Funktionsweise Module Aufbau IV-Kennlinie / Verschaltung Einflüsse auf die Kennlinie Alterung / Tests Leistungsmessung

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1 Fronius Sattledt

2 Inhalt Funktionsweise Module Aufbau IV-Kennlinie / Verschaltung Einflüsse auf die Kennlinie Alterung / Tests Leistungsmessung Funktionsweise System Inselsystem / Netzsystem Elektrische Sicherheit Schaltkonzepte Laderegler Akkus Wechselrichter / MPP-Tracking Blitzschutz

3 1. Module

4 Aufbau Solarmodul:

5 Verschaltung Solarmodul / Hierarchischer Aufbau

6 Ersatzschaltbild 1-Dioden-Modell: Vorabinformation

7 4-Quadranten-Kennlinie Schenke,Hochschule Emden

8 IV-Kennlinie: Verschaltung U 0 Serienschaltung von Zellen / Modulen U 0 U 0 Parallelschaltung I 0 von Zellen / Modulen U 0 I 0 U 0 U 0

9 IV-Kennlinie: Einfluß der Bestrahlungsstärke

10 IV-Kennlinie: Einfluß der Temperatur P mpp = U mpp * I mpp

11 Solarmodul: Verhalten der Kenngrößen - Merkbild I SC = f(g) U OC = f(t)

12 Solarmodul: Verhalten bei Abschattung

13 Solarmodul: Verhalten bei Abschattung Dünnschicht-PV -80% Leistung -25% Leistung

14 Solarmodule: Alterung durch Umwelteinflüsse Sun Wind Temperature Humidity Chemistry (z.b. Salt) Glass (4-6 mm) EVA (0,1 mm) Contacts (0,1 mm) 5-7 mm Solar cell ( 0,1-0,3 mm) Back sheet (0,15 mm) Anschlussdose

15 Anforderungen Alterung: Badewannenkurve

16 Anforderungen Alterung: Bauartzulassung für PV Norm-Tests: IEC 61215: Kristalline Photovoltaik IEC 61646: Dünnschichtphotovoltaik Alterung 45 kwh Outdoor UV 65 kwh UVA/UVB Damp Heat 85 C & 85% RH Zyklen -40 C C x200 Humidity-Freeze -40 C C % 85% RH x50 Mechanische Last 240 kg/m kg/m 2 + Wechsel Nassisolation 1000V mit >~ 100MW Kratztest 1kg auf 1 mm 2 + scharfe Kante

17 200 El [W/m 2 nm] SR (a.u.) Anforderungen: Leistungsbestimmung - Outdoor Spektrale Empfindlichkeit Reales Spektrum Outdoor l [nm] l [nm] I SC, U OC, FF, P mpp, Y a

18 Solarmodul: Leistungsbestimmung: Sonnensimulation Flasher (AAA) STC (standard- testing condition) 1000 W/m 2 AM1,5 25 C Homogen in Strahlung Zeit Temperatur Last: Elektronisch (Vorgabe U) Ohmsch (Vorgabe R)

19 Solarmodul: Leistungsbestimmung: Flashermessung/Messpunkte Flashermessung/Sonnensimulation Klasse A

20 2. SYSTEM & KOMPONENTEN

21 System-Schemata Netzbetrieb PV-Generator Generatoranschlusskasten Wechselrichter Wechselstromverkabelung Gleichstromverkabelung DC-Hauptschalter Zählerschrank mit Stromkreisverteilung, Bezugs- und Einspeiszähler und Hausanschluss Inselbetrieb PV-Generator (einen oder mehreren PV-Modulen ) Akkumulator Laderegler Verbraucher

22 Laderegler: Regelt Ladestrom Regelt Generator-Spannung Schützt Akku vor Tiefentadung Schützt Akku vor Überladung Schützt Akku vor Überhitzung Versorgt Verbraucher mit Strom Zeichnet Daten auf

23 P [W] Leistung [W] Leistung [W] Laderegler: Beispiel Fassaden-Anlage UB [V] kwh/d Wolken :00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Uhrzeit Batteriespannung Solarleistung Lampenfeld 2 Personen sparsam Lastprofil % Dezentrale Versorgung von Büro Beleuchtung IT Telefon / Rauchmelder Küchengeräte Kopierer / Beamer Summe UB [V] kwh/d Sonne / Wolken 3 Personen Batteriespannung Solarleistung Lampenfeld Lastprofil :00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Uhrzeit :00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Uhrzeit

24 Akku-Entnahmekapazität Arten: Blei-Gitterplatten-Akku Blei-Gel-Akku Panzerplattenakku Block-Akku Li-Ionen C 100 = 100 Ah C I n n x t n C 10 = 80 Ah

25 Generator-Schaltkonzepte Serien&Parallelschaltung an 1em Wechselrichter Modulwechselrichter: Bypassdioden im Strang

26 Generator-Anschlusskasten Rückstromdiode Trennstelle Eventuell Sicherung Überspannungsableiter Anschlussklemmen

27 System: Wechselrichter Was braucht man: 1 Gleichstromzwischenkreis (Stabilisator) 1 DC/DC Wandler 1 Frequenzgenerator 1 invertierte Gleichrichterbrücke 1 Maximum Power Point Tracker

28 Wechselrichter: Funktionsweise

29 Wechselrichter: MPP-Tracking Änderung der Kennlinie: Kennlinie: Mathematische Beschreibung der Änderung:

30 power (pu) Wechselrichter: MPP-Tracking Operating Point MPP tracking to the left tracking to the right 80 Power decreases->direction 60 change 40 voltage (pu) 20 time (s)

31 P MPP (p.u.); P DC,nom = W Wechselrichter: Wirkungsgrad Eurowirkungsgrad Tot (%) U MPP (V) V Tot (%) W EURO 0,03x DUT: AROS, SIRIO 10000P SN: LN12MQT FwVer: - ge DoM: 07-Dec :28 5% 0,06x 10% 0,13x 20% 0,1 x 30% 0,48x 50% 0, 2 x 100%

32 System: Blitzschutz Blitzkugel Blitzschutzstangen

33 System: Blitzschutz Überspannungsableitungen: Vermeiden von Schleifen :

34 System: Allgemeine Schutzmaßnahmen

35 PV-Systeme: ZUSAMMENFASSUNG PV-Systeme bestehen aus einer Reihe elektrischer Komponenten deren Funktionsweise von Umwelteinflüssen verändert wird. Die Haltbarkeit der Systeme bei hoher Qualität und Wartung ist >20 Jahre. Die Personen- und elektrische Sicherheit muss beachtet werden. Minderertrag ist oft eine Folge falsch zusammengestellter Komponenten, falscher Montage oder von ungünstigen Umwelteinflüssen.

36 PV-Systeme: Schön & Sicher

37 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! : Module & Systeme