Thermografie Forum Eugendorf, 13. September 2007 Solarauto und Photovoltaik- Experimentieranlage an der FH OÖ Campus Wels Herbert C.

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Samuel Bieber
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1 Thermografie Forum Eugendorf, 13. September 2007 Solarauto und Photovoltaik- Experimentieranlage an der FH OÖ Campus Wels Herbert C. Leindecker

2 Inhalt Überblick Öko-Energietechnik am Campus Wels Solarforschungsmobil Photovoltaik-Experimentieranlage Thermografie bei PV? Fazit Folie 2

3 Öko-Energietechnik Wels über den Studiengang Einzigartig in Europa Start d. Studienganges: Herbst 2002 Anzahl der Studienplätze: 26 Plätze pro Studienjahr (Auswahlverfahren mittels Bewerbungsgespräch) Dauer des Studiums: Akademischer Grad: neu: 10 Semester (6 Bachelor + 4 Master) Bachelor of Science in Engineering (B.Sc.) Master of Science in Engineering (M.Sc.) bzw. Dipl. Ing. (FH) (auslaufend) Folie 3

mittels Bewerbungsgespräch) Dauer des Studiums: Akademischer Grad: neu: 10 Semester (6 Bachelor + 4

4 Öko-Energietechnik Wels über den Studiengang Der FH-Studiengang ÖKO-Energietechnik behandelt innovative und zukunftsweisende Technologien zur Energieerzeugung und die umweltfreundliche Verwendung von Energie. Besonderes Augenmerk wird auf die Vermittlung der Zusammenhänge zwischen Natur, Technik, Ökonomie und Ökologie gelegt. Ziel der Ausbildung ist die ganzheitliche Bewertung und Planung von Anlagen, Gebäuden und Energiesystemen und Energieversorgungsstrukturen. Folie 4

Besonderes Augenmerk wird auf die Vermittlung der Zusammenhänge zwischen Natur, Technik, Ökonomie und Ökologie gelegt.

5 Öko-Energietechnik Wels Schwerpunkte F&E ua.: Energieeffizientes Bauen (zb.thermografie, BlowerDoor) Brennstoffzellen (Entwicklung von Hochtemperatur-BZ) Solarzellen, Solarthermie (Solarprüfstand) Projekt: Simulation eines energieautarken Haussystems durch Kombination von Photovoltaik (PV = Solarstrom), Elektrolyseur (nutzt Gleichstrom von PV), Brennstoffzelle (nutzt Wasserstoff von Elektrolyseur) - es ist kein externer Stromlieferant notwendig! Folie 5

(Solarprüfstand) Projekt: Simulation eines energieautarken Haussystems durch Kombination von Photovoltaik (PV =

6 Solarforschungsmobil Sichtbares Symbol für die Aktivitäten der FH im Bereich Öko- Energietechnik und der Stadt Wels Ständiger Abnehmer des selbst erzeugten Solarstromes Aufbau der ersten Solartankstelle in Oberösterreich Sponsoring durch: Fa. Fronius Fa. Mea solar Welser Heimstätte Wels Strom Prof. Dr. D. Meissner und E. Eisschiel Folie 6

Solarstromes Aufbau der ersten Solartankstelle in Oberösterreich Sponsoring durch:

7 Solarforschungsmobil Daten: Marke: Micorcar VA Typ: Newstreet Umbau Leistung: 3,8 kw (bei 3600 U/min) Sitzplätze: 2 Eigengewicht: 300 kg Zul. Gesamtgewicht 480 kg Erstmal. Zulassung: 1996 Höchstgeschwindigkeit: 50 km/h Reichweite: 100 km Folie 7

Eigengewicht: 300 kg Zul. Gesamtgewicht 480 kg Erstmal.

