Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung

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1 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung Manuel Pezzotti, Leiter Contracting Netzdienstleistungen Rezept: Wie baut man eine Solaranlage 1. Standort 2. Bewilligungen 3. Solarmodule 4. Montagematerial inkl. Kabel 5. Wechselrichter 6. Übergabestelle / Zähler 7. Netzanschluss EW Netz kwh WR 2 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

2 Aufbau einer Photovoltaik-Anlage 1. Standort: Einstrahlung, Ausrichtung, Aufständerung, Architektur/Dorfbild, Statik, 2. Bewilligungen: Baubewilligung, Anschlussgesuch EW und ESTI, Anmeldung KEV 3. Solarmodule: Anzahl Typen 1) ~29 000, Technologien, elektr. und mech. Kennwerte, 4. Montagematerial inkl. Kabel: Querschnitt, Stecker, Verschaltung, Montagesystem 5. Wechselrichter: Anzahl Typen 1) ~4 500, elektr. und mech. Kennwerte, Kühlung, 6. Übergabestelle / Zähler: Tarif, Zählerplatz, Lastgangmessung, 7. Netzanschluss: Einhaltung der Anschlussbedingungen (z.b. Symmetrie), Kosten und Finanzierung? 1) Quelle Photon-Datenbank vom Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011 Investitionskosten Investitionskosten einer 10kWp-PV-Anlage angebaut: CHF Preisbasis KEV 48.3Rp/kWh; Zinssatz 5% in 25 Raten; Unterhalt 8Rp/kWh; Jahresertrag 950kWh/kWp) 20% 15% 9% 8% 48% PV Module Wechselrichter Material Montage / Arbeit Planung / Gebühren 4 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

3 PV-System / Wirkungsrad allein entscheidet nicht Modulkosten pro Watt Peak Anlagekosten pro Watt Peak [Wp] Was leistet ein PV-Modul am Standort in Dietikon? Ertrag in kwh/kwp Gestehungskosten Fr./kWp Welche Faktoren bestimmen die Gestehungskosten? Einfluss der Einstrahlung auf den Ertrag bzw. was leisten PV- Module bei schwacher Einstrahlung? Wieso werden Module heiss? Wie verhält sich die Leistung im Verhältnis zur Temperatur? Welcher Bereich ist relevant? 5 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011 EKZ Solardach Pilot und Demoanlage in Dietikon Ziele Referenzanlage Grundlagen mit Industrie- und Hochschulpartner erarbeiten Vergleich 5 aktueller Photovoltaik-Technologien Langzeit Detailmessung der ganzen Erzeugerkette Neue Erkenntnisse bezüglich kwh/kwp, Fr./kWh Kompetente Beratung unserer Kunden 6 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

4 Auswahl Technologien / Aufbau Referenzanlage A C E B D F A: Polykristallines Silizium B: Polykristallines Silizium (nachgeführt) C: Silizium HIT Technologie ( Heterojunction with Intrinsic Thin" layer - Solarzelle besteht aus monokristallinen Hybrid-Wafern, beschichtet mit dünnem amorphen Silizium) D: Dünnschicht uc-si/a-si (Micromorphes Silizium / Amorphes Silizium) E: Dünnschicht CIS (CIS steht für Kupferindiumdiselenid [Kupfer (Cu), Indium (In) und Selen (SE)] F: Dünnschicht CdTe (CadmiumTelurid) 7 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011 Messtechnischer Aufbau I 8 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

5 Messtechnischer Aufbau II Einstrahlung Pyranometer CMP Ausrichtung Süd Strom DC 30 Ausrichtung Süd Ref-Zelle ISE KG3 30 Ausrichtung Süd Pyranometer CMP 21 Horizontal Ref-Zelle ISE H0Q Horizontal Ref-Zelle ISE KG5 30 Ausrichtung Süd Meteo-Bedingungen Windrichtung Kroneis 263AA Windgeschwindigkeit Kroneis 263AA Umgebungstemperatur Temperatur Referez -Zelle Modultemperatur Modultemperatur PT100 9 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011 Standort Schweiz Zürich Dietikon Dietikon 1100kWh/m 2 Simulation - Messung Simulation mit SW Meteonorm: 1190 kwh/m 2 (Durchschnittswerte) Simulation mit PVGIS: 1244 kwh/m 2 (Durchschnittswerte) Messung Meteostation EKZ 1) : 1245 kwh/m2 (Jahr 2010 / 2011) Vorteile einer lokalen Stromproduktion Verbrauchernahe / Dezentral produzieren Geringe Übertragungs- und Transformationsverluste Unabhängig Bildquelle: PVgis 1) Messung Dietikon Bau 7 vom (Messdauer während 99.7%) 10 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

6 Sonneneinstrahlung Messung *Erfassungsgrad 99.4% Einstrahlung >1000W/m2 *Erfassungsgrad 99.4% 11 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011 Sonneneinstrahlung Simulationsprogramm Quelle PVSyst; Meteodaten erstellt mit Meteonorm V6.1; Standort Dietikon, 30 Neigung 12 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

7 Temperaturverhalten erklärt an einem Beispiel polykristallines Silizium Mikromorph/Amorph Silizium 10kWp Fläche ca. 72m 2 10kWp Fläche ca. 119m 2 Temperaturkoeffizient P MPP : - 0,42 %/K Leistung bei 1000W/m 2, AM C 10.00kW 0 C 11.05kW (+10.5%) 60 C 8.53kW (-14.7%) C Temperaturverlauf am W/m2 C h 9.36 h h h h h Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai Temperaturkoeffizient P MPP : - 0,25 %/K Leistung bei 1000W/m 2, AM C 10.00kW 0 C 10.62kW (+6.25%) 60 C 9.12kW (-8.75%) 0 Temperaturverlauf am h 9.36 h h h W/m Das richtige Modul am richtigen Ort Welches ist die richtige Modultechnologie? Wahl ist abhängig von: Ansprüche bezüglich Integration/Architektur Ist eine spezifische Leistung pro Fläche erforderlich? Stromgestehungskosten Rp./kWh des Gesamtsystems Kostenvorteil der PV-Module muss den Mehraufwand für die zusätzliche Befestigung sowie der Fixkosten wett machen. Faustregel: Kleinere Anlagen (<10kWp) multikristalline Module Grosse Anlagen (>50kWp) dünnfilm Module 14 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

8 Schattenwurf beachten professionelles Engineering Bild: PVSol Leistung 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%100% Beschattung Bild: Sunways Bild: Inventux 15 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011 EKZ Empfehlung für Kunden: Tipps für eine gute/rentable PV-Anlage Ausrichtung und Neigung optimal wählen Abschattung bei allen Jahreszeiten vermeiden (Hindernisse, Horizont und gegenseitige Abschattung) Aufständerung: Halterung hinsichtlich Preis / Kühlung, Hinterlüftung Bildquelle: PVSyst, 16 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

9 EKZ Empfehlung für Kunden: Tipps für eine gute/rentable PV-Anlage Wechselrichter muss richtig ausgewählt sein wegen Ertragseinbussen bei wenig oder sehr viel Einstrahlung Immer das Gesamtsystem betrachten Hochwertige Produkte einsetzen Permanente Anlageüberwachung (frühzeitige Fehlererkennung) Bildquelle: PVSyst, 17 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011 Fragen? 18 Von der Sonneneinstrahlung bis zur Netzeinspeisung / Manuel Pezzotti / 11. Mai 2011

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