Photovoltaik Engineering: Handbuch für Planung, Entwicklung und Anwendung
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2006
|
| Ausgabe: | 2., bearb. Aufl. |
| Schriftenreihe: | VDI-Buch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Auch als Internetausgabe |
| Beschreibung: | XV, 368 S. graph. Darst. |
| ISBN: | 9783540307327 354030732X |
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Vorwort V
Inhaltsverzeichnis VII
Symbolverzeichnis XI
1 Einführung 1
1.1 Eine kurze Geschichte der Photovoltaik 1
1.2 Photovoltaische Anwendungstechnik 3
2 Solares Strahlungsangebot 5
2.1 Spektrum des Sonnenlichtes 5
2.2 Astronomische Gegebenheiten 6
2.3 Einstrahlung auf die Horizontale 22
2.4 Einstrahlung auf die geneigte Fläche 25
3 Solargenerator 33
3.1 Ersatzschaltbild und Kennlinie der Solarzelle 33
3.1.1 Ideale Solarzelle 33
3.1.2 Ersatzschaltbilder mit konzentrierten Elementen 35
3.2 Effektive Solarzellen-Kennlinie 38
3.2.1 Kennlinien-Gleichung 38
3.2.2 Berechnung der Gleichungsparameter 41
3.2.3 Approximationsfunktion für die Steigung M 43
3.2.4 Berechnungsbeispiel zur effektiven Solarzellen-Kennlinie 44
3.3 Verlustwiderstände 46
3.3.1 Serien-Innenwiderstand Rs 46
3.3.2 Rs-Messung unter freiem Himmel 48
3.3.3 Rs-Messung aus nur einer Solarzellen-Kennlinie 49
3.3.4 Parallel-Innenwiderstand Rp 54
3.4 Messung der Kennlinie 55
3.4.1 Ausgewählte Prinzipschaltbilder zur Kennlinienmessung 55
3.4.2 Realisierung eines Kennlinien-Messgerätes 60
3.5 Qualitätskontrolle vor Ort 64
3.5.1 Peakleistungsmessung 64
3.5.2 Innenwiderstandsmessung 68
3.6 Matchverluste 69
3.6.1 Verlustbegrenzung durch Bypass-Diode 69
3.6.2 Internes Mismatching 75
3.7 Verluste durch Staub-Belag 87
4 Komponenten von PV-Systemen 91
4.1 Inselsysteme und Netzeinspeisesysteme 91
4.2 Batterie 92
4.3 Laderegler 99
4.4 Wechselrichter 102
4.5 Verbraucher 108
5 Dimensionierung von PV-Inselanlagen 109
5.1 Dimensionierung des Solargenerators 109
5.2 Dimensionierung der Batterie 111
5.3 Definition der Systemverfügbarkeit 113
5.4 Verfügbarkeit als Zielgröße der Dimensionierung 116
5.5 Einfluss der Batteriegröße auf die Verfügbarkeit 118
5.6 Dimensionierung ausgewählter Anwendungen 123
5.6.1 Solare Heimsysteme 124
5.6.2 Dorfstromversorgungsanlagen 129
5.6.3 Medizin-Kühlschrank 133
5.6.4 Wochenendhaus 137
5.6.5 Einfamilien-Wohnhaus 144
6 Energieversorgung mit PV-Anlagen 147
6.1 Jahres-Energieertrag von PV-Systemen 147
6.2 Kosten pro Kilowattstunde 148
6.2.1 Aufzinsungsfaktor und Abzinsungsfaktor 148
6.2.2 Barwertfaktor und Wiedergewinnungsfaktor 150
6.3 Kosten-Annuitäten-Methode 152
6.4 Ländliche Elektrifizierung mit Solar-Home-Systemen 153
6.5 PV-Inselsystem vs. Netzerweiterung 154
6.6 Einfamilien-Wohnhaus 161
6.7 Netzeinspeiseanlage 163
7 Energie-Ertragsgutachten 167
7.1 Selbstverpflichtung der Ertragsgutachter 167
7.1.1 Wetterdaten 168
7.1.2 Systemkomponenten 168
7.1.3 Standort, Vor-Ort-Termin, Verschattung 169
7.1.4 Berechnungsverfahren 169
7.1.5 Darstellung der Ergebnisse 170
7.2 Vergleichendes Gutachten von drei PV-Anlagen 171
7.2.1 Wohnhaus Iserlohn Summern, Brucknerstraße 171
7.2.2 Wohnhaus Iserlohn Stimmern, Uhlenburg 181
7.2.3 Kreuzkirche Summern, Kirschblütenweg 184
7.2.4 Zusammenfassung 193
Anhänge 195
A.l Solares Strahlungsangebot 196
A.l.l Spektrum des Sonnenlichtes 196
A.l.2 Astronomische Gegebenheiten 202
A.l.3 Deklination Januar bis Juni 210
A.l.4 Deklination Juli bis Dezember 211
A.l.5 Zeitgleichung Januar bis Juni 212
A.l.6 Zeitgleichung Juli bis Dezember 213
A.l.7 Einstrahlung auf die Horizontale 214
A.l.8 Einstrahlung auf geneigte Fläche 238
A.l.9 Jährliche Schwankung der Globalstrahlung 240
A.2 Solargenerator 242
A.2.1 Effektive Solarzellen-Kennlinie 242
A.2.2 PV-Modul-Datensammlung 244
A.3 Ursachen für Minder-Leistung 288
A.4 Mathcad Grundlagen 291
A.5 Qualitätskontrolle 294
A.5.1 Ermittlung der Kennwerte 294
A.5.2 Peakleistung 295
A.5.3 Serien-Innenwiderstand Rs 297
A.5.4 Parallel-Innenwiderstand Rp 299
A.6 Matchverluste 300
A.7 Anlagenkomponenten 307
A.7.1 Bleibatterie 307
A.7.2 Wechselrichter 308
A.8 Systemdimensionierung 320
A.8.1 Täglicher Energiebedarf 320
