Planung will gekonnt sein Richtige i Dimensionierung i i und Fehlervermeidung Fachhochschule Trier 26. Juni2010 Informationstag Photovoltaik Strom von der Sonne für Jedermann: Wirtschaftlichkeit, Planung und Zukunftsaussichten 26.06.2010 1 Inhalt Projektablauf Anlagendimensionierung Solargenerator Wechselrichter Problempunkte Ef Erfolgsfaktoren fkt 26.06.2010 2 1
Von der Idee bis zum (Klein ) Kraftwerk Copyright: BMU / Brigitte Hiss ist einiges zu bedenken! 26.06.2010 3 Was alles zu beachten ist Vor Ort Besichtigung Überschlägige Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Entscheidung über Niederschlagung oder Fortführung EVU Voranfrage Ausschreibung / Angebote anfordern Angebotsauswertung Vergabeentscheidung Installation der Anlage Inbetriebnahme und Abnahme der Anlage Langfristige Betreuung / Überwachung der Anlage 26.06.2010 4 2
Anlagendimensionierung verfügbare g (Dach ) Fläche Modultyp (Wirkungsgrad) Investitionsvolumen Anlagengröße (kw p ) einphasige / mehrphasige Einspeisung Vergütung Verhältnis Sachkosten / Fixkosten Ertrag / Wirtschaftlichkeit / Rendite 26.06.2010 5 Anlagendimensionierung Sachkosten: (skalieren eher linear mit Anlagengröße) Module Wechselrichter Montagegestell Verkabelung Fixkosten: (Problem bei kleinen Anlagen) Einrüstung Zähler Zählerkasten Netzanschluss Betriebs / Ertragsüberwachung Arbeitslohn Anlagenpreis ( / kwp) 26.06.2010 6 3
Anlagenkomponenten Generatoranschlusskasten Solargenerator Netzanschluss Zähler Wechselrichter (Anlagenüberwachung) 26.06.2010 7 Peak Leistung (kw p ): Solargenerator Messung der Modulleistung bei bistandardisierten di i Bedingungen Bdi (STC): Einstrahlung: 1000 W/m² Temperatur: 25 C Spektrum: Sonnenspektrum AM 1,5 Gewährleistet die Vergleichbarkeit von Modulen verschiedener Hersteller Manche Hersteller geben auch die Modulleistung bei Teillast (z.b. 300W/m²) an, da sich der Wirkungsgrad u.u. mit der Einstrahlung ändert. In der Praxis wird die Peak Leistung selten erreicht, da beie hohen Strahlungswerten die Modultemperatur steigt und damit der Wirkungsgrad sinkt (siehe später). 26.06.2010 8 4
Was bedeutet AM 1,5? Weg der Solarstrahlung durch die Atmosphäre im Bezug zum kürzesten Weg (senkrechter Einfall). Beeinflusst die spektrale Zusammensetzung der Solarstrahlung P P 0 26.06.2010 9 Modulvergleich Conergy PowerPlus 220M Zelltyp: Si monokristallin Leistung: 220,0 W Wirkungsgrad (STC): 13,5 % Leistungs Toleranz: 00/+3 0,0/ +3,0 % Bruttofläche: 1,63 m² 5,28kW Anlage: 24 Module 40 m² Typ: FS 275 Zelltyp: CdTe (Dünnschicht) Leistung: 75,0 W Wirkungsgrad (STC): 10,4 % Leistungs Toleranz: 50/+5 5,0/ +5,0 % Bruttofläche: 0,72 m² 5,25kW Anlage: 70 Module 51 m² Temperaturkoeffizienten Spannungskoeffizient: 122,0 mv/k Stromkoeffizient: 4,1 ma/k Leistungskoeffizient: 0,470 %/K T = 40K P Anl = 4,3kW Temperaturkoeffizienten Spannungskoeffizient: 230,0 mv/k Stromkoeffizient: 0,5 ma/k Leistungskoeffizient: 0,250 %/K T = 40K P Anl = 4,7kW Arbeitspunkt bei STC Spannung im MPP: 28,8 V Strom im MPP: 7,76 A = 223,5/1630 = 13,71% Arbeitspunkt bei STC Spannung im MPP: 69,4 V Strom im MPP: 1,08 A = 74,95/720 = 10,41% Arbeitspunkt im Teillastbetrieb (160 W/m²) Spannung im MPP: 28,1 V = 35,1/260,8 Strom im MPP: 1,25 A = 13,47% Maximale Systemspannung: 1000V Arbeitspunkt im Teillastbetrieb (200 W/m²) Spannung im MPP: 68,1 V = 15,66/144 Strom im MPP: 0,23 A = 10,88% Maximale Systemspannung: 1000V 26.06.2010 10 5
