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Abschattung bezeichnet einen Störeffekt, bei dem die Beleuchtungsintensität der Solarmodule durch ein Hindernis (z. B. Baum, Kamin, Antenne) lokal behindert ist und den Ertrag der Solaranlage mindert.
Absorption von Licht ist die Wechselwirkung mit Materie, bei der die Strahlung von der Materie aufgenommen wird und dabei thermische, elektrische oder chemische Wirkungen hervorruft. Wenn Licht beim Durchgang durch ein Material abgeschwächt wird, wird es absorbiert, man spricht dann von Absorption. In der Photovoltaik werden die Lichtstrahlen durch die Solarzellen absorbiert.
Der Absorptionskoeffizient ist das Maß für die Stärke der Absorption. Der Absorptionskoeffizient bezeichnet in der Photovoltaik den Anteil, um den die eingestrahlte Intensität von Lichtstrahlen beim Durchgang durch eine Solarzelle infolge von Absorption abnimmt.
(engl.: alternating current, deutsch: Wechselstrom) Solarzellen
und -module produzieren Gleichstrom, der von einem Wechselrichter
in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden muss, wenn
dieser ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden soll. Siehe auch
DC.
Der Alterungseffekt wird auch Degradation genannt. Amorphe Siliziumsolarzellen verschlechtern unter Beleuchtung ihren Wirkungsgrad, bis dieser sich im Laufe des Betriebs auf einen stabilen Wert (10 bis 30 Prozent unter dem Anfangswert) einpegelt. Die Hersteller berücksichtigen diesen Effekt. Module, die auf kristalliner Technik basieren weisen in der Regel über eine Laufzeit von 20 Jahren eine Degradation von weniger als 10% auf.
Die „äquivalente Luftschichtmasse“ misst die Weglänge des Sonnenlichts durch die Atmosphäre als Vielfaches des kürzesten Weges AM 1 bei senkrechtem Sonnenstand am Äquator. Außerhalb der Erdatmosphäre gilt AM 0, in unseren Breiten beschreibt AM 1,5 (das entspricht 48° geografischer Breite) die durchschnittliche Dicke der Atmosphäre. Der AM-Wert repräsentiert eine bestimmte spektrale Zusammensetzung des Sonnenlichts.
Amorph bezeichnet die Struktur von Festkörpern mit lediglich statistischer Nah- und Fernordnung ohne ein definiertes Gitter. Der Gegensatz zu „amorph“ ist „kristallin“
Eine amorphe Siliziumsolarzelle (a-Si) besteht aus einer dünnen Siliziumschicht und ist eines der gängigsten Materialien, das in der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen verwendet wird. Die Herstellung
der Zellen ist im Vergleich zu kristallinen Solarzellen recht kostengünstig, da weniger Rohmaterialien verbraucht und aufwendige Waferherstellungsverfahren umgangen werden können. Obwohl a-Si-Zellen einen geringeren Wirkungsgrad als kristalline Solarzellen aufweisen, bieten sie jedoch Vorteile bei ungünstigen Licht-
verhältnissen und bei hoher Betriebstemperatur.
Masseinheit für die elektrische Stromstärke, Abkürzung: A. Multipliziert man die Stromstärke (in Ampère) mit der Spannung (Volt), so ergibt dies die Leistung (Watt).
Bei der Planung einer Photovoltaikanlage müssen einige wichtige Fragen beantwortet werden: Wie hoch ist der Strombedarf und zu welchen Zeiten wird Strom benötigt (Lastprofil)? Wie hoch sind die Strombezugskosten? Lohnt sich der Einsatz eines Batterie-Speichersystems und wie gross ist dieser idealerweise? Wie viele Module können verschattungsfrei installiert werden und welche Anlagenleistung wird benötigt? Welcher Modultyp und welcher Wechselrichter sind am besten geeignet? Wie werden die Kabel verlegt? Wie viel Gewicht darf überhaupt auf Ihr Dach montiert werden, und wie wird die Photovoltaikanlage am Dach befestigt? Wie sieht es mit dem Blitzschutz aus? Zu all diesen und anderen Fragen beraten wir Sie gerne oder einer unserer kompetenten Partner in Ihrer Nähe.
