LF2.12 12. Photovoltaik Flashcards
Elektrischer Energiebedarf einer Person?
- ca. 1000 kWh/a (ohne Warmwasseraufbereitung)
- für diese wird nochmals mit 1000 kWh/a gerechnet
Bestrahlungsstärke am äussersten Rand der Erdatmosphäre (Solarkonstante)
1’367 W/m2
Bestrahlungsstärke bei klarem Himmel im Mittelland
ca. 1’000 W/m2
Gesamte eingestrahlte Energie pro Jahr im Mittelland?
- ca. 1’200 kWh/m2
Neigungswinkel und Ausrichtung von Solarmodulen
- bester Wirkungsgrad bei senkrechter Einstrahlung
- im Sommer bei ca. 24° (Einstrahlung ca. 66°)
- im Winter bei ca. 70° (Einstrahlung ca. 20°)
Optimaler Neigungswinkel aus Erfahrung der letzten Jahrzehnte?
30° bis 40°
Einbussen bei Abweichungen von der Südachse von ±45°
relativ klein => ca. 5%
Air Mass (AM)
Verhältnis der aktuellen Weglänge der Solarstrahlung durch die Atmosphäre zum kürzesten Weg
Auf was hat die Beschattung grossen Einfluss?
Auf die Leistung der Anlage => vermindert entsprechend den Energieertrag
Welche 2 Solarzellen-Technologien werden meist unterschieden?
Kristallinen Solarzellen und Dünnschichtzellen
Welches sind die 2 wichtigsten Photovoltaik-Technologien
Monokristallin und Polykristallin (Beide Silizium)
2 Vorteile von Silizium?
- Zweithäufigstes Element der Erdkruste
- umweltverträglich
Polykristalline Zellen
- aus Siliziumschmelze wird ein Block gegossen => viele kleine Kristalle
- blau getöntes Muster
- meiste Anwendung => preisgünstig
- Modulwirkungsgrad bis ca. 18%
Monokristalline Zellen
- Impfkristalle werden für die Herstellung benötigt => ein quaderförmiger Block
- blauschwarze Oberfläche
- höchster Wirkungsgrad => teuer
- Modulwirkungsgrad bis ca. 22%
Aufbau und Funktion einer Solarzelle
Die Zelle hat an ihrer Oberfläche eine lichtdurchlässige Schicht sowie zwei elektrisch entgegengesetzt dotierte Schichten (pn-Schicht). Treffen nun Photonen (Lichtteilchen) auf die Solarzelle, so entsteht ein innerer Photoeffekt. Die zugeführte Lichtenergie wird im Kristall- gitter absorbiert, wodurch Ladungsträger (freie Elektronen) freigesetzt werden. Dabei wandern die Elektronen zur
n- Schicht und die Löcher zur p-Schicht. Die n-Schicht wird infolge negativ und die p-Schicht positiv geladen.
Wann wird die maximale Nennleistung (Wp) einer Solarzelle abgegeben?
- bei einer Ein-strahlungsleistung von 1’000 W/m2 bei senkrechtem Lichteinfall
- bei einer Zellentemperatur von 25°C
- bei einer Luftmasse von AM=1.5
Man spricht dabei von den Standart Test Bedingungen (STC).
STC
Standart Test Bedingungen
Degradation
Alterungsbedingte Rückgang des Wirkungsgrades von
Solarzellen im Laufe ihres Lebens (Bis zu 25 Jahren).
3 Ursachen für nachlassende Wirkungsgrade bei Solarmodulen
- Verschmutzung der Modulgläser
- Veralgung (“Verpilzen”) speziell beim Modulrahmen
- Vergilbung des Einbettungsmaterials
MPP
Maximum Power Point: maximal mögliche Leistung bei einem Strom-Spannungs-Zustand (UNenn * INenn)
MPPT
Maximum Power Point Tracker:
- eingebaut in Wechselrichtern
- Erkennung des max. Leistungspunktes
- regelt Stromfluss, dass die Leistung immer maximal ist
Füllfaktor FF
- Quotient aus der maximalen Leistung und dem Produkt aus Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom (FF=UNennINenn / U0IK)
- je grösser FF, desto höher der Wirkungsgrad der Zelle
- bei kristallinen Zellen: 0.75 - 0.85
Smart Module
- jedes Modul erreicht den MPP
- ideal bei Beschattung einzelner Module
- Abschaltung der DC-Leitung bei Fehler
- ein fixer Spannungswert kann eingestellt werden
Die Leerlaufspannung U0 eines Moduls wird bei sinkender Temperatur…?
grösser
