Photovoltaik DI Michael Pohlert MSc Dezember 2012

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1 DI Michael Pohlert MSc Dezember 2012

2 Inhaltsverzeichnis 1. Definition Photovoltaik vs. Solarthermie 2. Energiewirtschaft Kennzahlen 3. Grundlagen Solarthermie 4. Grundlagen Photovoltaik - Funktionsprinzip - Aufbau - Feuerwehrschalter - Gefahren 5. Gefahren des elektrischen Stromes 2

3 DI Michael Pohlert MSc Energie AG Kraftwerke GmbH Gruppenleiter für elektrotechnisches Engineering DI(FH) Johannes Dopler Energie AG Kraftwerke GmbH Elektrotechnisches Engineering 3

4 vs. Solarthermie Definition Unter Photovoltaik versteht man die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom. Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie. 4

5 Geschichte 1839 Becquerel entdeckt den photoelektrischen Effekt die Geschichte der Photovoltaik beginnt Beginn der Anwendung für die Relaisstation einer Telefonleitung in Georgia 1958 Der erste mit Solarzellen bestückte Satellit wird ins All geschickt 1977 Die weltweite Photovoltaikproduktion überschreitet 500 kw 2002 Die weltweite PV-Leistung erreicht MW 2004 Die weltweite PV-Leistung erreicht MW 2010 Die weltweite PV-Leistung erreicht MW 5

6 Energiewirtschaft 6

7 Facts and Figures Anzahl der installierten Anlagen in Ö..ca Leistung der Anlagen in Betrieb ,67 MWp Leistung der neu installierten PV-Anlagen ,67 MWpeak Veränderung zu % Energieertrag GWh entspricht CO 2 - Einsparungen (netto) to Durchschnittl. Preisentwicklung 2010 bis ca. - 19% Anzahl der installierten Anlagen in Oberösterreich....> Leistung der Anlagen in Betrieb 2011 in OÖ....30,5 MWpeak 7

8 Solarstrahlungspotential 8

9 Solarthermie/Photovoltaik Arten der Sonnenenergienutzung Solarthermie => Warmwasser Photovoltaik => elektrischer Strom 9

10 Solarthermie/Photovoltaik Unterscheidungsmerkmale o Solarthermie Meist Wasserleitungen sichtbar (speziell bei Aufdachanlagen ) Durchgängige diffuse Kollektorfläche oder Glasröhrenstruktur Größere Bauhöhe als PV-Anlagen Solarthermie mit Flachkollektoren werden meist als Indachanlagen montiert. o Photovoltaik PV-Module werden meist als Aufdachanlagen montiert (besserer Wirkungsgrad) Leiterbahnen meist sichtbar (Ausnahme Dünnschichtmodule) Geringere Bauhöhe als Solarthermieanlagen Teilweise Hinweise und Kennzeichnungen im Bereich des Hausanschlusses/Schaltschrankes 10

11 Solarthermie Unterschied Kollektoren Flachkollektoren Vakuumröhrenkollektoren 11

12 Solarthermie Aufbau Solarpumpe 12

13 Funktionsprinzip 13

14 Solarzelle 95 % aller Solarzellen werden aus Silizium hergestellt. Silizium ist nichts anderes als Quarzsand, eines der häufigsten Elemente der Erde, ähnlich unerschöpflich wie die Sonne. Damit aus Sand eine Siliziumscheibe wird und aus dieser Strom fließen kann, muss das Silizium hoch gereinigt und kristallisiert werden. Dann wird es in Scheiben gesägt, gezielt verunreinigt und mit Leiterbahnen zum Stromtransport versehen. 14

15 Verschiedene Solarzellen Monokristallines Modul Polykristallines Modul Dünnschichtmodul 15

16 Herstellung eine monokristallinen Solarmoduls 16

17 Aufbau einer netzgekoppelter PV-Anlage 17

18 Wechselrichter o Wandelt Gleichspannung in Wechselspannung um o Lage bzw. Position ist nicht vorgeschrieben o Es können mehrere Wechselrichter bei einer Anlage vorhanden sein. o Verschiedene Ausführungen möglich (z.b. 1 oder 3 phasig) o Meist integrierte Freischaltfunktion der DC-Leitungen und ENS (Einrichtung zur Netzüberwachung) 18

19 Hausanlage 1 Solarmodul 2 Alle Module zusammen bilden den Solargenerator 3 Mechanische Unterkonstruktion 4 Gleichspannungsleitung 5 Wechselrichter mit integriertem DC-Freischalter und ENS 6 AC-Leitung 7 Einspeisezähler 8 Hausanschluss 9 Sicherung 19

20 Gefahren einer PV Anlage DC bis 1000V AC 400V 20

21 Gefahren Die Spannung am Wechselrichter und den Modulen beträgt bis zu 1000 V DC Der Kunststoff zur Isolierung der Ader kann wegschmelzen, die blanken Drähte liegen dadurch frei (Gefährdung durch nicht isolierte Kabel) Zwischen den Solarkabeln (+/-) kann es mehrmals wiederkehrende Lichtbögen geben Nach dem Abschalten des Wechselrichters (WR) liegt immer noch Spannung an den Solarkabeln (bis zum WR) Die PV-Anlage als Energiequelle ist nicht einfach abschaltbar! 21

22 Feuerwehrschalter o Montage sollte in unmittelbarer Nähe zu den PV-Modulen erfolgen o Durch einen integrierten Unterspannungsauslöser kann dieser auch von der Ferne (z.b. PV-Aus Taster in der Nähe des Eingangsbereiches) betätigt werden! o Wird der Zählerschrank des Hauses vom öffentlichen Stromnetzt getrennt, führt dies automatisch zur Auslösung des Feuerwehrschalters o Nach dem Abschalten des Feuerwehrschalters liegt immer noch Spannung bis zum Schalter an den Solarkabeln! 22

23 Elektrischer Strom Gefahren für den Menschen o Wirkungen auf den Menschen: Verbrennungen Muskelkrämpfe Herzkammerflimmern Neurologische Schäden Sekundärwirkungen (z.b. Vergiftungen) o Ausmaß der Schädigung abhängig von: Körperwiderstand Berührungsspannung Körperstrom Weg des Stromes durch den Körper Einwirkdauer des Stromes 23