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E-Book

Der Photovoltaik-Anlagen Projektleitfaden

Solaranlagen Grundwissen von A-Z

AutorPatrick Molitor
VerlagDiplomica Verlag GmbH
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl197 Seiten
ISBN9783836609128
FormatPDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis34,99 EUR
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.

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Leseprobe
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.
Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort3
Inhaltsverzeichnis4
1. Einleitung6
2. Grundlagen10
2.1 Die Sonne als Energielieferant10
2.1.1 Die Sonnenstrahlung13
2.1.2 Veränderung der Sonnenstrahlung17
2.1.3 Direkte, diffuse und Globale Sonnenstrahlung19
2.1.4 Solarkonstante und Bestrahlungsstärke22
2.1.5 Das STC-Verfahren und der Begriff Air Mass (AM)24
2.1.6 Die elektromagnetischen Wellen der Solarenergie25
2.2 Geschichtliche Entwicklung der Photovoltaik27
2.3 Prinzip der Photovoltaik31
2.4 Aufbau und Funktion der Solarzelle32
2.4.1 Der p-n Übergang34
2.4.2 Eigenschaften und Wirkungsgrad der Solarzelle35
2.4.3 Solarzellentypen46
2.4.4 Modultypen und dessen Aufbau51
2.4.5 Die Farben der Antireflexschicht54
2.4.6 Vom Solargenerator zum Wechselrichter55
3. Projekt58
3.1 Einleitung58
3.1.1 Woraus besteht eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage59
3.1.2 Energieertrag einer PV-Anlage61
3.1.3 Kriterien für den Ertrag einer Anlage65
3.1.4 Kosten und Einspeisevergütung einer PV-Anlage69
3.1.5 Baugenehmigung und Bauliche Ausrichtung72
3.1.6 Welche Schritte sollten vor der Anschaffung beachtet werden73
3.2 Der Projektablaufplan74
3.2.1 Der Termin76
3.2.2 Das erste Beratungsgespräch78
3.2.3 Grobskizze der Montageplanung mit Modulen von Solarworld81
3.3 Die Modulkalkulation mittels Programm Sitop 4.182
3.3.1 Modulbeschreibung85
3.3.2 Endplanung des Modulaufbaus beim Kunden87
3.3.3 Der Wechselrichter87
3.4 Angebots- und Konzeptvorstellung beim Kunden91
3.5 Zum Energieversorger des Kunden92
3.6 Die wechselstromseitige Schutzeinrichtung94
3.6.1 Zähler und Messeinrichtung96
3.6.2 Die Dimensionierung der DC- und AC-Leitungen98
3.7 Die Modulmontage- und Inbetriebnahme vor Ort104
3.7.1 Die Installation des Wechselrichters und dessen Beschreibung108
3.7.2 Fertige Projekt PV-Anlage115
3.7.3 Wartung und Instandhaltung der PV-Anlage116
4. Wirtschaftlichkeitsberechnung der PV-Anlage118
5. Schlussbetrachtung122
6. Zusammenfassung128
7. Ausblick und Zukunft der Photovoltaik134
Abkürzungsverzeichnis140
Formelverzeichnis148
Abbildungsverzeichnis150
Literaturverzeichnis152
Anhang154
Lebenslauf & Kompetenzprofil190

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