Sonnen Strom, die Zukunft hat begonnen.

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1 Sonnen Strom, die Zukunft hat begonnen. Das Fotovoltaik ABC Abschattung Ab- bzw. Verschattungen spielen bei PV-Anlagen eine große Rolle, da die schwächste Solarzelle (die verunreinigte oder verschattete) die Gesamtleistung eines Moduls bestimmt. Eine intelligente Modulverschattung (Parallel oder Paarverschaltung) ist bei einer Verschattungssituation unumgänglich, um den Solarertrag trotzdem zu sichern. AC (alternating current Wechselstrom) Ist die Bezeichnung für Wechselstrom. Als Wechselstrom wird elektrischer Strom bezeichnet, der seine Richtung (Polarität) periodisch und in steter Wiederholung, meist sinusförmig, ändert. Ah (Amperestunde) Ist eine Einheit für die elektrische Ladungsmenge. Die Amperestunde ist eine SI fremde (Teil eines 1960 eingeführten und international gültigen metrischen Einheitensystems) Einheit und entspricht der Ladungsmenge, die innerhalb einer Stunde durch einen Leiter fließt, wenn der elektrische Strom konstant 1A beträgt. Sie wird häufig genutzt, um die zur Verfügung stehende Ladung von Batterien anzugeben. Die SI Einheit für die Ladung ist C (Coulomb). Dabei gilt 1C = 1As (Amperesekunde) = 1/36000 Ah. Air Mass Das Spektrum der Sonneneinstrahlung ist abhängig von der Strecke, die das Licht durch die Erdatmosphäre zurücklegen muss. Ein schräger Einfall des Sonnenlichts bedeutet eine Abschwächung der Strahlungsleistung und eine Änderung des Spektrums. Für vergleichende Messungen wurden deshalb verschiedene Spektren und Strahlungsleistungen definiert. AM 0 ist das Spektrum außerhalb der Atmosphäre (exraterrestrisches Spektrum) im Weltraum, die Strahlungsleistung beträgt dort W/m² (Solarkonstante). AM 1 ist das Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche fallenden Sonnenstrahlen. Für AM 1,5 ergibt sich ein Zenitwinkel von etwa 48,2. Bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m², aus diesem Grunde wurde AM 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen eingeführt. Amorph (Griechisch: ohne Gestallt) Material für Solarzellen, das nicht in regelmäßigen Kristallgittern angeordnet ist und somit keine geordneten Strukturen hat. Durch Aufdampfen von Silizium auf eine Trägerplatte (meist Glas) werden amorphe Siliziummodule hergestellt. Der geringe Materialverbrauch und der relativ einfache Prozess sorgen für geringe Produktionskosten. Der Flächenwirkungsgrad der Module liegt unter jenem von mono- oder polykristallinen Modulen. Ampere (A) Maßeinheit für die elektrische Stromstärke nach André-Marie Ampere

2 Aufdachmontage Im Gegensatz zur Indachmontage oder Dachintegration wird bei der Aufdachmontage die Dachabdeckung nicht verändert. Es werden erst Montageleisten am Dach angebracht und dann die Module daran befestigt. Das ist in der Regel weniger aufwändig und ermöglicht eine kühlende Hinterlüftung der Module, was sich positiv auf deren Wirkungsgrad auswirkt. Aufgeständert Um die Neigung oder Ausrichtung von PV-Anlagen zu optimieren, werden diese auf verschiedene Konstruktionen aufgebaut. Am häufigsten findet man Aufständerungen auf Flachdächern. Ausrichtung Unter Ausrichtung versteht man, in die die Moduloberfläche zeigt. Nord = 0, Ost = 90, Süd = 180, West = 270. Azimutwinkel Der Azimutwinkel beschreibt in der Photovoltaik die Abweichung von der exakten Südausrichtung. Bei einer Ausrichtung von 180 Süd ist der Azimut 0. Eine Ausrichtung nach 200 Süd- Südwest ist der Azimut +20 und eine Ausrichtung nach 160 Süd- Südost wäre der Azimut -20. Bypass-Diode In einem Modul sind mehrere Solarzellen in Reihe geschaltet (siehe Serienschaltung). Wird eine Zelle teilweise oder komplett verschattet, kann weniger Strom durch sie hindurchfließen. Es kann zur Überhitzung und Zerstörung der Zelle kommen. Die Bypass-Diode soll das verhindern indem sie den Strom an der Zelle vorbeileitet. CIS Technologie Dünnschichtzellen, bei denen die Elemente Kupfer (Cu), Indium (I) und Selen (S) zum Einsatz kommen. Mit einer nur 1/1000mm dicken Beschichtung sind Dünnschichtzellen in der Herstellung sehr materialsparend. Dachintegration Als Dachintegration bezeichnet man Solarkollektoren oder Photovoltaikmodule, die direkt auf ein wasserfestes Unterdach aufgebracht werden. Vorteil: Durch das Versenken im Ziegeldach sieht das Modulfeld optisch sehr gut aus. Nachteil: Die Wärme kann schlecht entweichen. Der Ertrag der Photovoltaikanlage ist um wenige Prozentpunkte geringer als der einer vergleichbaren Aufdachanlage, da sich die Module stärker aufheizen und somit weniger Leistung abgeben Können. Dachneigung Nennt man die Schräge der Dachfläche. 90 = senkrecht (Fassade), 0 waagrecht. Datenlogger Lesen die Daten aus dem Wechselrichter aus. Diese Daten können dann in Tabellen oder Grafiken dargestellt werden. DC (direct current Gleichstrom)

