E-Book, Deutsch, Band 24, 197 Seiten
Reihe: Nachhaltigkeit
Molitor Der Photovoltaik-Anlagen Projektleitfaden
1. Auflage 2009
ISBN: 978-3-8366-0912-8
Verlag: Diplomica Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 0 - No protection
Solaranlagen Grundwissen von A-Z
E-Book, Deutsch, Band 24, 197 Seiten
Reihe: Nachhaltigkeit
ISBN: 978-3-8366-0912-8
Verlag: Diplomica Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 0 - No protection
Das Buch bietet einen umfassenden Einblick in die Planung und Umsetzung von Photovoltaik-Anlagen. Es zeichnet sich durch üppige Illustrationen aus: Fotos und Grafiken machen komplexe technische Sachverhalte und Verfahren klar, wie zum Beispiel die Beschreibung der Historie, den Aufbau verschiedener Zelltypen, den Wirkungsgrad oder den Ablauf einer Anlagenplanung bis zur Montage. Die sorgfältige Recherche und die fundierte Sachkenntnis des Autors reichen bis in die Details. Ob Anlagenplanung, Wirtschaftlichkeit, Nennleistung, Performance Ratio, Wechselrichterkonzept, Kabelverbindungen und Anschlüsse. Aussagekräftige Texte und übersichtliche Schaubilder erschließen die Grundlagen für technisch versierte, Studenten und Praktiker aus allen beteiligten Berufsgruppen.
Einzigartig und unverzichtbar wird das Buch durch seinen Hauptteil: Über 50 Grafiken, Tabellen und Fotos zeigen Integrationstechniken und dokumentieren beispielhaft das Vorgehen bei Planen einer PV-Anlage. Es beeindruckt nachhaltig, in wie vielen Größen und Formen Solarzellen hergestellt werden können und dass heutzutage Module für nahezu jede Dachform verfügbar sind: Die Zukunftsaussichten für diese Branche sind weiterhin sehr gut.
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Vorwort;3
2;Inhaltsverzeichnis;4
3;1. Einleitung;6
4;2. Grundlagen;10
4.1;2.1 Die Sonne als Energielieferant;10
4.1.1;2.1.1 Die Sonnenstrahlung;13
4.1.2;2.1.2 Veränderung der Sonnenstrahlung;17
4.1.3;2.1.3 Direkte, diffuse und Globale Sonnenstrahlung;19
4.1.4;2.1.4 Solarkonstante und Bestrahlungsstärke;22
4.1.5;2.1.5 Das STC-Verfahren und der Begriff Air Mass (AM);24
4.1.6;2.1.6 Die elektromagnetischen Wellen der Solarenergie;25
4.2;2.2 Geschichtliche Entwicklung der Photovoltaik;27
4.3;2.3 Prinzip der Photovoltaik;31
4.4;2.4 Aufbau und Funktion der Solarzelle;32
4.4.1;2.4.1 Der p-n Übergang;34
4.4.2;2.4.2 Eigenschaften und Wirkungsgrad der Solarzelle;35
4.4.3;2.4.3 Solarzellentypen;46
4.4.4;2.4.4 Modultypen und dessen Aufbau;51
4.4.5;2.4.5 Die Farben der Antireflexschicht;54
4.4.6;2.4.6 Vom Solargenerator zum Wechselrichter;55
5;3. Projekt;58
5.1;3.1 Einleitung;58
5.1.1;3.1.1 Woraus besteht eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage;59
5.1.2;3.1.2 Energieertrag einer PV-Anlage;61
5.1.3;3.1.3 Kriterien für den Ertrag einer Anlage;65
5.1.4;3.1.4 Kosten und Einspeisevergütung einer PV-Anlage;69
5.1.5;3.1.5 Baugenehmigung und Bauliche Ausrichtung;72
5.1.6;3.1.6 Welche Schritte sollten vor der Anschaffung beachtet werden;73
5.2;3.2 Der Projektablaufplan;74
5.2.1;3.2.1 Der Termin;76
5.2.2;3.2.2 Das erste Beratungsgespräch;78
5.2.3;3.2.3 Grobskizze der Montageplanung mit Modulen von Solarworld;81
5.3;3.3 Die Modulkalkulation mittels Programm Sitop 4.1;82
5.3.1;3.3.1 Modulbeschreibung;85
5.3.2;3.3.2 Endplanung des Modulaufbaus beim Kunden;87
5.3.3;3.3.3 Der Wechselrichter;87
5.4;3.4 Angebots- und Konzeptvorstellung beim Kunden;91
5.5;3.5 Zum Energieversorger des Kunden;92
5.6;3.6 Die wechselstromseitige Schutzeinrichtung;94
5.6.1;3.6.1 Zähler und Messeinrichtung;96
5.6.2;3.6.2 Die Dimensionierung der DC- und AC-Leitungen;98
5.7;3.7 Die Modulmontage- und Inbetriebnahme vor Ort;104
5.7.1;3.7.1 Die Installation des Wechselrichters und dessen Beschreibung;108
5.7.2;3.7.2 Fertige Projekt PV-Anlage;115
5.7.3;3.7.3 Wartung und Instandhaltung der PV-Anlage;116
6;4. Wirtschaftlichkeitsberechnung der PV-Anlage;118
7;5. Schlussbetrachtung;122
8;6. Zusammenfassung;128
9;7. Ausblick und Zukunft der Photovoltaik;134
10;Abkürzungsverzeichnis;140
11;Formelverzeichnis;148
12;Abbildungsverzeichnis;150
13;Literaturverzeichnis;152
14;Anhang;154
15;Lebenslauf & Kompetenzprofil;190
Textprobe:
Kapitel 2.1.1, Die Sonnenstrahlung:
Die Strahlung der Sonne beträgt oberhalb der Erdatmosphäre durchschnittlich 1365 W/m2. Davon erreichen die Atmosphäre wegen der Kugelgestalt der Erde und der Sonnen-Abgewandten Nachtseite jeweils einer Erdhälfte aber nur 342 W/m2.