Im Unterschied zu den farbigen kristallinen Zellen haben „normale“ kristalline Zellen eine Antireflexionsschicht, die der Zelle ihre typisch blaue Farbe geben. Diese Schicht lenkt das Sonnenlicht auf die lichtempfindliche Schicht und erhöht so die Absorptionsrate, doch lässt sie die Farbe dunkel und blau erscheinen. Um die optischen Verluste zu minimieren, wird eine kristalline Siliziumsolarzelle durch eine dünne Beschichtung entspiegelt. Sie sorgt dafür, dass mehr Licht in die Zelle eindringt und absorbiert werden kann, denn ohne sie würde die Siliziumoberfläche 30 Prozent des auftretenden Sonnenlichtes reflektieren. Die Dicke der Antireflexionsschicht verleiht der Zelle ihren Farbeindruck. Die Standardsolarzellen sind blau, weil bei der entsprechenden Schichtdicke die Absorptionsrate am höchsten ist. Unter Inkaufnahme von Wirkungsgradeinbußen kann die Schichtdicke auch so verändert werden, dass die Zellen in Gold, Rot oder verschiedenen Grün- und Blautönen schimmern.
Array Ratio ist daß Maß für die Qualität des PV-Generators im Betrieb, das die Verluste auf der Gleichstromseite durch Fehlanpassungen, Verkabelung und aufgrund von nicht-idealen Umgebungsbedingungen berücksichtigt. Es beschreibt das Verhältnis von gemessenem Gleichstromertrag zum theoretischen Gleichstromertrag unter Standard-Testbedingungen.
Von den Solarmodulen, in ihrer Gesamtheit auch Solargenerator genannt, fließt der solar erzeugte Gleichstrom (DC) durch Solarkabel zum Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom (AC) umwandelt. Von dort fliesst er durch Stromzähler weiter über den Netzanschluss des Gebäudes in das örtliche Stromnetz. Im Wechselrichter befindet sich die Netzüberwachung. Die eingespeiste elektrische Energie der Photovoltaikanlage wird über einen eigenen Einspeisezähler registriert. Der in der Hausinstallation bereits vorhandene Bezugszähler misst weiterhin die vom Netzbetreiber bezogene elektrische Energie.
Die meisten Photovoltaikanlagen werden auf dem bestehenden Dach montiert. Bei einer Aufdachmontage wird im Gegensatz zu einer Indachmontage die bestehende Dachhaut beibehalten. Die Solarmodule werden auf einem Montagesystem über der Dacheindeckung montiert, die somit ihre Abdichtungs- und Schutzfunktion behält.
Die Energieerträge photovoltaischer Module sind proportional zur eingestrahlten Sonnenenergie. Deshalb kommt der Ausrichtung der Moduloberfläche auf die Sonne eine besondere Bedeutung zu. Hier ist zwischen einer starren Aufständerung und einer ein- bzw. zweiachsig dem aktuellen Sonnenstand nachgeführten Aufständerung zu unterscheiden. Eine Nachführung ist bei höher konzentrierenden PV-Modulen unumgänglich; sie bringt aber auch bei nicht-konzentrierenden Systemen zusätzliche Energiegewinne.
Aufgrund der stark gesunkenen Modulpreise, ist die optimale Aufständerung der Module heute für einen wirtschaftlichen Betrieb der Photovoltaikanlage nicht mehr eine Grundvoraussetzung.
Zur Erzielung eines hohen Ertrags sollten Photovoltaikanlagen (auf der Nordhalbkugel) möglichst nach Süden ausgerichtet werden (siehe auch Dachneigung). Der Azimutwinkel beschreibt die Abweichung der PV-Fläche von der Südrichtung hinsichtlich der Ost-West-Ausrichtung. Der Azimutwinkel beträgt 0°, wenn die Fläche genau nach Süden orientiert ist. Der Azimutwinkel wird positiv bei Ausrichtungen in Richtung Westen und negativ bei Ausrichtungen in Richtung Osten. Eine Ausrichtung genau nach Westen entspricht damit +90°, eine Ausrichtung genau nach Osten –90°.
