In dieser Arbeit wird der komplette Ablauf einer Anlagenplanung über die Historie eingeschlossen eines Anwenderleitfaden für
Photovoltaik interessierte vorgestellt. Anhand von einigen Beispielen wird die Wirtschaftlichkeit untersucht und Hinweise für die richtige Vorgehensweise bei der Anlagenplanung gegeben.
Inhaltsverzeichnis
1.0 Einleitung
2.0 Grundlagen
2.1 Die Sonne als Energielieferant
2.1.1 Die Sonnenstrahlung
2.1.2 Veränderung der Sonnenstrahlung
2.1.3 Direkte, diffuse und globale Sonnenstrahlung
2.1.4 Solarkonstante und Bestrahlungsstärke
2.1.5 Das STC-Verfahren und der Begriff Air Mass (AM)
2.1.6 Die elektromagnetischen Wellen der Solarenergie
2.2 Geschichtliche Entwicklung der Photovoltaik
2.3 Prinzip der Photovoltaik
2.4 Aufbau und Funktion der Solarzelle
2.4.1 Der p-n Übergang
2.4.2 Eigenschaften und Wirkungsgrad der Solarzelle
2.4.3 Solarzellentypen
2.4.4 Modultypen und deren Aufbau
2.4.5 Die Farben der Antireflexschicht
2.4.6 Vom Solargenerator zum Wechselrichter
3.0 Projekt
3.0.1 Einleitung
3.0.2 Woraus besteht eine Photovoltaikanlage
3.0.3 Energieertrag einer PV-Anlage
3.0.4 Kriterien für den Ertrag einer Anlage
3.0.5 Kosten und Einspeisevergütung einer PV-Anlage
3.0.6 Baugenehmigung und Bauliche Ausrichtung
3.0.7 Welche Schritte sollten vor der Anschaffung beachtet werden
3.1.1 Der Projektablaufplan
3.2.1 Der Termin
3.2.2 Das erste Beratungsgespräch
3.2.3 Grobskizze der Montageplanung mit Modulen von Solarworld
3.3.1 Die Modulkalkulation mittels Programm Sitop 4.1
3.3.2 Modulbeschreibung
3.3.3 Endplanung des Modulaufbaus beim Kunden
3.3.4 Der Wechselrichter
3.4 Angebots- und Konzeptvorstellung beim Kunden
3.5 Zum Energieversorger des Kunden
3.6.1 Die wechselstromseitige Schutzeinrichtung
3.6.2 Zähler und Messeinrichtung
3.6.3 Die Dimensionierung der DC- und AC-Leitungen
3.7.1 Die Modulmontage- und Inbetriebnahme vor Ort
3.7.2 Die Installation des Wechselrichters und dessen Beschreibung
3.7.3 Fertige Projekt PV-Anlage
3.7.4 Wartung und Instandhaltung der PV-Anlage
4.1 Wirtschaftlichkeitsberechnung der PV-Anlage
4.2 Schlussbetrachtung
5.1 Zusammenfassung
5.2 Ausblick und Zukunft der Photovoltaik
Zielsetzung & Themen
Die Diplomarbeit hat das Ziel, einen Anwenderleitfaden für die Projektdurchführung und Entwicklung von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen zu erstellen. Dabei wird der gesamte Prozess von der Kundenberatung über die technische Planung bis hin zur Endmontage und Inbetriebnahme abgedeckt, um ein tieferes technisches Verständnis für effizienten Energieeinsatz zu vermitteln.
- Physikalische Grundlagen der Photovoltaik und historische Entwicklung
- Komponenten, Aufbau und Funktionsweise von Solarmodulen und Wechselrichtern
- Projektierungsprozess von der Kundenanfrage bis zur Inbetriebnahme
- Wirtschaftlichkeitsanalyse und Rentabilitätsberechnung von PV-Anlagen
- Einspeisevergütungen und regulatorische Rahmenbedingungen (EEG)
Auszug aus dem Buch
2.1 Die Sonne als Energielieferant
Es gibt ein „Feuer“, das uns tagsüber wärmt und rund 150 Millionen Kilometer entfernt ist. Was für eine Kraft muss dieses Feuer haben, dass wir die Wärme über so eine Distanz wahrnehmen können! Unsere Erde umkreist diesen thermonuklearen Ofen „die Sonne“ genau in der richtigen Entfernung. Wäre die Sonne zu nah, würde das Wasser der Erde verdampfen, wäre sie zu weit weg, würde das Wasser der Erde gefrieren. Beide Extreme würden das Leben auf unserem Planeten komplett auslöschen. Würde man dem Kern der Sonne ein stecknadelkopfgroßes Stück entnehmen und es auf die Erde bringen, könnte man sich nicht einmal in 140 Kilometer Entfernung von dieser winzigen Wärmequelle gefahrlos aufhalten.
Jede Sekunde gibt die Sonne eine Energiemenge ab, die der Explosion vieler Hunderte Millionen von Atombomben entspricht. Das Sonnenlicht ist nicht nur lebenswichtig, sondern außerdem eine saubere, leistungsstarke Energiequelle und obendrein noch wohltuend. Die Sonne ist so groß, dass unsere Erde 1,3 Millionen Mal in sie hineinpassen würde. Die Sonne ist bekanntlich ein Stern (auch als gelber Zwerg bezeichnet) und wirkt größer als die Sterne am Himmel, weil Sie uns relativ nah ist. Im Sonnenkern steckt eine Energiemacht, die ca. 15 bis 20 Millionen Grad Celsius (T = 2 · 107 K) ausmachen (siehe Anhangsv. Abb. 2.1-c).