8 Solarforschungsmobil Studentenprojekt zu Elektro-Autos 2010 Indikatoren: Förderungen CO2-BeschränkungenFahrverbote Ölkrise / Treibstoffpreise Verkauf Roller 2017 Best Case Benzinpreis steigt stark 2 /l 98% konventionell 1,98 % Hybrid 0,02 % E-Auto St. Serienproduktion Innenstadt für konventionelle Antriebe gesperrt, gutes Stromtankstellennetz 2007 Keine Förderungen IST 99,99 % konventionelle Autos 0,008 Hybrid 0,002 E-Auto ca. 100 Stk. Treibstoffpreis: ca. 1,10 /l Lt. einer Statistik aus Deutschland ist zu erkennen, dass die Neuzulassungen von Elektroautos bereits wieder rückläufig sind. Wie bereits bei der Übersicht der Autos erwähnt wurde, machen viele Autohersteller Prototypen, in Serie geht jedoch kaum ein Auto. Trend Benzinpreis steigt 1,5 /l 99% konventionell 0,99 % Hybrid 0,01 % E-Auto 500 St. Temporäre Fahrverbote in Ballungszentren Citymaut/Mindestanzahl Pers/Auto Geschwindigkeitsbeschränkungen Worst Case Benzinpreis sinkt 1 /l 99,9% konventionell 0,1 % Hybrid Keine Forschung Keine Förderung Einstellung der Produktion Folie 8

Serienproduktion Innenstadt für konventionelle Antriebe gesperrt, gutes Stromtankstellennetz 2007 Keine Förderungen IST 99,99 % konventionelle Autos 0,008 Hybrid 0,002 E-Auto ca. 100 Stk.

9 Solarforschungsmobil Studentenprojekt zu Elektro-Autos Französische Post: 8 Renault Kangoo im Test (bis Mitte E-Autos, bei Erfolg: Stück innerhalb von 5 Jahren!) In Rom existieren bereits 90 E- Taxis mit Fiat Doblo (bist Ende 2008: 400 E-Taxis!) Vorteile bei E-Taxis: -begrenzter Aktionsradius -Kurzstrecken optimal -Standzeiten > Aufladen -keine hohen Geschwindigkeiten Fiat Doblo Electric (Fa. Newteon in Monaco) Höchstgeschwindigkeit: 120 km/h Reichweite: 250 km/h Leistung: 30 kw Lithium-Ionen-Module Ladezeit: 3,5 h (fast charging), 8 h normal Folie 9

) Vorteile bei E-Taxis: -begrenzter Aktionsradius -Kurzstrecken optimal -Standzeiten > Aufladen -keine hohen Geschwindigkeiten Fiat Doblo

10 Solarforschungsmobil Studentenprojekt zu Elektro-Autos Fiat Doblo vergleichbar mit herkömmlichen Autos: 5-Sitzer Ladezyklen: ca Kosten: ca Euro Bei km pro Jahr amortisiert sich der Mehrpreis im 5. Jahr! Folie 10

Ladezyklen: ca. 20.000 Kosten: ca. 55.000.- Euro Bei 50.

11 PV-Anlage Anzeigetafel mit Solarstromtankstelle Im Eingangsbereich des Neubaus der FH in Wels Anzeigetafel: mit PV gewonnene kwh Daten einer Wetterstation Erklärung Bilder Stromtankstelle: versperrbar Folie 11

Anzeigetafel: mit PV gewonnene kwh Daten einer

12 PV-Anlage Anzeigetafel: 4. Sept. 2007, 9:25 und 14:30 Uhr Folie 12

13 PV-Anlage 17 kwp (173 m2). 6 kwp polykristallin 13 % Wirkungsgrad bei 1000 W/m2 Direkteinstrahlung 3 kwp polykristallin 2 kwp monokristallin 14,5 % Folie 13

14 PV-Anlage 17 kwp (173 m2). Cadmium-Tellurid (CdTe) 6% Amorphes Silizium (ASi) 6,5% Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) 10,5% Folie 14