Die Elektronen eines Atoms können nur ganz bestimmte Energiezustände einnehmen, sie besetzen ein definiertes Energieband. Zwischen den beiden äußeren Bändern – dem letzten vollbesetzten Valenzband und dem Leitungsband, in dem sich die freien Elektronen befinden – besteht eine Energielücke, in der sich keine Elektronen aufhalten können. Nichtleiter kennzeichnen sich durch eine besonders große Lücke, während sich bei Metallen (=Leiter) die Bänder sogar überlappen. Die Bandlücke des Halbleiters ist maßgeblich für den maximal erreichbaren Wirkungsgrad einer Solarzelle.
Eine Batterie oder Batteriepack besteht aus mehreren aufladbaren Batteriezellen (Akkumulatoren). Diese werden intern in Serie und oder parallel verschaltet. Je nach Zellchemie haben die Zellen unterschiedliche Zellspannungen. Bei Blei ist es ca. 2 V und bei Lithium-Zellen zwischen 3,3 und 3,9 V. Durch die interne Verschaltung erreicht man die gewünschte nominale Spannung für den Batterie-Inverter. Oft liegt die Nominalspannung bei 48 V, kann aber auch bis zu mehreren hundert Volt reichen. Des Weiteren erreicht man durch die Parallelisierung, was letztendlich eine Vergrößerung der aktiven Fläche entspricht, eine Erhöhung des Nennstroms. Die Kapazität einer Batterie wird in Ampere-Stunden (Ah) angegeben. Für normale Solarbatterien fängt diese bei ungefähr 100 Ah an und kann für sehr grosse Systeme bis zu vielen 1000 Ah gehen. Multipliziert man die Kapazität mit der Nennspannung, erhält man die Energie in Watt-Stunden (Wh). Die nutzbare Kapazität erhält man mit einer weiteren Grösse der Entladungstiefe oder engl. Depth of Discharge (DoD). Die DoD sagt aus, wieviel Energie einer Batterie entnommen werden kann. Die DoD ist im Normalfall für Blei 50 % und kann für Lithium-Systeme bis über 90 % gehen. Die Kapazität – die Entladungstiefe zusammen mit der möglichen Anzahl von Zyklen – bestimmt, wieviel Energie eine Batterie bis zum Lebensende liefern kann. Das Lebensende einer Batterie ist meist definiert über eine Restkapazität von 60 %. Blei-Batterien können für PV-Anwendungen zwischen 2000 und 3000 Zyklen und Lithium Batterien zwischen 5000 und 9000 Zyklen. Bei geschätzten 250 Zyklen, die man in Deutschland mit einem PV-System realisieren kann, bringt es eine Blei-Batterie somit auf ca. zehn Jahre und eine Lithium-Batterie auf mindestens das Doppelte. Über allem wacht das Batterie-Management (BMS). Dieses regelt die Spannungen und Ströme, mit der die Batterie betrieben wird. Des Weiteren ist es für die Batteriepflege zuständig und überwacht kritische Zustände. Bei Bleibatterien ist dieses meist im Inverter hinterlegt, Lithium-Batterien haben immer eine externe Elektronik, die mit dem Inverter kommuniziert.
Der Bezugszähler ist das Messinstrument, das den Bezug elektrischer Energie aus dem allgemeinen Versorgungsnetz in Kilowattstunden (kWh) zählt.
Bifacial-Zelle ist eine Solarzelle, die Licht von beiden Seiten ausnutzen kann; z. B. kann von der Rückseite der Zelle zusätzlich Licht absorbiert werden, das von einer weißen Hauswand reflektiert wird.