Dieser Fusionsprozess im Sonnenkern liefert bei extrem hohen Temperaturen und einem Druck von 200 Milliarden Bar die notwendige Energie für unsere Erde. Unsere einzigartige Sonnenenergie, die unsere Erde erreicht, wird zum einen Teil durch die physikalischen Eigenschaften der Sonnenoberfläche bestimmt und zum anderen Teil als so genannte Strahlungsquelle durch den Abstand der Sonne zum Strahlungsempfänger, der Erde. Die Strahlung der Sonne entsteht durch die Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Heliumkernen. Ein Teil der Masse wird in Energie umgewandelt und stellt daher die Sonne als einen riesigen Fusionsreaktor dar. Die Masse der Sonne beträgt 99% unseres Sonnensystems.
Zusammenfassung der Kapitel
1.0 Einleitung: Diese Einleitung stellt die Sonne als primäre Energiequelle dar und verdeutlicht das Potenzial der Photovoltaik als umweltfreundliche Alternative zur herkömmlichen Energiegewinnung.
2.0 Grundlagen: Das Kapitel vermittelt umfassende physikalische Grundlagen zur Sonnenstrahlung, dem Prinzip der Photovoltaik sowie den technischen Aufbau und die Funktionsweise von Solarzellen und Modultypen.
3.0 Projekt: Hier wird der praktische Projektverlauf einer Photovoltaikanlage detailliert beschrieben, von der Anlagenplanung und Komponentenauswahl bis zur Montage und Inbetriebnahme.
4.1 Wirtschaftlichkeitsberechnung der PV-Anlage: Dieses Kapitel erläutert die ökonomischen Aspekte und Methoden zur Berechnung der Rentabilität einer PV-Investition auf Basis des EEG.
4.2 Schlussbetrachtung: Eine reflektierende Analyse der Wirtschaftlichkeitsbeispiele sowie eine kritische Auseinandersetzung mit Kostenfaktoren und technologischen Grenzen in der Photovoltaikbranche.
5.1 Zusammenfassung: Dieses Kapitel resümiert die Projektergebnisse und die Bedeutung der Photovoltaik für eine nachhaltige Energiezukunft.
5.2 Ausblick und Zukunft der Photovoltaik: Hier werden Marktentwicklungen sowie das zukünftige technologische Verbesserungspotenzial der Solartechnologie diskutiert.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Solarenergie, Solarmodul, Wechselrichter, Erneuerbare Energien, Netzeinspeisung, Wirkungsgrad, Wirtschaftlichkeit, EEG, Projektierung, Halbleiter, Strahlungsenergie, Montage, Einspeisevergütung, Nachhaltigkeit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Evaluierung und Projektierung eines Photovoltaikkraftwerks, wobei der gesamte Prozess von der Kundenberatung bis zur finalen Montage und Inbetriebnahme detailliert analysiert wird.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zu den Schwerpunkten gehören physikalische Grundlagen der Sonnenstrahlung, der technische Aufbau verschiedener Solarzellentypen, Aspekte der Anlagenplanung sowie die Wirtschaftlichkeitsberechnung von Photovoltaikprojekten.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Erstellung eines praxisorientierten Anwenderleitfadens, der technischen Planern und Interessierten hilft, den Weg von der ersten Kundenanfrage bis zur betriebsbereiten Anlage zu verstehen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?
Die Arbeit nutzt eine ingenieurswissenschaftliche Vorgehensweise, kombiniert mit Datenanalysen aus Simulationsprogrammen (wie Sitop 4.1), Wirtschaftlichkeitsberechnungen und der Auswertung von Fachliteratur.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine theoretische fundierte Grundlagenanalyse sowie ein konkretes Praxisprojekt, in dem eine 5,67 kWp-Anlage dimensioniert und wirtschaftlich evaluiert wird.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Photovoltaik, Wirkungsgrad, Netzeinspeisung, Moduldimensionierung und Wirtschaftlichkeitsprognose.
Wie werden die Auswirkungen der Umgebungstemperatur auf das System berücksichtigt?
Der Autor erläutert, dass mit steigender Zelltemperatur die Modulspannung sinkt, was den Wirkungsgrad mindert. Daher werden bei der Planung Temperaturannahmen von bis zu 70°C für die Sommerzeit zugrunde gelegt.
Warum wird im Projekt ein Multistring-Wechselrichter verwendet?
Der Einsatz eines Multistring-Wechselrichters ermöglicht eine höhere Flexibilität bei der Modulbeschaltung und verbessert den Ertrag, insbesondere wenn verschiedene Stränge unterschiedlich ausgerichtet sind oder verschattet werden könnten.
- Citar trabajo
- Dipl.-Ing. Patrick Molitor (Autor), 2007, Evaluierung eines Photovoltaikkraftwerks von der Beratung des Kunden bis zur Endmontage- und Inbetriebnahme vor Ort, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/186420
