Es stellt sich die Frage, ob durch unterschiedliche Photovoltaik-Modulausrichtungen (modellierter PV Generator) die Stromerzeugung dem elektrischen Grundlastprofil eines Bürogebäudes anzupassen ist? Es wird ein PV Generator modelliert und der Ertrag an diskreten Tagen simuliert. Für mich überraschend war das Ergebnis das eine Ost-West Anlage das Beste Ergebnis bringt.
Photovoltaik-Anlagen werden in Österreich und Deutschland Richtung Süden unter 32 bis 37 Grad Neigung, energieertragsoptimiert ausgerichtet. Die bisherigen Fördersysteme unterstützten diese Entwicklung durch die Ausschüttung von Fördermittel pro Kilowattstunde (kWh) erzeugter Energie. Die Folge ist, dass an sonnigen Tagen der Strompreis fällt und konventionelle Kraftwerke unrentabel werden.
Durch Änderung der Fördersysteme stellt die Eigenstromproduktion und Eigenstromnutzung eine interessante Einsparvariante für den Anlagenbetreiber dar. Ein weiterer Aspekt für Unternehmen ist, dass im Energieeffizienzgesetz eine Photovoltaik-Anlage, nach den Methoden der Austrian Energy Agency als Maßnahme anrechenbar ist.
Im Haushaltsbereich versucht man durch geändertes Nutzerverhalten und Speicherlösungen den Eigenstromanteil zu erhöhen. Smart Home Systeme können automatisiert, je nach momentaner Energieerzeugung, Verbraucher zu und abschalten. Das Problem dabei ist, geeignete Verbraucher im Haushalt zu finden. Speicherlösungen in Form von Batterien benötigen den entsprechenden Raum. Bei Bürogebäuden stellt die Lastverschiebung ein interessantes Potenzial dar, vor allem bei Neuplanung und Generalsanierungen, Bestandsgebäude mit einer einfachen technischen Gebäudeausrüstung ermöglichen solche Lastverschiebungen nicht!
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 Fragestellung
1.2 Zielsetzung und Erkenntnisinteresse
1.3 Methoden
1.4 Rahmenbedingungen
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN
2.1 Begriffsbestimmung
2.1.1 Solares Strahlungsangebot
2.1.2 Altitude
2.1.3 Azimut
2.2 Datensammlung
2.2.1 Temperaturdiagramm
2.2.2 Globalstrahlungswerte
2.2.3 Sonnenverlauf
2.2.4 Stromverbrauchskurve Bürogebäude Bruck an der Mur
2.3 Photovoltaik-Komponenten
2.3.1 Photovoltaikmodul
2.3.2 Modul-Wechselrichter
3 MODELLIERUNG DES PV-GENERATORS
3.1 Modulausrichtung
3.2 Berechnung des Stundenwertes
3.3 Berechnung der Kontrolltage mittels Messwerte
3.4 Ergebnisse der Kontrolltage
3.5 Berechnung der Jahres und Monatserträge je Modul
3.5.1 Allgemeine Einstellung
3.5.2 Jahresertrag Photovoltaik mit spezieller Modulausrichtung
3.5.3 Jahresertrag Photovoltaik mit „optimaler“ Modulausrichtung
4 ERGEBNISSE – AUSWERTUNGEN
4.1 Stunden Modulertrag mit gemessener Globalstrahlung
4.2 Berechnung des Jahresertrag der Photovoltaik – Anlage im Vergleich zu einer optimal ausgerichteten Anlage
4.3 Elektrische Grundlast versus Photovoltaikstrom
5 ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNG
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht, ob durch die individuelle Ausrichtung einzelner Photovoltaik-Module eine verbesserte Eigenstromnutzung in einem Bürogebäude erreicht werden kann, ohne das Nutzerverhalten oder bestehende Regelungstechnik zu verändern. Dabei wird angestrebt, das elektrische Lastprofil möglichst präzise nachzubilden, um den Eigenverbrauch zu erhöhen.
- Analyse und Modellierung unterschiedlicher Photovoltaik-Modulausrichtungen
- Einsatz von Messdaten zur Simulation von Ertragskurven
- Vergleich von Modulerträgen mit der elektrischen Grundlast von Bürogebäuden
- Evaluierung von Potenzialen zur Lastdeckung durch PV-Anlagen
Auszug aus dem Buch
1 EINLEITUNG
Photovoltaik-Anlagen werden in Österreich und Deutschland Richtung Süden unter 32 bis 37 Grad Neigung, energieertragsoptimiert ausgerichtet. Die bisherigen Fördersysteme unterstützten diese Entwicklung durch die Ausschüttung von Fördermittel pro Kilowattstunde (kWh) erzeugter Energie. Die Folge ist, dass an sonnigen Tagen der Strompreis fällt und konventionelle Kraftwerke unrentabel werden.