Unter Sonnenstrahlung versteht man physikalisch einen Fluss von elektromagnetischen Wellen mit einer Energie von 8 J/ (cm2 x min.) bzw. 1,35 kW/m2 (Solarkonstante). Das Strahlungsspektrum beträgt: 10-16 m bis 106 m Wellenlänge. Das Spektrum wird unterteilt in ionisierende Strahlung, optische Strahlung und Hochfrequenzstrahlung. Die Strahlung wird verursacht durch die Reaktion von Wasserstoffatomkernen (Protonen) zu Heliumatomkernen (Kernfusion) mit über 14 Millionen °C im Kern der Sonne. Im SI-System ist die Energieeinheit das Joule (1J = 1Nm) und der Strahlungsfluss wird in der Einheit J/s m² angegeben, was gleichbedeutend der Einheit W/m² ist. In älteren Lehrbüchern ist als Einheit die cal gebräuchlich.
Die Strahlung, die die Erde erreicht, stammt aus einem äußeren Bereich der Sonne, wo die Temperatur an der Sonnenoberfläche nur noch ca. 5000-6000 °C beträgt. Die höchste Strahlungsintensität und damit den Hauptanteil der Energie liefert der Bereich des sichtbaren Lichts von 380-750 nm Wellenlänge (violett bis rot) mit ca. 50 %, gefolgt von der Infrarot-Strahlung von 750 nm - 24 µm (nah bis weit) und der UV-Strahlung von 10-380 nm (extrem weit bis nah).
Sowohl der Ultraviolettanteil (UV-C und UV-B) als auch der mittlere Infrarotanteil liefern mit je ca. 1% nur einen geringen Energiebeitrag (bezogen auf Meeresspiegelhöhe). Die Intensität der Sonneneinstrahlung auf eine horizontale Fläche ist abhängig von der auftreffenden Sonnenstrahlung und der Sonnenhöhe. Die auf die Erde treffende Sonnenstrahlung rührt aus der Temperatur der Sonnenoberfläche her. Hier die Bezeichnungen einzelner Wellenlängenbereiche des Sonnenspektrums. Die solare Einstrahlung auf die Erde liefert im Jahr über 219.000 Billionen kWh Energie. Das ist 2500 mal mehr, als die gesamte Weltbevölkerung verbraucht. In Deutschland beträgt die durchschnittliche Globalstrahlung etwa 1.075 kWh/m²a, was etwa 50% der Strahlungsintensität entspricht, die auf die Sahara trifft. Dazwischen, im Süden Spaniens und in Nordafrika, liegt der Wert bei 1.750 kWh/m².
Außerhalb der Erdatmosphäre ist die Intensität der Sonnenstrahlung abhängig vom Abstand zwischen Erde und Sonne. Dieser Abstand beträgt ca. 150 Mio. km (= 1 AE oder 8,3 Lichtminuten). Dadurch dass der Abstand der Sonne zu Erde variiert, verändert sich die Bestrahlungsstärke zwischen 1325 W/m² und 1412 W/m². Der Mittelwert wird als Solarkonstante bezeichnet.
Auf der Erdoberfläche wird diese Bestrahlungsstärke nicht erreicht, da beim Durchgang durch die Atmosphäre die Solar-Strahlung durch Reflexion und Absorption (Luftmoleküle, Staubteilchen oder Verunreinigungen der Luft reduzieren durch Streuung ebenfalls die Sonneneinstrahlung) eine Abschwächung erfährt, die unter dem Begriff Extinktion zusammengefasst wird.
Bei schönem Wetter wird an der Erdoberfläche in der Mittagszeit eine Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² erreicht. Dieser Wert ist unabhängig vom Standort. Durch Reflexionen an vorbeiziehendenden Wolken können an locker bewölkten Tagen die höchsten Einstrahlungsspitzen auftreten. Diese können bis zu 1400 W/m² betragen. Summiert man den Energiegehalt der Sonneneinstrahlung über ein Jahr, so erhält man die jährliche Globalstrahlung in kWh/m². Dieser Wert ist regional, je nach der Entfernung zum Äquator und dem Sonnenabstand, sehr variabel.
