Planung will gekonnt sein

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1 Planung will gekonnt sein Richtige i Dimensionierung i i und Fehlervermeidung Fachhochschule Trier 26. Juni2010 Informationstag Photovoltaik Strom von der Sonne für Jedermann: Wirtschaftlichkeit, Planung und Zukunftsaussichten Inhalt Projektablauf Anlagendimensionierung Solargenerator Wechselrichter Problempunkte Ef Erfolgsfaktoren fkt

2 Von der Idee bis zum (Klein ) Kraftwerk Copyright: BMU / Brigitte Hiss ist einiges zu bedenken! Was alles zu beachten ist Vor Ort Besichtigung Überschlägige Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Entscheidung über Niederschlagung oder Fortführung EVU Voranfrage Ausschreibung / Angebote anfordern Angebotsauswertung Vergabeentscheidung Installation der Anlage Inbetriebnahme und Abnahme der Anlage Langfristige Betreuung / Überwachung der Anlage

3 Anlagendimensionierung verfügbare g (Dach ) Fläche Modultyp (Wirkungsgrad) Investitionsvolumen Anlagengröße (kw p ) einphasige / mehrphasige Einspeisung Vergütung Verhältnis Sachkosten / Fixkosten Ertrag / Wirtschaftlichkeit / Rendite Anlagendimensionierung Sachkosten: (skalieren eher linear mit Anlagengröße) Module Wechselrichter Montagegestell Verkabelung Fixkosten: (Problem bei kleinen Anlagen) Einrüstung Zähler Zählerkasten Netzanschluss Betriebs / Ertragsüberwachung Arbeitslohn Anlagenpreis ( / kwp)

4 Anlagenkomponenten Generatoranschlusskasten Solargenerator Netzanschluss Zähler Wechselrichter (Anlagenüberwachung) Peak Leistung (kw p ): Solargenerator Messung der Modulleistung bei bistandardisierten di i Bedingungen Bdi (STC): Einstrahlung: 1000 W/m² Temperatur: 25 C Spektrum: Sonnenspektrum AM 1,5 Gewährleistet die Vergleichbarkeit von Modulen verschiedener Hersteller Manche Hersteller geben auch die Modulleistung bei Teillast (z.b. 300W/m²) an, da sich der Wirkungsgrad u.u. mit der Einstrahlung ändert. In der Praxis wird die Peak Leistung selten erreicht, da beie hohen Strahlungswerten die Modultemperatur steigt und damit der Wirkungsgrad sinkt (siehe später)

5 Was bedeutet AM 1,5? Weg der Solarstrahlung durch die Atmosphäre im Bezug zum kürzesten Weg (senkrechter Einfall). Beeinflusst die spektrale Zusammensetzung der Solarstrahlung P P Modulvergleich Conergy PowerPlus 220M Zelltyp: Si monokristallin Leistung: 220,0 W Wirkungsgrad (STC): 13,5 % Leistungs Toleranz: 00/+3 0,0/ +3,0 % Bruttofläche: 1,63 m² 5,28kW Anlage: 24 Module 40 m² Typ: FS 275 Zelltyp: CdTe (Dünnschicht) Leistung: 75,0 W Wirkungsgrad (STC): 10,4 % Leistungs Toleranz: 50/+5 5,0/ +5,0 % Bruttofläche: 0,72 m² 5,25kW Anlage: 70 Module 51 m² Temperaturkoeffizienten Spannungskoeffizient: 122,0 mv/k Stromkoeffizient: 4,1 ma/k Leistungskoeffizient: 0,470 %/K T = 40K P Anl = 4,3kW Temperaturkoeffizienten Spannungskoeffizient: 230,0 mv/k Stromkoeffizient: 0,5 ma/k Leistungskoeffizient: 0,250 %/K T = 40K P Anl = 4,7kW Arbeitspunkt bei STC Spannung im MPP: 28,8 V Strom im MPP: 7,76 A = 223,5/1630 = 13,71% Arbeitspunkt bei STC Spannung im MPP: 69,4 V Strom im MPP: 1,08 A = 74,95/720 = 10,41% Arbeitspunkt im Teillastbetrieb (160 W/m²) Spannung im MPP: 28,1 V = 35,1/260,8 Strom im MPP: 1,25 A = 13,47% Maximale Systemspannung: 1000V Arbeitspunkt im Teillastbetrieb (200 W/m²) Spannung im MPP: 68,1 V = 15,66/144 Strom im MPP: 0,23 A = 10,88% Maximale Systemspannung: 1000V

