Wie gut sind Photovoltaik- Anlagen wirklich?
Gliederung Einführung Maßstäbe Einflüsse Optimierung Studie PV-Anlagen im Westerwald
Gliederung Einführung
Photovoltaik in Deutschland Quelle: BSW 2010 8000 6000 4000 Installierte Leistung in MWp Energiebereitstellung in GWh Installierte Leistung und Energiebereitstellung aller PV-Anlagen in Deutschland 1999 bis 2009 2000 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Jahr
Wirtschaftsfaktor Photovoltaik Anzahl PV-Unternehmen 10000 Davon Produzenten 130 Anzahl Beschäftigte 53000 Industrieumsatz 9,5 Mrd. (Daten für 2008, Quelle BSW)
Gliederung Maßstäbe
Nennleistung Nennleistung = Anzahl der Module x Leistung der Module unter Standardbedingungen Beispiel: 25 Module mit einer Nennleistung von 200 W Nennleistung der Anlage = 5,0 kwp
Standardbedingungen (STC) Bestrahlungsstärke 1000 W/m² Air Mass 1,5 Modultemperatur 25 C Nennleistung in Wp
Air Mass AM = L L 0 L 0 Atmosphäre L
Anlagenertrag Endertrag = an das Netz abgegebene Energie in kwh Endertrag in = Endertrag in kwh x Vergütung
Spezifischer Ertrag Spezifischer Ertrag = Endertrag / Nennleistung Beispiel: Nennleistung 5 kwp Jahresertrag von 4000 kwh Spezifischer Jahresertrag = 800 kwh/kwp
Photovoltaik in Deutschland Installierte Nennleistung in Deutschland 2008 Jahresertrag 5,44 GWp 4300 GWh spezifischer Jahresertrag 790 kwh/kwp Quelle: BSW 2009
Vergleich Spezifischer Ertrag für 2008 bundesweit und regional 1200 1000 960 916 912 901 spezifischer Ertrag in kwh/kwp 800 600 400 200 790 500000 5400 60 29 42 0 BRD BRD (SFV) PLZ 56 Westerwald I Westerwald II
Spezifischer Ertrag im Westerwald Evaluation von PV-Anlagen, Teil 2 Ranking des spezifischen Ertrags für den Zeitraum Oktober 07 - September 08 spezifischer Ertrag in kwh/kwp 1050 1000 950 900 850 800 750 Mittelwert: 912 kwh/kwp +5% -5% 700 33 28 31 7 14 2 27 15 1 25 13 24 8 20.1 19 18 6 17 29 26 Anlage 4 16 11 3 5 9 20.2 12 30
Informationsquellen http://www.pv-ertraege.de/pvdaten/sfvpv_main_entry.html
Gliederung Einflüsse
Einflüsse Der spezifische Ertrag hängt ab vom Strahlungsangebot von Anlagenverlusten
Globalstrahlung Horizont 1 m²
Globalstrahlung in Westdeutschland kwh/m² Trier: 1062 kwh/m²
Globalstrahlung Globalstrahlung für 12 Standorte in der BRD zwischen 1991 und1999
Optimale Ausrichtung in Deutschland 100 % = 30 /Süd Neigungswinkel
Referenzertrag Referenzertrag = spezifischer Ertrag ohne Verluste Beispiel: Einstrahlung in Modulebene = 1000 kwh/m² Referenzertrag = 1000 kwh/kwp
Referenzertrag spezifischer Monatsertrag von Anlage 31 im Jahr 2008 180 160 spezifischer Ertrag in kwh/kwp 140 120 100 80 60 40 spezifischer Ertrag Referenzertrag 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Monat
Performanz Performanz = spezifischer Ertrag / Referenzertrag Beispiel: Spezifischer Ertrag = 800 kwh/kwp Referenzertrag = 1000 kwh/kwp Performanz = 0,80
Performanz im Westerwald Ranking der Performanz für den Zeitraum Oktober 07 - September 08 0,95 0,9 Mittelwert: 0,80 0,85 Performanz 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 33 28 31 14 27 7 15 2 1 20.2 25 13 24 18 8 6 20.1 17 19 26 4 29 16 3 11 5 9 12 30 Anlage
Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung
Verschattung Quelle: ISE 2004
Verschattung
Verschattung Quelle: Siblik 2005
Horizontverschattung
Verschattung Einfluss einer Horizontverschattung auf die Monatserträge 160 spezifischer Monatsertrag in kwh/kwp 140 120 100 80 60 40 20 19: 900 kwh/kwp 31: 965 kwh/kwp Anlage 19 Anlage 31 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Monat
