Photovoltaik Engineering

Handbuch für Planung, Entwicklung und Anwendung

verfasst von: Andreas Wagner

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : VDI-Buch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

In der Erstauflage stand die ingenieurmäßige Berechenbarkeit der Kennlinie des PV-Generators zur Lösung von Anpassungsproblemen im Vordergrund. In der zweiten Auflage wurde auf die Energie-Ertragsprognose von photovoltaischen Systemen zur Netzeinspeisung ausführlicher eingegangen und es wurden Methoden für Qualitätskontrolle und Ertragsgutachten vorgestellt. In der vorliegenden überarbeiteten dritten Auflage werden neue Erkenntnisse der Qualitätskontrolle dargestellt, beispielsweise bei der Serieninnenwiderstandsmessung.

Ein besonderer Schwerpunkt ist die Behandlung photovoltaischer Inselsysteme. Es wird am Beispiel einer Relaisfunkstation auf einem abgelegenen Turm in Iserlohn gezeigt, dass auch in Deutschland eine sehr gute Verfügbarkeit während des ganzen Jahres erreicht werden kann.

Photovoltaische Inselsysteme werden vermehrt weltweit in den sonnenreicheren Regionen eingesetzt. Die Grundlage einer guten Dimensionierung ist die Kenntnis von Einstrahlungsstatistiken. Es wurden daher Einstrahlungsdaten für etwa 500 Städte in 140 Ländern aller Kontinente, darunter auch für alle Bundesstaaten der USA erfasst und im Anhang dargestellt.

Die entsprechenden Methoden für Planung, Entwicklung und Anwendung werden in diesem Buch behandelt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung

Der Beginn der Geschichte der Photovoltaik kann mit dem Beginn der Geschichte der Telekommunikation gesehen werden [200]: Samuel Morse schaffte 1837 den Durchbruch mit der Erfindung eines praxistauglichen elektrischen Telegrafen. Damit begann die Installation von Telegrafenleitungen über weite Entfernungen ber Land, zunächst in Amerika.

Andreas Wagner

2. Solares Strahlungsangebot

Zusammenfassung

Die Sonne kann näherungsweise als schwarzer Strahler betrachtet werden. Messungen des Sonnenspektrums ermglichen Rückschlüsse auf die Temperatur sowie auf die Elementenverteilung der Sonne.

Andreas Wagner

3. Solargenerator

Zusammenfassung

Die Solarzelle ist ein Halbleiter-Bauelement zur direkten Wandlung des Sonnenlichtes in elektrische Energie.

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. Das Blockschaltbild eines typischen photovoltaischen Inselsystems mit Batteriespeicher zeigt die folgende Abbildung.

Andreas Wagner

5. Dimensionierung von PV-Inselanlagen

Zusammenfassung

Grundlage der Dimensionierung ist das tägliche Strahlungsangebot der Sonne am vorgesehenen Einsatzort der PV-Anlage. blicherweise 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:

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

Das Jahresmittel der tglichen Globalstrahlung liegt in Deutschland bei etwa GA=3 kWh/m² und erreicht in quatornahen Regionen bis GA=7 kWh/m².

Andreas Wagner

6. Energieversorgung mit PV-Anlagen

Zusammenfassung

Der elektrische Tages-Energieertrag Wd den der Anwender nutzen kann folgt aus dem Jahresmittelwert der täglichen Einstrahlung GA, bewertet mit dem Flächenfaktor FA, der die Ertrags-nderung durch Neigung des Generators gegenüber der Horizontalen und Azimut-Drehung beschreibt (vgl. Abb. 2.2.3). Durch die Umkehrfunktion der Beziehung (5.1.9) für die Dimensionierung der Peakleistung eines PV-Generators folgt der mittlere nutzbare Tages-Energieertrag.

Andreas Wagner

7. Energie-Ertragsgutachten

Zusammenfassung

Durch die aufstrebende Photovoltaik-Industrie in Deutschland werden Fragen der Qualitätskontrolle vor Ort und Methoden für Energieertragsprognosen in Deutschland immer wichtiger, da von Banken bei Groanlagen Energie-Ertragsgutachten mit Angaben über die Unsicherheit der Prognose verlangt werden, bevor ein Kredit bewilligt wird.

Andreas Wagner

8. Anhang

Andreas Wagner

Backmatter

Titel: Photovoltaik Engineering
verfasst von: Andreas Wagner
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-05413-6
Print ISBN: 978-3-642-05412-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-05413-6