Modulleistung: abhängig von Einstrahlung und Temperatur 8 16 24 8 16 24 26.06.2010 11 Wechselrichter Typ: Sunny Mini Central SMC 4600A DC Nennleistung: 4,85 kw max. DC Leistung: 5,25 kw AC Nennleistung: 4,60 kw max. AC Leistung: 5,00 kw Stand By Verbrauch: Einspeisung ab: Nachtverbrauch: 7,00 W 7,00 W 0,25 W Anzahl MPP Tracker: 1 untere Grenze: 246,0 V obere Grenze: 480,0 V DC Nennspannung: 270,0 V max. Eingangsspannung: 600,0 V max. Eingangsstrom: 26,00 A Wirkungsgrade in Abhängigkeit von der Leistung bei 0% der Nennleistung: 0,0 % bei 5% der Nennleistung: 88,1 % bei 10% der Nennleistung: 92,9 % bei 20% der Nennleistung: 95,3 % bei 30% der Nennleistung: 95,9 % bei 50% der Nennleistung: 96,0 % bei 100% der Nennleistung: 95,3 % Europäischer Wirkungsgrad: 95,2 % MPP Anpassungswirkungsgrade: Leistungsbereich < 20% der Nennleistung: 95,0 % Leistungsbereich > 20% der Nennleistung: 100,0 % trafolos: nein Phasen: 1 (Schieflast!) 26.06.2010 12 6
Wechselrichter Quelle: SMA 26.06.2010 13 Wechselrichter Trafoloser Wechselrichter Quelle: SMA 26.06.2010 14 7
Dimensionierung Wechselrichter Solargenerator und Wechselrichter müssen aufeinander abgestimmt sein: P SG / P WR,ACnenn 0,9 bis max. 1,3 (u.a. abhängig von Orientierung und Verlusten des SG) WR Ströme und Spannungen müssen aufeinander abgestimmt sein Maximale WR Eingangsspannung darf nicht überschritten werden (Leerlaufbetrieb im Winter!) Vorgaben Schieflast (Verteilung der Leistung auf die drei Phasen) berücksichtigen 26.06.2010 15 Modulausrichtung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz 26.06.2010 16 8
Solarstrahlungsatlas Quelle: Wikipedia 26.06.2010 17 Qualitätsmerkmale: Performanz: tatsächlicher Ertrag Referenzertrag (auch Anlagennutzungsgrad) gute Anlagen: 0,75 0,85 Referenzertrag: Einstrahlung auf die geneigte PV Fläche multipliziert mit dem Wirkungsgrad des Moduls bei Standardtestbedingungen (25 C, 1000 W/m²). Spezifischer Ertrag: Et In unseren Regionen 800 kwh/kw p 950 kwh/kw p 26.06.2010 18 9
Problempunkte Verschattung Serienschaltung einzelner Zellen zur Erzielung höherer Spannungen: Problem: Ausfall einzelner Zellen durch Verschattung oder Defekt beeinträchtigt alle Zellen der Serie! 26.06.2010 19 Problempunkte Verschattung Vergleich Dünnschicht und kristalline Si Module 26.06.2010 20 10
Problempunkte Verschattung Sonnenbahnindikator Verschattung bei der Modulverschaltung berücksichtigen 26.06.2010 21 Problempunkte: Zellbruch Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz 26.06.2010 22 11
Problempunkte: unterbrochene Kontaktierung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz 26.06.2010 23 Problempunkte: Verschmutzung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz 26.06.2010 24 12
Problempunkte: Alterung von Modulen Leistungsminderung um 10 bis 20% innerhalb von 20 Jahren Sollte bei der Ertragsberechnung / Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigt werden 26.06.2010 25 Problempunkte: fehlerhafte Verkabelung Quelle: Prof. Dr. W. Siebke FH Koblenz 26.06.2010 26 13
Problempunkte 26.06.2010 27 Erfolgsfaktoren: Standort mit hoher Einstrahlung, möglichst ohne Verschattung Optimale O i l Oi Orientierungi Verwendung zertifizierter Module (TÜV,ISPRA) Geringe Leistungstoleranz der Module, Modulsortierung An Solargenerator angepasster Wechselrichter mit hohem Wirkungsgrad Überhitzung des Wechselrichters vermeiden (Standort) Fachmännische Verkabelung (Verlegung, Querschnitte, Anschlüsse) Minimierung der Anschlusslängen Fachgerechte Installation der Anlage und ausführliche Dokumentation Betriebs und Ertragsüberwachung 26.06.2010 28 14
Strukturierte Objektaufnahme 26.06.2010 29 Strukturierter Projektablauf 26.06.2010 30 15
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? 26.06.2010 31 16