Blindleistung ist immer dann vorhanden, wenn Wirkleistung entsteht. Jedoch liegen bei der Blindleistung die Dinge anders als bei der Wirkleistung: Sie verbraucht sich nicht und kann auch keine Arbeit leisten. Sie pendelt lediglich im Stromnetz hin und her – und belastet es dadurch zusätzlich. Denn alle Leitungen, Schalter, Transformatoren und sonstige Bauteile müssen die zusätzliche Blindleistung berücksichtigen. Blindleistung kann Auswirkungen auf das Stromnetz haben, indem sie die Spannung senkt oder erhöht oder zur einer Phasenverschiebung führt.
Eine Photovoltaikanlage erhöht grundsätzlich nicht das Risiko eines Blitzeinschlages in ein Gebäude. Gleichwohl ist der Installateur oder Planer der Photovoltaikanlage verpflichtet, sie gemäss den gültigen Blitzschutznormen zu errichten. Einerseits wird dadurch die Photovoltaikanlage selbst vor Schäden geschützt. Andererseits wird so auch die restliche Gebäudeinstallation vor Überspannungen geschützt, die über die Photovoltaikanlage eingekoppelt werden könnten.
Les deux extrémités des lignes de raccordement situées entre les cellules solaires connectées sont conduites vers l’extérieur sur la face arrière du panneau et viennent se loger dans la boîte de jonction de ce dernier. Les lignes de chaque chaîne de panneaux sont interconnectées avec les diodes des chaînes à l’intérieur du coffret de raccordement du générateur également désigné par le terme « armoire de distribution ». C’est à partir de ce dernier que la ligne principale à tension continue mène au coffret de commande doté des fusibles et des dispositifs de protection nécessaires.
Einzelne oder mehrere Solarzellen in einem Solarmodul können durch Laub, Verschmutzung oder Lichthindernisse abgeschattet werden. Eine abgeschattete Solarzelle, durch die der Strom der übrigen Zellen hindurchfliesst, kann sich bis zur Zerstörung erhitzen (sog. „Hot-Spot“-Effekt). Um dies zu verhindern, wird der Strom mittels einer Bypassdiode automatisch an diesen Zellen vorbeigeleitet. Ein Solarmodul hat üblicherweise – je nach Zellenanzahl – zwei bis vier Bypassdioden.
c-Si ist die Abkürzung für kristallines Silizium. Die Abkürzung für amorphes Silizium lautet a-Si.
Cadmiumtellurid (CdTe) ist ein Verbindungshalbleiter mit hohem Absorptionsvermögen, der in der Produktion von Dünnschichtsolarzellen eingesetzt wird. Die Verbindung Cadmiumtellurid entsteht durch die Kombination von Tellur und Cadmium. Der Vorteil von Dünnschichtsolarzellen aus Cadmiumtellurid besteht insbesondere darin, dass das Sonnenlicht gut absorbiert wird und das Dünnschichtmodul auch unter ungünstigen Wetterbedingungen wie etwa bei Bewölkung oder schwachem, diffusem Licht sowie unter hohen Temperaturen sehr gute Erträge liefert. Die Produktion von Solarzellen aus Cadmiumtellurid ist zwar besonders kostengünstig, jedoch birgt der Einsatz von Cadmium auch Gefahren für die Umwelt. Denn Cadmium ist ein giftiges Schwermetall und darf nicht in die Umwelt gelangen.
Cadmium ist ein chemisches Element. Ordnungszahl 48. Es ist ein weiches, duktiles blauweißes Metall und kommt bei PV-Zellen als Cadmiumtellurid zum Einsatz.
CIS oder CIGS steht für eine Form der Dünnschichttechnologie, die bei Solarzellen angewandt wird. Dabei bestehen die Solarmodule mit Dünnschichtsolarzellen aus mehreren Schichten von unterschiedlich dotiertem Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Schwefel-Selen. Die Schichtdicke einer CIS-/CIGS-Solarzelle beträgt nur etwa ein Hundertstel einer kristallinen Siliziumsolarzelle, was sich aufgrund des deutlich geringeren Materialverbrauchs in der Regel als Preisvorteil gegenüber kristallinen Solarzellen auswirkt. CIS-/CIGS-Dünnschichtmodule weisen einen guten Wirkungsgrad auf und erreichen zwischen 10 und 13 %.
