Heinrich Häberlin. Photovoltaik. Strom aus Sonnenlicht für Inselanlagen und Verbundnetz. AT Verlag

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1 Heinrich Häberlin Photovoltaik Strom aus Sonnenlicht für Inselanlagen und Verbundnetz AT Verlag

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung und Übersicht Photovoltaik - Was ist das? Begriffe und Definitionen Meteorologie und Geometrie Photovoltaik Richtwerte für Potentialabschätzungen bei Photovoltaikanlagen Solarzellenwirkungsgrad.' Solarmodulwirkungsgrad Energiewirkungsgrad Jahresenergieertrag pro installiertes Watt Spitzenleistung Flächenbedarf für Photovoltaikanlagen Kosten pro installiertes Watt Spitzenleistung Weltweite Produktion von Solarzellen In Photovoltaikanlagen installierte Spitzenleistung Übungen zu Kap Wichtige Eigenschaften der Sonnenstrahlung Sonne und Erde Die Zusammensetzung der Sonnenstrahlung Die Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche Die Einstrahlung auf geneigte Solargeneratorflächen Aufbau und Funktionsprinzip von Solarzellen Der innere Photoeffekt in Halbleitern Kurze Halbleitertheorie Dotierung von Halbleitern Der p/n-übergang Kennlinien einer Halbleiterdiode Die Solarzelle - eine spezielle Halbleiterdiode mit grossflächiger lichtexponierter Sperrschicht Prinzipieller Aufbau einer kristallinen Silizium-Solarzelle Ersatzschaltung einer Solarzelle Kennlinien von Solarzellen Der Wirkungsgrad von Solarzellen Der spektrale Umwandlungswirkungsgrad (bei einem Übergang) 55

3 3.4.2 Der theoretische Wirkungsgrad (bei einem Übergang) Der praktische Wirkungsgrad (bei einem Übergang) Methoden zur Erhöhung des Wirkungsgrades Optische Konzentration des Sonnenlichtes Tandemzellen Die wichtigsten Solarzellenarten und ihre Herstellung Galliumarsenid-Solarzellen Kristalline Silizium-Solarzellen Dünnschicht-Solarzellen Solarzellen aus amorphem Si (a-si) Solarzellen aus Cadmiumtellurid (CdTe) Solarzellen aus Kupferindiumdiselenid (CuInSe 2, CIS) CdS/Cu 2 S-Solarzellen Solarzellenmodule und Solargeneratoren Solarzellenmodule Probleme bei der Zusammenschaltung von Solarzellen Serieschaltung von Solarzellen Parallelschaltung von Solarzellen Zusammenschaltung von Solarmodulen zu Solargeneratoren Serieschaltung von Solarmodulen Parallelschaltung von Solarmodulen Solargenerator mit parallel geschalteten Seriesträngen Solargenerator mit Matrixschaltung der Solarmodule Photovoltaische Energiesysteme Photovoltaische Inselanlagen Wichtige elektrische Eigenschaften von Bleiakkumulatoren Aufbau photovoltaischer Inselanlagen Wahl der Systemspannung und der Modulspannung Rückstromdiode, Tiefentladeschutz und Überladeschutz Selbstregulierende Anlagen Anlagen mit Seriereglern Anlagen mit Parallelreglern Anlagen mit Maximum-Power-Tracker (MPT) Wechselrichter für photovoltaische Inselanlagen Rotierende Umformer Rechteckwechselrichter Trapezwechselrichter Sinuswechselrichter Gleichstromverbraucher für Inselanlagen Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen 114

4 5.2.1 Prinzip des Netzverbundbetriebs Aufbau und Funktionsprinzip von Photovoltaik-Wechselrichtern Netzgeführte Wechselrichter Selbstgeführte Wechselrichter Wechselrichter mit HF-Zwischenkreis Photovoltaik-Wechselrichter mit Spannungssynthese Serienmässig erhältliche 3-kW-Photovoltaik-Wechselrichter Der 3-kW- Wechselrichter SI Der 3-kW-Wechselrichter Solcon Aufbau einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage mit3kwp Probleme beim Netzverbundbetrieb von Photovoltaikanlagen Oberschwingungen und Leistungsfaktor Selbstlauf/Inselbetrieb Vermeidung von Gleichstromeinspeisung ins Netz Erhöhung der Spannungsschwankungen im Netz Regulierungs-und Stabilitätsprobleme im Verbundnetz Blitzschutz von Photovoltaikanlagen EMV-Probleme bei Photovoltaikanlagen Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen Die Kosten photovoltaisch erzeugten Stromes Graue Energie, Energierücklauf zeit und Erntefaktor Dimensionierung von Photovoltaikanlagen Dimensionierung von Inselanlagen mit Akku Ertragsberechnung bei netzgekoppelten Photovoltaikanlagen Beispiele ausgeführter Photovoltaikanlagen RWE-PhotovoltaikanlageKobern-Gondorf(D) Anlagenübersicht Betriebsergebnisse Netzgekoppelte photovoltaische Anlage Tiso Anlagenübersicht Betriebsergebnisse PV-Demonstrations- und Experimentieranlage Solab Anlagenübersicht Betriebsergebnisse Solare Tunnelbeleuchtung Grimselpass Anlagenübersicht 187

5 kW-Netzverbundanlage N Anlagenübersicht Betriebsergebnisse PV-Anlage auf Einfamilienhaus in Hinteregg Anlagenübersicht Betriebsergebnisse Projekte von Photovoltaikanlagen in der Schweiz Photovoltaisches Kraftwerk Phalk 500 Mont-Soleil Stand des Projektes Das technische Konzept Ziele des Projektes Photovoltaik-Pilotanlage Solabi Das Projekt Das technische Konzept Längerfristige Ziele kW-SonnenzellenkraftwerkdesEWZ Vorgeschichte Standortvaluation Zusammenfassung und Ausblick 205 Literaturverzeichnis 210 Anhang 1 - Liste von Schweizer Firmen, die Photovoltaikanlagen herstellen Schweizer Lieferanten von Komponenten für Photovoltaikanlagen 216 Anhang2 Lösungen zu den Übungsaufgaben 217 Anhang 3 Wichtige Lieferanten von Komponenten für PV-Anlagen in Deutschland 217 Anhang 4 Strahlungsdaten für Deutschland 218 Anhang 5 Farbige Bilder Diagramme verschiedener Ganglinien von Einstrahlung und Energieproduktion

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