3 Im Gegensatz zum Wechselstrom (AC), der bei 50 Herz (Hz) 50-mal in der Sekunde die Polarität wechselt, bleibt beim Gleichstrom (DC) die Polarität immer gleich. Ein PV-Modul liefert ebenso wie eine Batterie Gleichstrom. Mit Hilfe eines Wechselrichters wird Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, um ihn in das öffentliche Stromnetz einspeisen zu können. DC- Freischalter Trennt die Module vom Wechselrichter bei Reihenanlagen und ermöglicht so sicheres Arbeiten. Degradation (Alterung) Mit Degradation (lat. degrado = herabsetzen) ist gemeint, dass PV-Module über einen Zeitraum von Jahren oder Jahrzehnten einen Teil ihrer Leistung verlieren und weniger Strom erzeugen. Aussagen über das Ausmaß der Degradation sind letztendlich nur Schätzungen. Fachleute gehen von einer Degradation von 10 bis 20% über einen Zeitraum von 20 Jahren aus. Derating Ist, wenn der Wechselrichter aufgrund zu großer Wärme seine Leistung reduziert. Der Wechselrichter schützt sich selber vor dem Hitzetod. Dünnschicht Die Dünnschichtzelle ist um das Hundertfache dünner als eine mono- bzw. polykristalline Solarzelle. Auf Glas oder Edelstahlfolien werden nicht kristalline (amorphe) Materialien wie Gallium-Arsenid (GaAs), Cadmium-Tellurid (CdTe) oder amorphes Silizium aufgedampft. Die aufgetragenen Schichten sind rund 0,0001mm dick. Vorteile sind der geringere Materialverbrauch und der hohe Automatisierungsgrad in der Produktion. Außerdem können elastische Zellen hergestellt werden.die Wirkungsgrade dieser Zellen sind allerdings deutlich geringer als jener herkömmlicher Siliziumzellen. EEG Abkürzung für das Erneuerbare Energien Gesetz in Deutschland Europäischer Wirkungsgrad Der Umwandlungswirkungsgrad eines Wechselrichters ist über den Leistungsbereich nicht konstant. Der maximale Wechselrichterwirkungsgrad gibt lediglich den maximalen Punkt einer Wirkungsgradkennlinie an. Bei bewölktem Himmel arbeitet der Wechselrichter zum Beispiel im unteren Teillastbereich mit schlechterem Wirkungsgrad. Der europäische Wirkungsgrad stellt einen gewichteten Wirkungsgrad dar. Er wird berechnet, indem verschiedene Teillastwirkungsgrade und der Volllastwirkungsgrad nach der Häufigkeit ihres Auftretens gewichtet werden. Ein Wechselrichter mit einem 1% höheren europäischen Wirkungsgrad holt in der Regel auch 1% mehr elektrische Energie aus einer Anlage heraus. Handelsübliche Wechselrichter haben europäische Wirkungsgrade von 90 bis 96,5%. EVU Stehr für: Energie-Versorgungs-Unternehmen Flashliste