Dünnschichtsolarzellen bzw. Dünnfilmzellen bestehen aus mehreren Schichten unterschiedlich dotierten Kupfer-Indium-Diselenids. CIS-Zellen (Kupfer-Indium-Selen-Zellen) sind Dünnfilmzellen aus einer 3-Stoff-Verbindung unterschiedlich dotierten Kupfer-Indium-Diselenids. In Zukunft können CIS-Zellen eine Bedeutung erlangen. Die Beherrschung dieser speziellen Technologie war bisher schwierig, doch inzwischen ist die industrielle Fertigung angelaufen. Der Wunsch, speziell der Raumfahrt, nach höheren Wirkungsgraden führte zur Verwendung anderer Halbleitermaterialien. Erreicht wird dies durch die Anwendung von Galliumarsenid (GaAs) oder Cadmiumtellurid (CdTe) als Basismaterial. Obwohl serienmäßig gefertigte GaAs-Zellen Wirkungsgrade um 20 Prozent erreichen, dürfte wegen der hohen Fertigungskosten kaum eine breitere Anwendung für zivile Zwecke zu erwarten sein.
Während des Betriebs einer Photovoltaikanlage wird kein Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Eine Photovoltaikanlage produziert in ihrer Lebensdauer außerdem deutlich mehr Energie als zu ihrer Herstellung benötigt wird. Dadurch leisten Photovoltaikanlagen einen Beitrag zur Vermeidung des CO2-Ausstoßes. Im Laufe ihrer Betriebsdauer werden so pro Kilowatt peak (kWp) installierter PV-Leistung mindestens 7 Tonnen CO2 vermieden.
La corrente continua è un tipo di corrente elettrica che scorre in una sola direzione con intensità costante. Le celle solari generano corrente continua. Con l’ausilio di un inverter, la corrente continua può essere convertita in corrente alternata per essere compatibile con la rete elettrica pubblica di 230 V e 50 Hz CA.
Si definisce corrente verde la corrente elettrica ottenuta da fonti energetiche rinnovabili.
Czochralsky Verfahren ist ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einkristallen, bei dem ein Kristall aus der Silizium-Schmelze gezogen wird. Unter Zieh- und Drehbewegungen scheidet sich an einem Kristallisationskeim ein zylindrischer Silizium-Einkristall ab. Für die Schmelze werden bereits hochreine polykristalline Siliziumstücke verwendet, denen, je nach gewünschter Dotierung des Einkristalls, hochdotiertes Silizium zugegeben wird. Aus dem Silizium-Einkristall werden die Wafer und Zellen für monokistaline Photovoltaik Module hergestellt.
PV Module werden mit Dachhacken und Aluschienen an den Dachsparren befestigt (klassische Methode bei Ziegeldach). Bei Flachdächern werden die PV Module auf einem Gestell montiert, welches am Boden befestigt oder mit Ballast eingeschwert wird.
Als Dachneigung wird der Winkel eines Daches zur Horizontalen bezeichnet. Der Ertrag einer Photovoltaikanlage hängt von der Orientierung der Photovoltaikfläche ab. Bei Dachneigungen im Bereich von 10° bis 50° werden die Solarmodule in der Regel parallel zur Dachfläche montiert. Der konstruktive Vorteil und eine optisch harmonische Einbindung der Anlage in das Gebäudebild stehen dabei im Vordergrund (siehe auch optimale Ausrichtung einer Solaranlage). Bei Flachdächern bzw. nur leicht geneigten Dächern werden die Solarmodule nicht parallel zu Dachfläche angebracht, sondern in Deutschland meist im Bereich von 13° bis 30° aufgestellt. Sind die Solarmodule weniger als 13° geneigt, werden sie von Regen und Schnee nicht mehr ausreichend gesäubert.
