Fronius Sattledt
Inhalt Funktionsweise Module Aufbau IV-Kennlinie / Verschaltung Einflüsse auf die Kennlinie Alterung / Tests Leistungsmessung Funktionsweise System Inselsystem / Netzsystem Elektrische Sicherheit Schaltkonzepte Laderegler Akkus Wechselrichter / MPP-Tracking Blitzschutz
1. Module
Aufbau Solarmodul:
Verschaltung Solarmodul / Hierarchischer Aufbau
Ersatzschaltbild 1-Dioden-Modell: Vorabinformation
4-Quadranten-Kennlinie Schenke,Hochschule Emden
IV-Kennlinie: Verschaltung U 0 Serienschaltung von Zellen / Modulen U 0 U 0 Parallelschaltung I 0 von Zellen / Modulen U 0 I 0 U 0 U 0
IV-Kennlinie: Einfluß der Bestrahlungsstärke
IV-Kennlinie: Einfluß der Temperatur P mpp = U mpp * I mpp
Solarmodul: Verhalten der Kenngrößen - Merkbild I SC = f(g) U OC = f(t)
Solarmodul: Verhalten bei Abschattung
Solarmodul: Verhalten bei Abschattung Dünnschicht-PV -80% Leistung -25% Leistung
Solarmodule: Alterung durch Umwelteinflüsse Sun Wind Temperature Humidity Chemistry (z.b. Salt) Glass (4-6 mm) EVA (0,1 mm) Contacts (0,1 mm) 5-7 mm Solar cell ( 0,1-0,3 mm) Back sheet (0,15 mm) Anschlussdose
Anforderungen Alterung: Badewannenkurve
Anforderungen Alterung: Bauartzulassung für PV Norm-Tests: IEC 61215: Kristalline Photovoltaik IEC 61646: Dünnschichtphotovoltaik Alterung 45 kwh Outdoor UV 65 kwh UVA/UVB Damp Heat 85 C & 85% RH Zyklen -40 C - +85 C x200 Humidity-Freeze -40 C - +85 C % 85% RH x50 Mechanische Last 240 kg/m 2 540 kg/m 2 + Wechsel Nassisolation 1000V mit >~ 100MW Kratztest 1kg auf 1 mm 2 + scharfe Kante
200 El [W/m 2 nm] SR (a.u.) Anforderungen: Leistungsbestimmung - Outdoor Spektrale Empfindlichkeit Reales Spektrum Outdoor 150 100 50 l [nm] 0 350 600 850 l [nm] I SC, U OC, FF, P mpp, Y a
Solarmodul: Leistungsbestimmung: Sonnensimulation Flasher (AAA) STC (standard- testing condition) 1000 W/m 2 AM1,5 25 C Homogen in Strahlung Zeit Temperatur Last: Elektronisch (Vorgabe U) Ohmsch (Vorgabe R)
Solarmodul: Leistungsbestimmung: Flashermessung/Messpunkte Flashermessung/Sonnensimulation Klasse A
2. SYSTEM & KOMPONENTEN
System-Schemata Netzbetrieb PV-Generator Generatoranschlusskasten Wechselrichter Wechselstromverkabelung Gleichstromverkabelung DC-Hauptschalter Zählerschrank mit Stromkreisverteilung, Bezugs- und Einspeiszähler und Hausanschluss Inselbetrieb PV-Generator (einen oder mehreren PV-Modulen ) Akkumulator Laderegler Verbraucher
Laderegler: Regelt Ladestrom Regelt Generator-Spannung Schützt Akku vor Tiefentadung Schützt Akku vor Überladung Schützt Akku vor Überhitzung Versorgt Verbraucher mit Strom Zeichnet Daten auf
P [W] Leistung [W] Leistung [W] Laderegler: Beispiel Fassaden-Anlage UB [V] 14.5 14.0 13.5 13.0 12.5 12.0 11.5 11.0 10.5 372 kwh/d Wolken 10.0 0 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Uhrzeit Batteriespannung Solarleistung Lampenfeld 2 Personen sparsam Lastprofil 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 100% Dezentrale Versorgung von Büro 60 50 40 30 Beleuchtung IT Telefon / Rauchmelder Küchengeräte Kopierer / Beamer Summe UB [V] 14.5 14.0 13.5 13.0 12.5 12.0 11.5 925 kwh/d Sonne / Wolken 3 Personen Batteriespannung Solarleistung Lampenfeld Lastprofil 160 140 120 100 80 60 20 11.0 40 10 10.5 20 0 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Uhrzeit 10.0 0 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Uhrzeit
Akku-Entnahmekapazität Arten: Blei-Gitterplatten-Akku Blei-Gel-Akku Panzerplattenakku Block-Akku Li-Ionen C 100 = 100 Ah C I n n x t n C 10 = 80 Ah
Generator-Schaltkonzepte Serien&Parallelschaltung an 1em Wechselrichter Modulwechselrichter: Bypassdioden im Strang
Generator-Anschlusskasten Rückstromdiode Trennstelle Eventuell Sicherung Überspannungsableiter Anschlussklemmen
System: Wechselrichter Was braucht man: 1 Gleichstromzwischenkreis (Stabilisator) 1 DC/DC Wandler 1 Frequenzgenerator 1 invertierte Gleichrichterbrücke 1 Maximum Power Point Tracker
Wechselrichter: Funktionsweise
Wechselrichter: MPP-Tracking Änderung der Kennlinie: Kennlinie: Mathematische Beschreibung der Änderung:
power (pu) Wechselrichter: MPP-Tracking 1 0.9 0.8 0.7 0.6 Operating Point MPP 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 tracking to the left 0 100 0.5 1 tracking to the right 80 Power decreases->direction 60 change 40 voltage (pu) 20 time (s)
P MPP (p.u.); P DC,nom = 10500 W Wechselrichter: Wirkungsgrad Eurowirkungsgrad Tot (%) 98 96 94 92 90 300 336 372 407 443 479 515 551 586 622 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 93.5 93 92 91 94 0.05 300 336 372 407 443 479 515 551 586 622 U MPP (V) 94.5 93 94 93.5 92.5 94.5 95 800 600 400 200 0 0 5000 10000 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 V 0.05 90 95 Tot (%) W 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 EURO 0,03x DUT: AROS, SIRIO 10000P SN: LN12MQT30000268 FwVer: - ge DoM: 07-Dec-2009 18:28 5% 0,06x 10% 0,13x 20% 0,1 x 30% 0,48x 50% 0, 2 x 100%
System: Blitzschutz Blitzkugel Blitzschutzstangen
System: Blitzschutz Überspannungsableitungen: Vermeiden von Schleifen :
System: Allgemeine Schutzmaßnahmen
PV-Systeme: ZUSAMMENFASSUNG PV-Systeme bestehen aus einer Reihe elektrischer Komponenten deren Funktionsweise von Umwelteinflüssen verändert wird. Die Haltbarkeit der Systeme bei hoher Qualität und Wartung ist >20 Jahre. Die Personen- und elektrische Sicherheit muss beachtet werden. Minderertrag ist oft eine Folge falsch zusammengestellter Komponenten, falscher Montage oder von ungünstigen Umwelteinflüssen.
PV-Systeme: Schön & Sicher
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 30.3.2012: Module & Systeme