Abschnitt 03. Komponenten. Module Systeme Marcus Rennhofer Photovoltaik: eine Option zur Energieautarkie VO SS2015

Transkript

1 Abschnitt 03 Module Systeme Marcus Rennhofer

2 Inhalt: Systemkomponenten Wechselrichter Batterien Elektrik Technologieübersicht Kristalline Typen Dünnschichttypen Exoten Rohstoffe Rohstoffverfügbarkeit

3 1. SYSTEMÜBERSICHT

4 1. Systemtypen: Netzgekoppelt Typische Anwendung: Einfamilienhaus Industriedach Freifeldanlage Augsburger Passivhaus Zentrum ATB-Becker

5 1. Systemkomponenten DC Trennschalter Netzbetrieb Anschlußkasten / Überspannungsschutz

6 1. Systemtypen: Inselanlagen Denkbare Anwendungen: Freistehende Häuser (Berghütten) Netzferne Versorgung (Entwicklungsländer) Netzferne Infrastruktur (Wetterstationen, Verkehrsleitung ) Hausboot mit PV Mongolische Neue Donau, Jurte mit Wien PV ATB-Becker

7 1. Systemkomponenten Inselbetrieb

8 1. Systemtypen: Hybridanlagen Inselbetrieb & Netzkopplung Möglich, verschiedene Erzeuger Schiestlhaus Hochschwab ATB-Becker

9 2. TECHNOLOGIETYPEN

10 2. Technologietypen: Familien- Stammbaum Zelltypen Metall-Oxide Perovskite Kristalline Hybrid Dünnschicht Polykristallin Monokristallin / Wafer Monokristallin / Rück Monokristallin / Kugel HIT (mono + a-si) µsi/a-si (Multi-Junction) Mono Si Dünnschicht Anorganisch / organisch Mono / GaAs Amorphes Silizium CuInSe / Cu(In,Ga)Se 2 CdTe GaAs / InGaAs organische Farbstoffe CZTS

11 2. Technologietypen: Kristallin ~ 250 m Si-Zelle Czochralski: Reinheit Polysilizium > % (6N) bis Halbleiter-Si > 9N Si-Einkristall Polykristalline Zelle ( multikristallin ) Einkristalline Körner Domänen

12 2. Herstellung : Solarzelle oder ziehen: Czochralski (Ziehen aus dem Tiegel)

13 2. Herstellung Modul : Modul

14 2. Technologietypen: Kristalline h ~ 25% NEU!!!!! Modul: 330 W

15 2. Herstellung: Dünnschichtphotovoltaik

16 2. Herstellung: Dünnschichtphotovoltaik: Nasschemie non-vacuum, low-cost, up-scalable, R2R compatible, minimum material consumption

17 2. Technologietypen: a-si, CdTe, CIGS

18 2. Technologietypen: a-si, CdTe, CIGS

19 2. Technologietypen: Exoten: Farbstoffzelle / Grätzel Viele technische Probleme: e-transport Ionen-Beweglichkeit Ohmsche Verluste Strömungsdynamik korrosiv Vorteile: preiswert einfach Rohstoffe verfügbar flexibel transparent

20 2. Technologietypen: Exoten: Organische Solarzelle Polymer-Fulleren- Nanopartikel-Gemisch: h < 9% altert rasch (< 5a)

21 2. Technologietypen: Exoten: CZTS Cu 2 ZnSn(S,Se) 4 h ~ 4% - 11% IBM

22 2. Technologietypen: Exoten: Metalloxide (CuO 2 ) 1 µm (c) (d) h ~ 4%

23 2. Technologietypen: Exoten: Perovskite

24 2. Technologietypen: Exoten: Monokristalline Kugelzellen

25 2. Technologietypen: Exoten: GaAs / GaInAs h > 30% ESA-Ziel 2017: 34-37% Helmholzzentrum Berlin EUR /m2

26 3. Rohstoffverfügbarkeit (?)

27 3. Rohstoffverfügbarkeit Faulstich, TU-München

28 3. Rohstoffverfügbarkeit Faulstich, TU-München

29 3. Rohstoffverfügbarkeit Faulstich, TU-München

30 3. Rohstoffverfügbarkeit Faulstich, TU-München

31 3. Rohstoffverfügbarkeit In-Preis: 2002: 97 $/kg 2012: 900 $/kg Te-Produktion: 113 t/a Beiprodukt der Cu, Ni- Industrie SiO 2 27% Erdkruste = Si

32 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!