(engl.: direct current, deutsch: Gleichstrom) Im Gegensatz zum Wechselstrom (AC), der bei 50 Hz 50 Mal pro Sekunde die Polarität wechselt, bleibt beim Gleichstrom die Polarität unverändert. Eine Batterie liefert beispielsweise ebenso Gleichstrom wie ein Solarmodul.
Sobald Licht auf die Solarmodule trifft, liegt bei einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage immer eine Gleichspannung bis zum Wechselrichter an. Um die Gleichspannung z. B. bei einer Kontrollmessung der Anlage oder einem Notfall vom Wechselrichter abtrennen zu können, muss in jeder Photovoltaikanlage
eine DC-Trennstelle eingebaut werden. Dieser DC-Lasttrennschalter ist entweder bereits im Wechselrichter integriert oder wird extern angebracht.
Diffuse Strahlung ist Solarstrahlung, die indirekt aus allen Richtungen nach Streuung an Wolken und atmosphärischen Molekülen sowie Partikeln den Solargenerator bzw. den Absorber erreicht. Vereinfacht gesagt ist Diffusstrahlung der Anteil der (Sonnen-) Strahlung, der infolge von Streuung in der Erdatmosphäre (Wolken, Nebel usw.) und Reflexion überwiegend gleichmäßig aus allen Himmelsrichtungen, das heißt ungerichtet auf eine Fläche trifft und deswegen keinen Schattenwurf verursacht.
Eine Diode ist ein elektrischer Halbleiter, der elektrischen Strom nur in eine Richtung fließen läßt. Der Aufbau einer Solarzelle ist quasi vergleichbar mit einer Diode.
Die direkte Strahlung ist die Sonnenstrahlung, die direkt – also ungestreut – aus der Richtung der Sonne den Solargenerator bzw. den Absorber erreicht. Vereinfacht gesagt ist das der Anteil der Strahlung, der ohne Ablenkung geradewegs von der Sonne auf die Erdoberfläche fällt und Schatten hervorruft.
Werden in ein Halbleitermaterial, zum Beispiel Silizium, Störstellen (Fremdatome) mit anderen elektrischen Eigenschaften als der Ausgangshalbleiter eingebaut, entsteht je nach Art der Störatome ein Elektronenüberschuss (negativ leitende, n-dotierte Halbleiterschicht) oder ein Elektronenmangel (positiv leitende/geladene, p-dotierte Halbleiterschicht). In beiden Fällen erhöht sich die Leitfähigkeit beträchtlich.
Die dreiphasige Netzüberwachung (auch als dreiphasige Spannungsüberwachung bekannt) ist eine Einrichtung, die ständig die Spannung aller drei Phasen überprüft. Sinkt eine der Spannungen unter einen festgelegten Grenzwert, dann schaltet sie den Wechselrichter automatisch ab. Liegt die Netzspannung
wieder an, geht der Wechselrichter von selbst wieder in Betrieb. Die dreiphasige Netzüberwachung ist üblicherweise im Wechselrichter integriert und trennt die Photovoltaikanlage vom öffentlichen Stromnetz, wenn dieses abgeschaltet werden muss. Bei der dreiphasigen Netzüberwachung ist in regelmäßigen Abständen eine Wiederholungsprüfung erforderlich. Alternativ kann bei Anlagen bis 30 kWp auch eine ENS eingesetzt werden.
