigenverbrauch
Abrechnung NetzeinspeisungZ1Ļ * V üt N t i i= Z1Ļ * Vergütung Netzeinspeisung
Abrechnung Netz-Strombezug= Z1Ĺ * Strombezugspreis (z B 20 Cent)
Z2Z1Ĺ Z1Ļ
= Z1Ĺ * Strombezugspreis (z.B. 20 Cent)
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Kosten und Nutzen
B i i l B h i d T l d UI Mü h
Kosten und Nutzen
„ Beispiel: Berechnung mit dem Tool des UI München
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Kosten und Nutzen
R l i d K i l üb 20 J h Di
Kosten und Nutzen
„ Resultierender Kapitalwert über 20 Jahre: Diagramm
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Vielen Dank
für I hre Aufmerksamkeit !!!