A.8.2 Dimensionierung der Batterie 320
A.8.3 Dimensionierung des Solargenerators 321
A.8.4 Mittlere Verfügbarkeit 322
A.9 Energieversorgung mit PV-Anlagen 325
A.9.1 Energieertrag 325
A.9.2 Kosten pro Kilowattstunde 325
A.9.3 Kosten-Annuitäten-Methode 326
A.10CO2-Emission 328
Literatur 329
Literaturverzeichnis 329
Weiterführende Literatur 334
Zeitschriften 334
Simulations-Software 334
Sachverzeichnis 335
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Vorwort V
Inhaltsverzeichnis VII
Symbolverzeichnis XI
1 Einführung 1
1.1 Eine kurze Geschichte der Photovoltaik 1
1.2 Photovoltaische Anwendungstechnik 3
2 Solares Strahlungsangebot 5
2.1 Spektrum des Sonnenlichtes 5
2.2 Astronomische Gegebenheiten 6
2.3 Einstrahlung auf die Horizontale 22
2.4 Einstrahlung auf die geneigte Fläche 25
3 Solargenerator 33
3.1 Ersatzschaltbild und Kennlinie der Solarzelle 33
3.1.1 Ideale Solarzelle 33
3.1.2 Ersatzschaltbilder mit konzentrierten Elementen 35
3.2 Effektive Solarzellen-Kennlinie 38
3.2.1 Kennlinien-Gleichung 38
3.2.2 Berechnung der Gleichungsparameter 41
3.2.3 Approximationsfunktion für die Steigung M 43
3.2.4 Berechnungsbeispiel zur effektiven Solarzellen-Kennlinie 44
3.3 Verlustwiderstände 46
3.3.1 Serien-Innenwiderstand Rs 46
3.3.2 Rs-Messung unter freiem Himmel 48
3.3.3 Rs-Messung aus nur einer Solarzellen-Kennlinie 49
3.3.4 Parallel-Innenwiderstand Rp 54
3.4 Messung der Kennlinie 55
3.4.1 Ausgewählte Prinzipschaltbilder zur Kennlinienmessung 55
3.4.2 Realisierung eines Kennlinien-Messgerätes 60
3.5 Qualitätskontrolle vor Ort 64
3.5.1 Peakleistungsmessung 64
3.5.2 Innenwiderstandsmessung 68
3.6 Matchverluste 69
3.6.1 Verlustbegrenzung durch Bypass-Diode 69
3.6.2 Internes Mismatching 75
3.7 Verluste durch Staub-Belag 87
4 Komponenten von PV-Systemen 91
4.1 Inselsysteme und Netzeinspeisesysteme 91
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5.1 Dimensionierung des Solargenerators 109
5.2 Dimensionierung der Batterie 111
5.3 Definition der Systemverfügbarkeit 113
5.4 Verfügbarkeit als Zielgröße der Dimensionierung 116
5.5 Einfluss der Batteriegröße auf die Verfügbarkeit 118
5.6 Dimensionierung ausgewählter Anwendungen 123
5.6.1 Solare Heimsysteme 124
5.6.2 Dorfstromversorgungsanlagen 129
5.6.3 Medizin-Kühlschrank 133
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6.2 Kosten pro Kilowattstunde 148
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6.4 Ländliche Elektrifizierung mit Solar-Home-Systemen 153
6.5 PV-Inselsystem vs. Netzerweiterung 154
6.6 Einfamilien-Wohnhaus 161
6.7 Netzeinspeiseanlage 163
7 Energie-Ertragsgutachten 167
7.1 Selbstverpflichtung der Ertragsgutachter 167
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7.1.5 Darstellung der Ergebnisse 170
7.2 Vergleichendes Gutachten von drei PV-Anlagen 171
7.2.1 Wohnhaus Iserlohn Summern, Brucknerstraße 171
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7.2.3 Kreuzkirche Summern, Kirschblütenweg 184
7.2.4 Zusammenfassung 193
Anhänge 195
A.l Solares Strahlungsangebot 196
A.l.l Spektrum des Sonnenlichtes 196
A.l.2 Astronomische Gegebenheiten 202
A.l.3 Deklination Januar bis Juni 210
A.l.4 Deklination Juli bis Dezember 211
A.l.5 Zeitgleichung Januar bis Juni 212
A.l.6 Zeitgleichung Juli bis Dezember 213
A.l.7 Einstrahlung auf die Horizontale 214
A.l.8 Einstrahlung auf geneigte Fläche 238
A.l.9 Jährliche Schwankung der Globalstrahlung 240
A.2 Solargenerator 242
A.2.1 Effektive Solarzellen-Kennlinie 242
A.2.2 PV-Modul-Datensammlung 244
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A.5.1 Ermittlung der Kennwerte 294
A.5.2 Peakleistung 295
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A.6 Matchverluste 300
A.7 Anlagenkomponenten 307
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A.9 Energieversorgung mit PV-Anlagen 325
A.9.1 Energieertrag 325
A.9.2 Kosten pro Kilowattstunde 325
A.9.3 Kosten-Annuitäten-Methode 326
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Literatur 329
Literaturverzeichnis 329
Weiterführende Literatur 334
Zeitschriften 334
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Sachverzeichnis 335
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