Dünnschichtsolarzellen sind im Gegensatz zu konventionellen mono- oder multikristallinen Siliziumsolarzellen etwa um den Faktor 100 dünner. Sie müssen allerdings auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Für die jeweiligen Solarzellenmaterialien sind unterschiedliche industrielle Herstellungsverfahren vom Bedampfen des Trägermaterials im Hochvakuum bis zu Sprühverfahren verfügbar. Durch Dünnschichtsolarzellen wird langfristig eine wesentliche Preissenkung
von Photovoltaikanlagen erwartet. Materialeinsparung, Erforschung neuer Halbleitermaterialien, Niedertemperaturprozesse, die deutlich energieeffizienter sind, und ein hoher Automatisierungsgrad ermöglichen in einigen Jahren niedrigere Herstellungskosten. Heute bereits kommerziell erhältliche Solarmodule mit Dünnschichtsolarzellen basieren auf amorphem Silizium (a-Si), Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIS/CIGS) oder Cadmiumtellurid (CdTe).
Eigenverbrauch von Solarstrom ist besonders attraktiv. Wir nennen Ihnen vier gute Gründe, die für den Eigenverbrauch von Solarstrom sprechen. Ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt verbraucht im Jahr etwa 4 500 kWh Strom. Dies entspricht dem Jahresertrag von etwa 30 m2 Standard-Solarmodulen. Somit reicht schon die Dachfläche eines Einfamilienhauses aus, um den Jahresstrombedarf der gesamten Familie über die Photovoltaikanlage zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil der Photovoltaik liegt in deren Eigenschaft, dass immer dann, wenn viel Solarstrom erzeugt wird, der Energiebedarf auch am höchsten ist. Wird der selbst erzeugte Solarstrom direkt in Festunmittelbarer Nähe der Photovoltaikanlage verbraucht und beispielsweise
durch eine intelligente Verbrauchssteuerung während der Mittagszeiten optimal genutzt, können die Stromnetze in Zeiten der Verbrauchs- und Erzeugungsspitzen zusätzlich entlastet werden. Solarstrom selbst zu produzieren und zu verbrauchen, führt zudem zu einer dezentralen Energieversorgung und damit zu einer Unabhängigkeit in vielerlei Hinsicht. Fossile Brennstoffe sind endlich, ebenso wie Kernbrennstoffe. Mit jeder kWh selbst verbrauchten Stroms sparen Sie Stromkosten. Überschüssiger Strom wird von ihrem Elektritzitätswerk abgenommen und vergütet. Die Vergütung liegt aber meist tiefer als die Kosten für den Strombezug. Am 1. April 2014 trat die Einmalvergütung für kleine Photovoltaik-Anlagen in Kraft. Alle Anlagen kleiner als 10 kWp, welche sich ab dem 1.1.2013 auf der KEV Warteliste angemeldet haben, erhalten die Vergütung. Anlagen die sich davor bei der KEV angemeldet haben, sowie Anlagen zwischen 10 und unter 30 kWp haben die Wahlfreiheit zwischen der Einmalvergütung und der KEV.
Mit der Einmalvergütung sind ca. 30% der Investitonskosten gedeckt.
Die Eingangsspannung bezeichnet die Spannung am Eingang des Wechselrichters.
Am 1. April 2014 trat die Einmalvergütung für kleine Photovoltaik-Anlagen in Kraft. Anlagen, welche eine Einmalvergütung erhalten werden sofort berücksichtigt und können die Warteliste umgehen.
Alle Anlagen kleiner als 10 kWp, welche sich ab dem 1.1.2013 auf der KEV Warteliste angemeldet haben, erhalten die Vergütung. Anlagen die sich davor bei der KEV angemeldet haben, sowie Anlagen zwischen 10 und unter 30 kWp haben die Wahlfreiheit zwischen der Einmalvergütung und der KEV.
Bis heute (Stand Okt. 2015) konnten fast 5’500 Anlagen durch die Einmalvergütung unterstützt werden.
