Photovoltaik Engineering

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung

Die technische Nutzung photovoltaischer Energiewandler hat erst in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts eine nennenswerte Bedeutung erhalten. Photovoltaische Solargeneratoren werden seit den sechziger Jahren genutzt, um Nachrichtensatelliten mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Energiekrise Anfang der siebziger Jahre war der Anlaß, die terrestrische Nutzung solarer Energie auf ihre Durchführbarkeit und Wirtschaftlichkeit hin zu untersuchen [1]. In den achtziger Jahren wurden die ersten größeren photovoltaischen Pilotanlagen geplant und aufgebaut [2].

Andreas Wagner

2. Solares Strahlungsangebot

Zusammenfassung

Die Sonne kann näherungsweise als schwarzer Strahler betrachtet werden. Messungen des Sonnenspektrums ermöglichen Rückschlüsse auf die Temperatur der Sonne. Inhomogenitäten der Sonne sind mit die Ursache für Unterschiede zwischen dem Sonnenspektrum und dem Spektrum des schwarzen Strahlers.

Andreas Wagner

3. Solargenerator

Zusammenfassung

Die Solarzelle ist ein Halbleiter-Bauelement zur direkten Wandlung des Sonnenlichtes in elektrische Energie. Die in den großflächig ausgeführten pn-Übergang einfallenden Photonen können Elektron-Loch-Paare erzeugen. Diese beweglichen Ladungsträger driften im elektrischen Feld des pn-Übergangs ihrem Vorzeichen entsprechend in verschiedene Richtungen und bewirken eine Ladungstrennung (innerer Photoeffekt, [12]). Dadurch entsteht eine äußerlich meßbare Spannung, die zur Arbeitsleistung herangezogen werden kann.

Andreas Wagner

4. Komponenten von PV-Systemen

Zusammenfassung

Das Lastprofil eines elektrischen Verbrauchers fällt im allgemeinen nicht mit dem Leistungsprofil eines photovoltaischen Solargenerators zusammen. Insbesondere für die Nutzung der elektrischen Energie während der Nacht ist daher ein Speichersystem vorzusehen. Als Standard-Batteriespeicher haben sich Bleiakkumulatoren durchgesetzt. Nur in Ausnahmefällen, z.B. für Anwendungen in polaren Regionen, werden wegen der besseren Frostbeständigkeit Nickel-Cadmium-Batterien verwendet [38]. Das Blockschaltbild eines typischen photovoltaischen Stromversorgungssystems mit Batteriespeicher zeigt Abb. 4.1.1.

Andreas Wagner

5. Dimensionierung von PV-Anlagen

Zusammenfassung

Grundlage der Dimensionierung ist das tägliche Strahlungsangebot der Sonne am vorgesehenen Einsatzort der PV-Anlage. Üblicherweise liegen Strahlungsstatistiken für die Globalstrahlung G (kurz: tägliche Einstrahlung) vor, die aus der sich im Tagesverlauf (Sonnenaufgang SA bis Sonnenuntergang SU) ändernden Bestrahlungsstärke E(t) hervorgeht:

$$G = \int\limits_{SA}^{SU} {E(t)} dt$$

(5.1.1)

Andreas Wagner

6. Wirtschaftliche Bewertung von PV-Systemen

Zusammenfassung

Zur technischen und wirtschaftlichen Bewertung von Investitionen im Energiebereich müssen objektiv nachvollziehbare Bewertungsmethoden vorhanden sein [57].

Andreas Wagner

7. Literaturverzeichnis

Andreas Wagner

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