Wie effizient sind sonnenstandgeführte Photovoltaikanlagen?

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1 Wie effizient sind sonnenstandgeführte Photovoltaikanlagen? Referent: Simon Meyer Dozent: Prof. Dr. M. Popp Matrikel-Nr Kontaktdaten: Hohfederstraße 47, Nürnberg, Tel.: , WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 1

2 Gliederung: Grundlagen der Betrachtungen Analyse von Neigungswinkel und Ausrichtung einer Photovoltaikanlage Technischer Vergleich sonnenstandgeführte und statische Photovoltaikanlage Wirtschaftlicher Vergleich sonnenstandgeführte und statische Photovoltaikanlage WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 2

3 Grundlagen der Betrachtungen Statische Photovoltaikanlage (Quelle: Wikipedia, Zugriff am ) Statische Photovoltaikanlage Nicht bewegliches Trägersystem Ertrag abhängig von einmaligen der Ausrichtung der Photovoltaikmodule Sonnenstandgeführte Photovoltaikanlage (Quelle: Wikipedia, Zugriff am ) Sonnenstandgeführte Photovoltaikanlage Sonnenstandgeführtes Trägersystem Zweiachsig - Neigungswinkel und Ausrichtung Jahreszeitenabhängiger, fest Programmierter Bewegungszyklus WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 3

4 Grundlagen der Betrachtungen Die Gesamtstrahlung auf die Fläche ist die Summe aus direkter, diffuser und reflektierter Strahlung Anhand der Sonnenhöhe γ s und des Sonnenazimuth α s kann die Position der Sonne zu jedem Zeitpunkt beschrieben werden Dreikomponentenmodell der Strahlung bei geneigter Fläche (Quelle: Mertens, 2015, Photovoltaik, S. 53.) Berechnungen mit Hilfe eines speziell Excel-Tools von Prof. Dr. M. Popp DIN Bestimmung des Sonnenstands 1 Globalstrahlungsdaten aus MEERA- Datenbank 2 für den Standort Wunsiedel 1 Persönliche Kommunikation, 11. Oktober MERRA-Datenbank: Beschreibung des Sonnenstandes (Quelle: Mertens, 2015, Photovoltaik, S. 52.) WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 4

5 Analyse von Neigungswinkel und Ausrichtung einer Photovoltaikanlage Der optimaler Neigungswinkel der Module für den Standort Wunsiedel beträgt 28. Die optimale Ausrichtung der Module für den Standort Wunsiedel ist Süden. Hinweis: Je näher am Äquator desto Flacher der Neigungswinkel. WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 5

6 Technischer Vergleich sonnenstandgeführte und statische Photovoltaikanlage Steigerung der direkten Strahlungsenergie gegenüber der statischen Anlage zwischen 78 % im Juli und 239 % im Dezember. Absenkung der diffusen Strahlungsenergie gegenüber der statischen Anlage zwischen 16 % im Juli und 35 % im Dezember. Grund hierfür ist der relativ steile Modulneigungswinkel der nachgeführten Anlage morgens, abends und in den Wintermonaten. WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 6

7 Technischer Vergleich sonnenstandgeführte und statische Photovoltaikanlage Durch die Nachführung kann zwar die Diffusstraahlung schlechter ausgenutzt werden, dies wird allerdings durch die eklatante Mehrausbeute der Direktstrahlung kompensiert. Der Gesamtenergieertrag der sonnenstandgeführten Photovoltaikanlage liegt 48 % über dem der statischen Anlage. WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 7

8 Wirtschaftlicher Vergleich sonnenstandgeführte und statische Photovoltaikanlage Anlagengröße: 12,18 kwp Vergütung: 8,53 Cent/kWh Modulfläche: 68,88 m² Betrachtungszeitraum: 20 Jahre Quelle: Persönliche Kommunikation, 13. Dezember 2016, von Steffen Bahlinger WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 8

9 Wirtschaftlicher Vergleich sonnenstandgeführte und statische Photovoltaikanlage Statische Anlage: Amortisationszeit: 16,60 Jahre Kapitalertrag: 20 % Nachgeführte Anlage: Amortisationszeit: 17,86 Jahre Kapitalertrag: 12 % WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 9

10 Fazit Steigerung der Energieerträge durch das sonnenstandgeführte Modulträgersystem um bis zu 48 % für den Standort Wunsiedel. Investitionskosten der Nachführung weit über den der statischen Photovoltaikanlage. Für die sonnenstandgeführte Anlage sind die Amortisationszeit länger und die Kapitalerträge viel niedriger als die der statischen Anlage. Vom Einsatz einer sonnenstandgeführten Photovoltaikanlage ist für einen Standort in der Region aus ökonomischer Sicht Wunsiedel abzuraten. WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 10

11 Literaturverzeichnis Mertens, K. (2015), Photovoltaik. München: Carl Hanser Verlag Popp, M. (2016). DIN Bestimmung des Sonnenstands (Excel Datei). Nürnberg, Deutschland: TH- Nürnberg Georg-Simon-Ohm, Fakultät Maschinenbau. Wikipedia, Abgerufen, Zugriff am Korrekturgelesen von Michael Brummer WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 11

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! WS 2016/17 _ SIMON MEYER _ SONNENSTROM 12