6 Modulleistung: abhängig von Einstrahlung und Temperatur Wechselrichter Typ: Sunny Mini Central SMC 4600A DC Nennleistung: 4,85 kw max. DC Leistung: 5,25 kw AC Nennleistung: 4,60 kw max. AC Leistung: 5,00 kw Stand By Verbrauch: Einspeisung ab: Nachtverbrauch: 7,00 W 7,00 W 0,25 W Anzahl MPP Tracker: 1 untere Grenze: 246,0 V obere Grenze: 480,0 V DC Nennspannung: 270,0 V max. Eingangsspannung: 600,0 V max. Eingangsstrom: 26,00 A Wirkungsgrade in Abhängigkeit von der Leistung bei 0% der Nennleistung: 0,0 % bei 5% der Nennleistung: 88,1 % bei 10% der Nennleistung: 92,9 % bei 20% der Nennleistung: 95,3 % bei 30% der Nennleistung: 95,9 % bei 50% der Nennleistung: 96,0 % bei 100% der Nennleistung: 95,3 % Europäischer Wirkungsgrad: 95,2 % MPP Anpassungswirkungsgrade: Leistungsbereich < 20% der Nennleistung: 95,0 % Leistungsbereich > 20% der Nennleistung: 100,0 % trafolos: nein Phasen: 1 (Schieflast!)

7 Wechselrichter Quelle: SMA Wechselrichter Trafoloser Wechselrichter Quelle: SMA

8 Dimensionierung Wechselrichter Solargenerator und Wechselrichter müssen aufeinander abgestimmt sein: P SG / P WR,ACnenn 0,9 bis max. 1,3 (u.a. abhängig von Orientierung und Verlusten des SG) WR Ströme und Spannungen müssen aufeinander abgestimmt sein Maximale WR Eingangsspannung darf nicht überschritten werden (Leerlaufbetrieb im Winter!) Vorgaben Schieflast (Verteilung der Leistung auf die drei Phasen) berücksichtigen Modulausrichtung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz

9 Solarstrahlungsatlas Quelle: Wikipedia Qualitätsmerkmale: Performanz: tatsächlicher Ertrag Referenzertrag (auch Anlagennutzungsgrad) gute Anlagen: 0,75 0,85 Referenzertrag: Einstrahlung auf die geneigte PV Fläche multipliziert mit dem Wirkungsgrad des Moduls bei Standardtestbedingungen (25 C, 1000 W/m²). Spezifischer Ertrag: Et In unseren Regionen 800 kwh/kw p 950 kwh/kw p

10 Problempunkte Verschattung Serienschaltung einzelner Zellen zur Erzielung höherer Spannungen: Problem: Ausfall einzelner Zellen durch Verschattung oder Defekt beeinträchtigt alle Zellen der Serie! Problempunkte Verschattung Vergleich Dünnschicht und kristalline Si Module

11 Problempunkte Verschattung Sonnenbahnindikator Verschattung bei der Modulverschaltung berücksichtigen Problempunkte: Zellbruch Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz

12 Problempunkte: unterbrochene Kontaktierung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz Problempunkte: Verschmutzung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz

13 Problempunkte: Alterung von Modulen Leistungsminderung um 10 bis 20% innerhalb von 20 Jahren Sollte bei der Ertragsberechnung / Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigt werden Problempunkte: fehlerhafte Verkabelung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz

14 Problempunkte Erfolgsfaktoren: Standort mit hoher Einstrahlung, möglichst ohne Verschattung Optimale O i l Oi Orientierungi Verwendung zertifizierter Module (TÜV,ISPRA) Geringe Leistungstoleranz der Module, Modulsortierung An Solargenerator angepasster Wechselrichter mit hohem Wirkungsgrad Überhitzung des Wechselrichters vermeiden (Standort) Fachmännische Verkabelung (Verlegung, Querschnitte, Anschlüsse) Minimierung der Anschlusslängen Fachgerechte Installation der Anlage und ausführliche Dokumentation Betriebs und Ertragsüberwachung

15 Strukturierte Objektaufnahme Strukturierter Projektablauf

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen?