Wie gut sind Photovoltaik- Anlagen wirklich?

Transkript

1 Wie gut sind Photovoltaik- Anlagen wirklich?

2 Gliederung Einführung Maßstäbe Einflüsse Optimierung Studie PV-Anlagen im Westerwald

3 Gliederung Einführung

4 Photovoltaik in Deutschland Quelle: BSW Installierte Leistung in MWp Energiebereitstellung in GWh Installierte Leistung und Energiebereitstellung aller PV-Anlagen in Deutschland 1999 bis Jahr

5 Wirtschaftsfaktor Photovoltaik Anzahl PV-Unternehmen Davon Produzenten 130 Anzahl Beschäftigte Industrieumsatz 9,5 Mrd. (Daten für 2008, Quelle BSW)

6 Gliederung Maßstäbe

7 Nennleistung Nennleistung = Anzahl der Module x Leistung der Module unter Standardbedingungen Beispiel: 25 Module mit einer Nennleistung von 200 W Nennleistung der Anlage = 5,0 kwp

8 Standardbedingungen (STC) Bestrahlungsstärke 1000 W/m² Air Mass 1,5 Modultemperatur 25 C Nennleistung in Wp

9 Air Mass AM = L L 0 L 0 Atmosphäre L

10 Anlagenertrag Endertrag = an das Netz abgegebene Energie in kwh Endertrag in = Endertrag in kwh x Vergütung

11 Spezifischer Ertrag Spezifischer Ertrag = Endertrag / Nennleistung Beispiel: Nennleistung 5 kwp Jahresertrag von 4000 kwh Spezifischer Jahresertrag = 800 kwh/kwp

12 Photovoltaik in Deutschland Installierte Nennleistung in Deutschland 2008 Jahresertrag 5,44 GWp 4300 GWh spezifischer Jahresertrag 790 kwh/kwp Quelle: BSW 2009

13 Vergleich Spezifischer Ertrag für 2008 bundesweit und regional spezifischer Ertrag in kwh/kwp BRD BRD (SFV) PLZ 56 Westerwald I Westerwald II

14 Spezifischer Ertrag im Westerwald Evaluation von PV-Anlagen, Teil 2 Ranking des spezifischen Ertrags für den Zeitraum Oktober 07 - September 08 spezifischer Ertrag in kwh/kwp Mittelwert: 912 kwh/kwp +5% -5% Anlage

15 Informationsquellen

16 Gliederung Einflüsse

17 Einflüsse Der spezifische Ertrag hängt ab vom Strahlungsangebot von Anlagenverlusten

18 Globalstrahlung Horizont 1 m²

19 Globalstrahlung in Westdeutschland kwh/m² Trier: 1062 kwh/m²

20 Globalstrahlung Globalstrahlung für 12 Standorte in der BRD zwischen 1991 und1999

21 Optimale Ausrichtung in Deutschland 100 % = 30 /Süd Neigungswinkel

22 Referenzertrag Referenzertrag = spezifischer Ertrag ohne Verluste Beispiel: Einstrahlung in Modulebene = 1000 kwh/m² Referenzertrag = 1000 kwh/kwp

23 Referenzertrag spezifischer Monatsertrag von Anlage 31 im Jahr spezifischer Ertrag in kwh/kwp spezifischer Ertrag Referenzertrag Monat

24 Performanz Performanz = spezifischer Ertrag / Referenzertrag Beispiel: Spezifischer Ertrag = 800 kwh/kwp Referenzertrag = 1000 kwh/kwp Performanz = 0,80

25 Performanz im Westerwald Ranking der Performanz für den Zeitraum Oktober 07 - September 08 0,95 0,9 Mittelwert: 0,80 0,85 Performanz 0,8 0,75 0,7 0,65 0, Anlage

26 Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung

27 Verschattung Quelle: ISE 2004

28 Verschattung

29 Verschattung Quelle: Siblik 2005

30 Horizontverschattung

31 Verschattung Einfluss einer Horizontverschattung auf die Monatserträge 160 spezifischer Monatsertrag in kwh/kwp : 900 kwh/kwp 31: 965 kwh/kwp Anlage 19 Anlage Monat

32 Verschattung Dünnschicht- und kristalline Si-Module im Vergleich Quelle: PVA 2002

33 Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung

34 Ausfall von Zellen Zellenbruch Quelle: arsenal research 2007

35 Ausfall von Zellen Unterbrochene Zellverbindung Quelle: arsenal research 2007

36 Verschmutzung

37 Toleranzen Quelle: TÜV Rheinland 2005

38 Übertemperatur Erwärmung eines freistehenden Moduls mit 30 /S-Ausrichtung Temperaturgang und Globalstrahlung von Feld 3 am Globalstrahlung Lufttemperatur Modultemperatur 0 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Globalstrahlung in W/m² Temperatur in C 0

39 Temperaturabhängigkeit Nennleistung Änderung in % Modultemperatur in C -10 Amorphes Si -20 Kristallines Si

40 Alterung Alterung von Modulen Vermutung: % Verlust in 20 Jahren d.h. im Mittel stehen nur % der Nennleistung zur Verfügung

41 Alterung Änderung der Performanz im Zeitraum Sept Sept. 08 3% 2% Mittelwert: -1,6 % 1% Änderung 0% -1% -2% % -4% -5% -6% Anlage

42 Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung

43 WR Dimensionierung

44 WR Dimensionierung Quelle: Burger ISE 2005

45 WR Dimensionierung Dimensionierung der Wechselrichter 1,40 PV-Leistung/AC-Leistung 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 WR 1 WR 2 0, Anlage

46 WR Dimensionierung PV-Generatorkennlinien und Arbeitsbereich eines WR Quelle: PVA 2002

47 Standort Wechselrichter Quelle: ISE 2004

48 Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung

49 Fehlerhafte Verkabelung

50 Statistik Feldstudie des ISE Freiburg 2005 mit 500 Anlagen

51 Gliederung Optimierung

52 Erfolgsfaktoren Standort mit hoher Sonneneinstrahlung Verschattungsfreie optimale Aufstellung der Module Geringe Leistungstoleranzen der Module Hoher Wechselrichterwirkungsgrad Korrekte Auslegung des Wechselrichters Korrekte Auslegung der Elektrik Fachgerechte Installation und Dokumentation Betriebsüberwachung

53 Überwachung

54 Qualitätssicherung tssicherung

55 Adressen manlagen/

56 Gliederung PV-Anlagen im Westerwald

57 Evaluation von PV-Anlagen im Westerwald

58 Evaluation von PV-Anlagen im Westerwald

59 Standorte Anzahl der Anlagen 34 Nennleistung: 229 kwp Mono Si 37 % Poly Si 60 % CdTe 3 % Modulfläche 1793 m²

60 Fragebögen gen Anlagenbetreiber Anlagendaten Komponenten Erträge Kosten Motivation Erfahrungen

61 Anlagenbeispiele Nennleistung 19,8 kwp Fläche 156 m² 180 Module poly-si Nennleistung 5,6 kwp Fläche 41,6 m² 33 Module poly-si

62 Anlagenbeispiele Nennleistung 11,3 kwp Fläche 83,3 m² 96 Module poly-si Nennleistung 5,4 kwp Fläche 40,4 m² 31 Module mono-si

63 Anlagenbeispiele Nennleistung 5,7 kwp Fläche 60,5 m² 84 Module CdTe Nennleistung 1,9 kwp Fläche 13,5 m² 9 Module poly-si

64 Handzettel für f r die Teilnehmer

65 Vielen Dank für f r Ihre Aufmerksamkeit!

66 Kontakt Prof. Dr. Wolfgang Siebke Fachhochschule Koblenz/Fachbereich Ingenieurwesen Konrad-Zuse-Strasse Koblenz Tel.: oder