4 Beim Kauf einer Photovoltaikanlage, sollte eine so genannte Flashliste oder ein Messprotokoll vorgewiesen werden. Hierauf sind die Leistungsmessdaten der Module laut STC (Standard Test Conditions) eingetragen. Wichtig wird diese Information bei größeren Anlagen mit mehreren Wechselrichtern. Das schwächste Modul he Wechselrichter gibt nämlich den Strom und somit die Leistung vor. Es macht Sinn, die Module nach ihrer Leistung zu sortieren. So können ein paar Prozent Mehrleistung herausspringen. Generator bei Photovoltaik (lat.: Erzeuger) Normalerweise wandelt ein Generator mechanische Energie in elektrische um. Aber auch bei Photovoltaikanlagen gibt es die Bezeichnung Generator. Ein Modul besteht aus vielen Solarzellen. Mehrere hintereinander geschaltete Module werden PV- Generator genannt. Gleichstrom (DC) Als Gleichstrom (direct current) wird ein elektrischer Strom bezeichnet, dessen Stärke und Richtung sich nicht ändert. Globalstrahlung Ist die Summe der Sonnenstrahlung (diffus, direkt, reflektiert). Bei klarem Himmel besteht die Globalstrahlung fast nur aus direkter, bei bewölktem Himmel ausschließlich aus diffuser Strahlung. Die mittlere Jahressumme der Globalstrahlung auf eine horizontale Fläche beträgt in Mitteleuropa rund 1000kWh/m² im Jahr. Herz (Hz) Die Einheit Hertz ist nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz benannt und gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an. Das Wechselstromnetz arbeitet mit der Frequenz 50 Hz. Hinterlüftung Ist die Bezeichnung für einen beabsichtigten Hohlraum hinter oder zwischen Bauteilen zum Zweck der Belüftung. In der Photovoltaik wird der Effekt der Hinterlüftung zur Modulkühlung genutzt. Mit steigender Modulwärme sinkt deren Wirkungsgrad. HIT (Hybrid intrinsic thin layer) Die so genannten HIT-Module bestehen aus monokristallinen Hybrid- Wafern, beschichtet mit dünnem amorphem Silizium. Vorteil bei dieser Technik ist die Überlegenheit bei hohen Temperaturen. Hot Spot Durch die Verschattung einzelner Zellen oder Module können diese zu stark erhitzen und zerstört werden. Es bilden sich so genannte Hot Spots. Dies wird durch parallel verschaltete Bypassoder Freilaufdioden verhindert. Inselanlage Als Inselanlage bezeichnet man PV- Anlagen, die nicht an ein öffentliches Netz angeschlossen sind. Meist wird der produzierte Strom in Akkus (Batterien) gespeichert. Konzentrator-Technologie

5 Hier wird das Sonnenlicht mittels Linsen konzentriert und auf winzige hochwertige Solarzellen geleitet. Dadurch werden Wirkungsgrade von 30 bis 40% erreicht. kwp Kilowatt peak ist die Maßeinheit für die Spitzenleistung (engl.peak = Spitze). In der Photovoltaik ist dies als Maßeinheit für die Nennleistung einer Solarzelle gebräuchlich. Entgegen der herkömmlichen Meinung handelt es sic dabei nicht um die Leistung der Zelle oder des Moduls bei höchster Sonneneinstrahlung. Der auf dem Modul angegebene Wert bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die dem Alltagsbetrieb nicht direkt entsprechen. Die Testbedingungen dienen zur Normierung und zum Vergleich verschiedener Solarzellen oder Solarmodule. Module Da einzelne Solarzellen nur eine geringe Leistung (ca. 1,5 Watt) abgeben werden sie zu einem Solarmodul zusammengeschaltet. Ein Solarmodul besteht auf seiner Oberseite aus Glas oder Kunststoff und ist gerahmt. Ein Modul kann je nach Anzahl der Zellen eine Leistung bis zu etwa 300 Watt haben. Solarmodule gibt es in unterschiedlichen Größen und in einigen Farben. Auf der Rückseite befindet sich eine Anschlussdose, die mit Steckern und Bypass- Dioden ausgestattet ost. MPP: Maximum Power Point Der Maximum Power Point ist der Punkt des Strom-Spannungs-Diagramms einer Solarzelle, an dem die größte Leistung entnommen werden kann. Er ist nicht konstant. Sondern variiert mit der Bestrahlungsstärke. Damit eine Solarzelle oder ein Solargenerator immer am MPP operiert, regelt ein so genannter MPP- Tracker die Spannung auf den optimalen Wert. Multi String Wechselrichter Sind Wechselrichter, die für jeden String ein eigenes MPP- Tracking (Maximum Power Point) vornehmen. Damit ist es möglich, unterschiedlich große Strings zu betreiben. Jeder String arbeitet dank MPP immer im optimalen Arbeitspunkt. Nachführung Eine Nachführeinrichtung soll die PV- Module immer im rechten Winkel zur Sonne führen, um deren Einstrahlung optimal zu nutzen. Es gibt zwei Möglichkeiten: Ein- oder Zweiachsige Nachführung. Bei einachsig nachgeführten Anlagen kann es sich um Fassadenanlagen (Funktionsprinzip wie eine Jalousie) handeln. Bei zweiachsig nachgeführten Anlagen handelt es sich meist um Freilandanlagen. Diese Tracker oder Mover, wie sie genannt werden, passen Neigung und Richtung zur Sonne an. Neigungswinkel Als Neigungswinkel wird der Winkel bezeichnet in dem Module (PV) aufgestellt werden. Der ideale Winkel kann je nach Breitengrad unterschiedlich sein. In Mitteleuropa gehr man bei PV von einem optimalen Winkel von rund 30 von der Horizontalen aus. Netzgekoppelt

