Vom Modul bis zur Netzintegration: Beispiele anwendungsbezogener Forschung

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1 Vom Modul bis zur Netzintegration: Beispiele anwendungsbezogener Forschung Hartmut Nussbaumer

2 Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering Der Innovationspartner rund um Energiethemen

3 Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering PV Netze Prof. Dr. Franz Baumgartner ST Dr. Hartmut Nussbaumer Subject Nationale to NDA PV Tagung, , Bern

4 Kompetenzverteilung in der Photovoltaik Wertschöpfungskette Silizium Wafer Solarzelle Modul System Netzintegration, Smart Grid, Speicher Modul System Netzintegration, Smart Grid, Speicher

5 Kompetenzverteilung in der Photovoltaik Wertschöpfungskette Modul System Netzintegration, Smart Grid, Speicher Laminator für Glas/Glas Module Öfen, Labore zur Materialbearbeitung CAD, 3D-Drucker für RP Klimaprüfkammer mit UV EL, Thermographie, IV

6 Kompetenzverteilung in der Photovoltaik Wertschöpfungskette Modul System Netzintegration, Smart Grid, Speicher

7 Kompetenzverteilung in der Photovoltaik Wertschöpfungskette Modul System Netzintegration, Smart Grid, Speicher

8 Partner im Bereich PV Modul System Netzintegration, Smart Grid, Speicher

9 Ausgewählte Projekte im PV Bereich U-Light: Leichtbau- PV Module Portabler LED Flasher: Qualitätsprüfung im Feld PV Faltdach: Innovative Parkplatzüberdachung Niederspannungsverteilnetz mit Solarstromanteil von 46%: Massnahmen zur kostengünstigen Netzintegration Swiss PV Wall: PV im Verbund mit Wärmepumpe, thermische und elektrische Speicher

10 U-Light Ziel: Kostengünstige, leichte (bifaciale) PV Module, die eine einfache Montage ermöglichen- LCOE -30% Aufbauten: Glas/Folien, Glas/Glas und Kunststoffmodule Partner: Dauer: bis Finanzierung: BfE Forschungsvertrag Sl/

11 U-Light Grundidee: Rahmen und Gitter ermöglichen ultraleichte Module unter Verwendung neuer Einbettungsmaterialien Kleinere Einheiten möglich Hier: Aufbau mit zwei Rahmen, Front- und Back, durchgehendes Laminat Der äussere Rahmen wird durch ein Gitter ersetzt => Die mechanischen Anforderungen an die Zwischenbereiche sinken

12 U-Light Rahmen aus spritzgegossenem, glasfaserverstärkten Kunststoffen Laminate in Leichtbauweise Einheiten verschiedener Grösse sind möglich

13 U-Light Zweiter Ansatz neben Gitterrahmen Stabilität über Unterkonstruktion Single Unit Compounds Intelligente Unterkonstruktion (Elektrische Verbindungen, Bypassdioden,..) BIPV flexible Verschaltung, optimierte Flächenbelegung

14 Portabler LED Flasher Grundidee: Hellkennlinienmessung im Feld zur Qualitätskontrolle Vorteile: Keine Demontage erforderlich Bis zu 500 Module pro Tag Geringe Messungenauigkeit D. Schär, F.P. Baumgartner; EUPVSEC 2014, talk 5DO; see also PV-magazine report, 06/2015, p.60

15 Portabler LED Flasher 2.0 Ziel: Bau eines leichteren «Class AAA» Prototyps Finanzierung: BfE Forschungsvertrag SI/

16 PV Faltdach 90 % geringerer Materialverbrauch für die gesamte Unterkonstruktion Vielseitige Einsatzmöglichkeiten Bsp. Parkplätze, Terrassen, usw. F. Baumgartner, A. Büchel, F. Carigiet, T. Baumann, R. Epp, A. Wirtz, A. Huegeli, U. Graf, 28 th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (28th EUPVSEC), Paris, Oct 2013

17 Niederspannungsverteilnetz mit Solarstromanteil von 46% Für 10min >110% Nennspannung -10 Student Award :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 Active power [kw] and reactive power [kvar] Active power Reactive power Voltage Irradiance EU PVSEC U > 110% Voltage [p.u.] Carigiet et al. EU PVSEC Irradiance [W/m 2 ]

18 Niederspannungsverteilnetz mit Solarstromanteil von 46% Bei maximaler Einstrahlung und einer für die Spannung maximal ungünstigen Position im Netz, können die Spannungsspitzen durch Regelung der Blindleistung vermieden werden. Bei einem PV-Anteil von bis zu 20% (Energiestrategie 2050) sind keine Netzprobleme zu erwarten. Es ist ökonomisch sinnvoll eine gleichmässige Verteilung von PV-Anlagen im Niederspannungsnetz anzustreben.

19 Swiss PV Wall Grundidee: Vorgefertigtes PV Fassadenelement mit integrierter Wärmepumpe und thermischem Speicher zur kostengünstigen Eigennutzung von PV Strom Baumgartner, Franz; Knecht, Raphael; Lantschner, Daniel; Baumann, Thomas; Nussbaumer, Hartmut; Böhler, J.; Brühl, U. (2015). The Swiss PV Wall System to Maximise Self-Consumption in a Single Building Element. 30th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition Hamburg

20 Swiss PV Wall

21 Anwendungsbezogene Forschung im Bereich PV Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 91 Jahre PV Erfahrung Kontakt:

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