Verschattung Dünnschicht- und kristalline Si-Module im Vergleich Quelle: PVA 2002
Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung
Ausfall von Zellen Zellenbruch Quelle: arsenal research 2007
Ausfall von Zellen Unterbrochene Zellverbindung Quelle: arsenal research 2007
Verschmutzung
Toleranzen Quelle: TÜV Rheinland 2005
Übertemperatur Erwärmung eines freistehenden Moduls mit 30 /S-Ausrichtung Temperaturgang und Globalstrahlung von Feld 3 am 9.5.2008 1000 60 900 800 50 700 600 500 400 300 200 100 40 30 20 10 Globalstrahlung Lufttemperatur Modultemperatur 0 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Globalstrahlung in W/m² Temperatur in C 0
Temperaturabhängigkeit Nennleistung Änderung in % 20 10 30 40 50 60 70 0 10 20 Modultemperatur in C -10 Amorphes Si -20 Kristallines Si
Alterung Alterung von Modulen Vermutung: 10 20 % Verlust in 20 Jahren d.h. im Mittel stehen nur 90 95 % der Nennleistung zur Verfügung
Alterung Änderung der Performanz im Zeitraum Sept. 06 - Sept. 08 3% 2% Mittelwert: -1,6 % 1% Änderung 0% -1% -2% 2 4 7 6 16 5 3 14 9 13 12 18 10 17 11 8 1-3% -4% -5% -6% Anlage
Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung
WR Dimensionierung
WR Dimensionierung Quelle: Burger ISE 2005
WR Dimensionierung Dimensionierung der Wechselrichter 1,40 PV-Leistung/AC-Leistung 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 WR 1 WR 2 0,00 19 20 21 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Anlage
WR Dimensionierung PV-Generatorkennlinien und Arbeitsbereich eines WR Quelle: PVA 2002
Standort Wechselrichter Quelle: ISE 2004
Verluste Verschattung Module Wechselrichter Verkabelung
Fehlerhafte Verkabelung
Statistik Feldstudie des ISE Freiburg 2005 mit 500 Anlagen
Gliederung Optimierung
Erfolgsfaktoren Standort mit hoher Sonneneinstrahlung Verschattungsfreie optimale Aufstellung der Module Geringe Leistungstoleranzen der Module Hoher Wechselrichterwirkungsgrad Korrekte Auslegung des Wechselrichters Korrekte Auslegung der Elektrik Fachgerechte Installation und Dokumentation Betriebsüberwachung
Überwachung
Qualitätssicherung tssicherung
Adressen http://www.photovoltaikanlagenpass.de/startseite/ http://www.gueteschutz-solar.de/ http://www.tuv.com/de/photovoltaik.html http://www.energieagentur-regiofreiburg.de/verlag/broschueren/solarstro manlagen/
Gliederung PV-Anlagen im Westerwald
Evaluation von PV-Anlagen im Westerwald
Evaluation von PV-Anlagen im Westerwald
Standorte Anzahl der Anlagen 34 Nennleistung: 229 kwp Mono Si 37 % Poly Si 60 % CdTe 3 % Modulfläche 1793 m²
Fragebögen gen Anlagenbetreiber Anlagendaten Komponenten Erträge Kosten Motivation Erfahrungen
Anlagenbeispiele Nennleistung 19,8 kwp Fläche 156 m² 180 Module poly-si Nennleistung 5,6 kwp Fläche 41,6 m² 33 Module poly-si
Anlagenbeispiele Nennleistung 11,3 kwp Fläche 83,3 m² 96 Module poly-si Nennleistung 5,4 kwp Fläche 40,4 m² 31 Module mono-si
Anlagenbeispiele Nennleistung 5,7 kwp Fläche 60,5 m² 84 Module CdTe Nennleistung 1,9 kwp Fläche 13,5 m² 9 Module poly-si
Handzettel für f r die Teilnehmer
Vielen Dank für f r Ihre Aufmerksamkeit!
Kontakt Prof. Dr. Wolfgang Siebke Fachhochschule Koblenz/Fachbereich Ingenieurwesen Konrad-Zuse-Strasse 1 56075 Koblenz Tel.: 0261-9528320 oder 02620-2054 e-mail: siebke@fh-koblenz.de http://www.fhkoblenz.de/prof_dr_siebke.1184.0.html