Durch Änderung der Fördersysteme stellt die Eigenstromproduktion und Eigenstromnutzung eine interessante Einsparvariante für den Anlagenbetreiber dar. Ein weiterer Aspekt für Unternehmen ist, dass im Energieeffizienzgesetz (Bundesgesetzblatt 72, 2014) eine Photovoltaik-Anlage, nach den Methoden der Austrian Energy Agency (AEA, Oktober 2013) als Maßnahme anrechenbar ist.
Im Haushaltsbereich versucht man durch geändertes Nutzerverhalten und Speicherlösungen den Eigenstromanteil zu erhöhen. Smart Home Systeme können automatisiert, je nach momentaner Energieerzeugung, Verbraucher zu und abschalten. Das Problem dabei ist, geeignete Verbraucher im Haushalt zu finden.
Speicherlösungen in Form von Batterien benötigen den entsprechenden Raum.
Bei Bürogebäuden stellt die Lastverschiebung ein interessantes Potenzial dar (Puchegger, 2011) vor allem bei Neuplanung und Generalsanierungen, Bestandsgebäude mit einer einfachen technischen Gebäudeausrüstung ermöglichen solche Lastverschiebungen nicht!
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Die Einleitung definiert die Problemstellung der solaren Stromerzeugung im Kontext von Fördersystemen und Eigenstromnutzung sowie die Zielsetzung der Studie.
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN: Dieses Kapitel erläutert die physikalischen Grundlagen der solaren Strahlung, die Datengewinnung sowie die technischen Parameter der verwendeten Photovoltaik-Komponenten.
3 MODELLIERUNG DES PV-GENERATORS: Hier wird der methodische Ansatz beschrieben, wie durch spezifische Modulausrichtungen und Messdaten ein Modell für den PV-Generator erstellt wird.
4 ERGEBNISSE – AUSWERTUNGEN: Das Kapitel präsentiert die Analyse der Modulerträge im Vergleich zur Grundlast sowie den Vergleich zwischen der gewählten Anordnung und einer optimal ausgerichteten Anlage.
5 ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNG: Die Arbeit schließt mit der Erkenntnis, dass eine gezielte Ausrichtung von Modulen ein geeignetes Mittel zur besseren Lastdeckung sein kann.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Eigenstromnutzung, Lastprofil, Modulausrichtung, Globalstrahlung, Ertragsanalyse, Energieeffizienz, Bürogebäude, Sunny Design, Lastverschiebung, Stromerzeugung, Solarenergie, Lastdeckung, Modulertrag, Regenerative Energien
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung der Eigenstromnutzung einer Photovoltaik-Anlage für ein Bürogebäude durch eine gezielte Modulausrichtung.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Analyse des elektrischen Lastverhaltens, der Modellierung von PV-Ertragskurven und der Untersuchung verschiedener Neigungs- und Ausrichtungswinkel der Module.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, die Stromerzeugung des PV-Generators so an das elektrische Grundlastprofil des Bürogebäudes anzupassen, dass der Eigenverbrauch maximiert wird, ohne das Nutzerverhalten zu ändern.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Studie basiert auf einer Kombination aus Literaturrecherche, Datensammlung, der rechnerischen Konzipierung eines PV-Generators mit individueller Modulausrichtung und dem Vergleich mit Simulationsergebnissen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Grundlagen zur Sonnenstrahlung, die detaillierte Modellierung der PV-Module unter Einbeziehung von Standortdaten sowie die Auswertung der Ertragsergebnisse im Vergleich zur Grundlast.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Photovoltaik, Eigenstromnutzung, Modulausrichtung, Globalstrahlung, Ertragsanalyse und Lastprofil.
Warum ist das Lastprofil eines Bürogebäudes für die Studie relevant?
Das Lastprofil dient als Referenzwert, um zu prüfen, ob die PV-Erzeugung zeitlich mit dem Energiebedarf des Gebäudes korreliert und wie hoch der Grad der direkten Eigennutzung sein kann.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor bezüglich Fassadenanlagen?
Der Autor stellt fest, dass aufgrund der hohen errechneten Neigungswinkel bei den untersuchten Modulen Fassadenanlagen eine sehr gute Eignung zur Lastdeckung aufweisen können, sofern sie ost-westseitig ausgerichtet sind.
- Arbeit zitieren
- Ing. Dipl.-Ing. Wolfgang Huber (Autor:in), 2015, Elektrische Grundlastabdeckung mittels Photovoltaik, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/434929
