: Bo Hanus
: Solar-Dachanlagen selbst planen und installieren Leicht gemacht, Geld und Ärger gespart!
: Franzis
: 9783772338977
: 1
: CHF 18.10
:
: Wärme-, Energie- und Kraftwerktechnik
: German
: 128
: Wasserzeichen/DRM
: PC/MAC/eReader/Tablet
: PDF
Sie wollen Geld sparen und die notwendigen Installationsarbeiten selbst vornehmen? Dann haben Sie mit diesem Buch die richtige Entscheidung getroffen. Hier finden Sie alle wichtigen Tipps und Tricks zur Planung einer Solar-Dachanlage. Sie werden hersteller- und verkäuferneutral beraten. Auch wenn Sie alles lieber einem Fachmann überlassen wollen, wird Ihnen das Buch viele Vorentscheidungen abnehmen.
1 Photovoltaik: Umwandlung von Licht in elektrischen Strom (S. 15-16)

Im Zusammenhang mit Photovoltaik-Anlagen bzw. mit solarelektrischer Stromversorgung wird üblicherweise über eine Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom gesprochen. Das ist eigentlich nicht ganz korrekt. Sonnenenergie besteht vor allem aus Wärme und Licht, aber die Solarzellen (Abb. 1.1) können nicht die Sonnenwärme, sondern nur das Licht der Sonne nutzen und in elektrische Energie umwandeln. Zudem spielt hier die Art der Lichtquelle keine Rolle, denn Solarzellen wandeln auch Kunst- oder Tageslicht bei Bewölkung in elektrische Energie um. Der physikalisch stärkste Teil der Sonnenenergie ist die ausgestrahlte Wärme, von der wir 24 Stunden täglich profitieren – was auf die Lichtspenden in vergleichbarem Maß leider nicht zutrifft. Solarzellen mögen Wärme überhaupt nicht.

Ihre Leistung sinkt mit zunehmender Wärme nach Abb. 1.2 stark und steigt mit zunehmender Kälte. Das ist gerade bei dieser Form der Sonnenenergienutzung eine unangenehme Schwachstelle bei der Energieumwandlung: Solarzellen machen also nur den Teil der Sonnenenergie nutzbar, der in Form von Licht (Photonen) in sie eindringt, aber nicht den Teil der Sonnenenergie (also die Wärme), der sich auf sie ausgesprochen negativ auswirkt. Je stärker die Sonne scheint, desto kräftiger ist zwar die Einstrahlung des Sonnenlichts, aber gleichzeitig wärmen die Sonnenstrahlen die Solarzellen umso mehr auf und verringern dadurch ihre Ausgangsleistung. Die innere Betriebstemperatur der Solarzellen beträgt bei einer relativ guten Einbettung der Solarzellen im Modul bei voller Belastung wetterbedingt zwischen ca. 50 und 80° C.

An heißen Sommertagen kann sie bei Windstille sogar die 80° C überschreiten. Das hat eine spürbare Verringerung der solarelektrischen Leistung zur Folge, die z. B. der Wechselrichter von einer netzgekoppelten Photovoltaik-Anlage erhält. Von dieser Leistung gehen weitere ca. 4 bis 8% an internen Verlusten im Wechselrichter verloren. Physikalisch bedingt wirkt sich auf Photovoltaik-Anlagen die Sonnenwärme daher ausgesprochen kontraproduktiv aus. Solarzellen – wie auch alle anderen Siliziumhalbleiter – mögen Wärme grundsätzlich nicht. Sie lieben Kälte und müssten eigentlich unterstützend gekühlt werden, um tatsächlich auch die Leistung erbringen zu können, die als ihre Nennleistung oder Leistung bei max. Belastung in den technischen Daten angegeben wird. Das ist gut zu wissen, denn eine Lüftung bzw. Kühlung steigert die elektrische Leistung dieser leisen elektrischen Generatoren.

Schlecht gekühlte Solarmodule heizen sich recht schnell auf. Eine der Ursachen liegt – wie z. B. bei jeder Siliziumdiode – in der Leistung, die abhängig von dem Strom, der durch die Solarzelle fließt, multipliziert mit der jeweiligen Zellenspannung, physikalisch bedingt in Wärme umgewandelt wird. Die zweite Ursache ist die Außenwärme, die als Summe der Umgebungswärme und der heißen Sonnenstrahlen die Solarzellen zusätzlich aufwärmen.

Diese Eigenschaften der Zellen wirken sich sehr kontraproduktiv auf die elektrische Leistung eines Solarmoduls aus: Je kräftiger die Sonne scheint, desto mehr wärmt sie mit ihren Strahlen die Zellen auf. Gleichzeitig steigt mit dem Photoneneinfall die elektrische Leistung der Zellen, wodurch diese sich noch mehr aufwärmen.
Cover1
Copyright4
Inhaltsverzeichnis5
Vorwort9
Einleitung11
1. Photovoltaik: Umwandlung von Licht in elektrischen Strom15
1.1 Solarzellen27
1.2 Ausführungsarten der Solarzellen34
1.3 Wichtige technische Daten der Solarzellen39
1.4 Formen und Größen der Solarzellen58
1.5 Größen- und typenabhängige Leistungen der Solarzellen60
1.6 Die Photonendichte63
1.7 Temperaturabhängigkeit der Solarzellen69
1.8 Optimale Ausrichtung72
1.9 Mechanische Eigenschaften der Solarzellen78
1.10 Auswahlkriterien81
1.11 Verschaltungsarten der Solarzellen82
2 Moderne Solarmodule87
2.1 Projektbezogene Auswahlkriterien95
2.2 Technische Parameter handelsüblicher Solarmodule98
2.3 Wichtige Unterschiede104
2.4 Beschattungsempfi ndlichkeit der Module107
2.5 Bypass-Dioden (Schutzdioden)113
2.6 Sperrdioden ( Schottky-Dioden) in der Photovoltaik129
3 Welche Solarmodule sind gut?133
3.1 Ansprüche an die Lebensdauer134
3.2 Elektrische Parameter137
3.3 Solarmodule für netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen140
3.4 Temperaturempfindlichkeit als Leistungskiller146
3.5 Solarmodule mit verstellbarer Ausrichtung152
3.6 Solarmodule mit vollautomatischer Nachführung155
4 Solarmodule messen und prüfen159
4.1 Kontrollmessung des Modul-Kurzschlussstroms161
4.2 Test der Modulspannung172
5 Wechselrichter für netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen183
5.1 Wechselrichter mit einem gemeinsamen Eingang (Zentralwechselrichter)187
5.2 String-Wechselrichter188
5.3 Multi-String-Wechselrichter190
5.4 Modulintegrierte Wechselrichter191
6 Welcher Wechselrichter ist der beste?193
6.1 Der optimale MPP-Bereich195
6.2 Optimale Leistung und maximaler Eingangsstrom216
6.3 MPP-Tracking223
6.4 Der Wechselrichter-Wirkungsgrad229
6.5 Kühlung des Wechselrichters234
6.6 Anlagenüberwachung und Datenlogging236
7. Wichtige Planungsschritte für Photovoltaik-Dach- und Fassadenanlagen243
7.1 Schritt 1: die Wahl der PV-Leistung244
7.2 Schritt 2: die Wahl des Wechselrichters246
8 Solarmodulstränge (Strings)259
8.1 Konzeptlösungen bei aufwendigeren Anlagen261
9 Solarthermische Systeme263
9.1 Solarthermische Kollektoren273
9.2 Planungshinweise275
Index279