15 PV-Anlage 17 kwp (173 m2) CAD - Verschattungsstudie Folie 15

16 PV-Anlage 17 kwp (173 m2) Wetterstation Folie 16

17 Thermografie und PV? FH OÖ / Campus Wels: Labor Geräteausrüstung: Flir ThermaCAM P20 Bau Ungekühlter Mikrobolometer Messbereich: -40 bis 50 C Therm. Auflösung: +/- 0,08 K bei 30 C Spektralbereich: 7,5 bis 13 mm Bildauflösung: 320x240 Pixel Software: Reporter, Researcher Ungekühlte Kamera Blower-Door-Equipment InfraTec VARIOSCAN 3021 STB Stirlinggekühlter Kompaktscanner mit IR-Detektor Messbereich: -40 bis 200 C Thermische Auflösung: +/- 0,03 K Spektralbereich: 8 bis 12 mm Bildauflösung: 320x240 Pixel Software: Irbis, Fornax Gekühlte Kamera Folie 17

Auflösung: +/- 0,08 K bei 30 C Spektralbereich: 7,5 bis 13 mm Bildauflösung: 320x240 Pixel Software: Reporter, Researcher Ungekühlte

18 Thermografie und PV?. Folie 18

19 Thermografie und PV?. Folie 19

20 Thermografie und PV? Verwendung zur Qualitätskontrolle Die Ortung von HOT SPOTS in Solarzellen und anderen elektronischen Bauteilen mittels IR Kamera ist eine schnelle und nicht destruktive Methode zur Qualitätskontrolle. Die Messung verwendet eine Mikroskoplinse und ermöglicht eine Auflösung von 10 μm. Typischerweise werden die Messungen mit Lock in Thermographie Technik durchgeführt. Die Suche nach HOT SPOTS wird auch SHUNT HUNTING genannt. Folie 20

mittels IR Kamera ist eine schnelle und nicht destruktive Methode zur Qualitätskontrolle.

21 Thermografie und PV? Verwendung zur Qualitätskontrolle ÖVE/ÖNORM EN 61215: Terrestrische kristalline Silizium-Photovoltaik-(PV) Module Bauarteignung und Bauartzulassung Pkt.10.9 Hot-Spot-Dauerprüfung Pkt Durchführung Fall S Das PV-Modul ist kurzzuschließen und nach einem der folgenden Verfahren ist eine Zelle auszuwählen: 1. Das PV-Modul wir der Strahlungsquelle 1 bei einer stabilen Bestrahlungsstärke von mindestens 700 W/m2 ausgesetzt und mit einem geeigneten Temperaturmessgerät ist die heißeste Zelle zu bestimmen (eine Infrarot-Kamera wird empfohlen) 2. ( eine der Zellen auszuwählen, die bei der Abschattung den größten Abfall des Kurzschlusstromes hervorruft ) Folie 21

22 Fazit Öko-Energietechnik braucht Öffentlichkeit Symbole wie das Solarmobil sollen auf (nicht sichtbare) Aktivitäten aufmerksam machen Elektro-Autos werden schon in Serie produziert. Der Anschaffungspreis ist noch relativ hoch. Jedoch unter bestimmten Voraussetzungen (E-Taxi) sind rasche Amortisationszeiten möglich Photovoltaik braucht dringend Forschungsanreize (Förderungen) um Wirkungsgrade und Wirtschaftlichkeit zu eröhen Thermografie könnte bei der Qualitätssicherung von PV-Modulen eine größere Rolle spielen (EN 61215), wird derzeit jedoch kaum eingesetzt Folie 22

23 Bauökologie Campus Wels Kontakt: Prof. (FH) DI Dr. Herbert C. Leindecker FH OÖ Studienbetriebs GmbH Studiengang ÖKO-Energietechnik Stelzhamerstraße Wels DW hc.leindecker@fh-wels.at Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Folie 23

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