6 Sind PV Anlagen, die mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden sind und in dieses einspeisen. NOCT (Normale Zell- Betriebstemperatur Die NOCT (Nominal operating cell temperature) bezeichnet die Zellentemperatur, die sich bei einer Einstrahlung von 800W/m², einer Umgebungstemperatur von 20 C und einer Windgeschwindigkeit von 1m/s einstellt. Hierbei ist zu beachten, dass in der Realität insbesondere die Zelltemperatur bei einer solchen Einstrahlung wesentlich höher liegt (zwischen etwa 30 und 60 C). Ohm Ist die SI-Einheit des elektrischen Widerstandes. Einheitenzeichen ist V. (großes Griechisches Omega). PAC Ist die vom PV-Generator im Augenblick abgegebene Netzleistung, also der Ist-Wert der gerade erzeugten Leistung. Parallelschaltung Beschreibt in der Elektrotechnik die Nebeneinanderschaltung zwei oder mehrerer Bestandteile oder Module in einem Schaltkreis. Performance Ratio (PR) Nennt man bei PV-Anlagen das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Ertrag und dem Soll-Ertrag. Gute Anlagen haben eine PR von 70 bis 80%. Photon Ist ein Begriff aus der Quantenphysik. Anschaulich gesprochen sind Photonen die Bausteine elektromagnetischer Strahlung und können als Lichtteilchen bezeichnet werden. Photovoltaik Unter Photovoltaik (auch Fotovoltaik) versteht man die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Sie ist seit 1958 zunächst in der Energieversorgung von Satelliten im Einsatz. Mittlerweile wird sie zur Stromerzeugung auf der ganzen Welt eingesetzt. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos (das griechische Wort für Licht) und Volta (nach Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrizität) zusammen. Polykistallin Ein Polykristall ist ein kristalliner Festkörper, dessen Kristallstruktur unregelmäßig ist. Er besteht aus vielen kleinen Einzelkristallen (sog. Kristalliten), die durch Korngrenzen voneinander getrennt werden. Die meisten kristallinen Festkörper in der Natur sind polykristallin, es gibt aber auch monokristalline Stoffe Diamanten haben eine fast perfekt monokristalline Form. In der Technik wird monokristallines Silizium zur Herstellung von Mikrochips eingesetzt. Reihenschaltung

7 Die Reihenschaltung (oder Serienschaltung) beschreibt in der Elektrotechnik die Hintereinanderschaltung von zwei oder mehreren Bestandteilen in einem Schaltkreis. Bei einer PV- Anlage mit Reihenschaltung sind alle Module, wie in einer Lichterkette, hintereinander verbunden. Silizium (Si) Ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erde. Es wird durch chemische Behandlung aus Quarzsand gewonnen, gereinigt und in der Elektronik- Industrie sowie zur Herstellung von Solarzellen verwendet.

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