Die ins allgemeine Stromnetz eines Netzbetreibers oder EWS (Elektrizitätswerk) eingespeiste elektrische Energie aus einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage wird vergütet. Die Höhe der Vergütung wird durch ihr EWfestgelegt. Das Gesetz verpflichtet die Netzbetreiber, Photovoltaikanlagen an ihr Netz anzuschliessen, den erzeugten Strom abzunehmen und nach einem festgelegten Mindestsatz zu vergüten. Die Elektrizitätswerke sind verpflichtet den überschüssigen Solarstrom abzunehmen. Die Höhe der Vergütung kann ihr EW festlegen. Fragen Sie dort nach, wie hoch der eingespeiste Solarstrom vergütet wird. Für Photovoltaikanlagen grösser als 10 kWp steht auch die kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) zur Verfügung. Sie wird über einen Zuschlag auf jede verkaufte Kilowattstunde Strom finanziert. Die Anlagenbesitzer erhalten pro kWh erzeugten Strom einen zugesicherten Betrag über die festgelegte Laufzeit. Bisher konnten über 17’000 Anlagen finanziert werden. Davon waren gut 12’000 Stück Photovoltaikanlagen. Leider besteht eine Warteliste mit fast 36’000 angemeldeten Photovoltaik-Anlagen (Stand Oktober 2015). Für die Jahre 2015, 2016 und 2017 können je noch Tranchen von 100 MW freigegeben werden. Im Parlament wird aktuell eine Erhöhung der Mittel diskutiert, damit die Warteliste danach weiter abgebaut werden kann.
Der Einspeisezähler ist das Messinstrument, das die ins allgemeine Versorgungsnetz eingespeiste elektrische Energie der Photovoltaikanlage in Kilowattstunden (kWh) zählt.
Einstrahlung ist diejenige (Sonnen-)Energie, die auf eine Fläche trifft. Während die Bestrahlungsstärke die momentane flächenbezogene Leistung in W/m² wiedergibt, schliesst die Einstrahlung oder die Strahlungssumme die gesamte Energiemenge ein, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums (meist pro Jahr) auf einer Fläche ankommt. Üblicherweise wird sie in kWh/m² angegeben und bezieht sich auf die horizontale Fläche.
Damit wird die Zeitspanne bezeichnet, die eine Photovoltaikanlage benötigt, um die für ihre Herstellung notwendige Energie selbst zu produzieren. Die energetische Amortisation bei Photovoltaikanlagen hängt sehr stark von der eingesetzten Zellentechnik und dem verwendeten Rohmaterial ab. Sie liegt bei Anlagen mit multikristallinen Siliziumsolarzellen bei ca. 3 bis 6 Jahren, bei Dünnschichtsolarzellen bei ca. 2 bis 3 Jahren und bei monokristalliner Technik bei ca. 5 bis 7 Jahren.
Energierücklaufzeit wird auch energetische Amortisationszeit genannt. Sie gibt an, wie lange ein Energiesystem braucht, um die gesamte zu seiner Herstellung und Errichtung benötigten Energie wieder einzufahren. Erst ab diesem Zeitpunkt kann das System eine positive Energiebilanz vorweisen.
Erneuerbare Energien werden auch regenerative Energien genannt. Das sind Energiequellen, die nach menschlichen Zeitmaßstäben „unendlich“ lange zur Verfügung stehen. Es handelt sich hierbei um die eingestrahlte Energie von der Sonne (Solarstrahlung), die für eine Vielzahl weiterer erneuerbarer Energien verantwortlich ist (u. a. Windenergie, Wasserkraft). Weiterhin gehören dazu die Gezeitenenergie, die aus Planetengravitation und -bewegung gespeist wird, sowie die geothermische Energie und Erdwärme (Geothermie).
Für die Herstellung, den Transport und die Wartung einer Photovoltaik-Anlage wird Energie benötigt. Diese kann man berechnen – zum Beispiel anhand der Stromrechnung der involvierten Fabriken, des Kraftstoffverbrauchs der LKW, etc. Wenn die Anlage installiert ist, produziert sie Strom. Der Erntefaktor gibt nun an, wie viel mehr Energie die Anlage im Laufe ihres Lebens produziert als insgesamt Energie für ihre Herstellung sowie Auf- und Abbau am Lebensende benötigt wird. Laut TU Berlin liegen Erntefaktoren zwischen 4,8 und 7,4 für monokristalline Anlagen, zwischen 6,2 und 14 für polykristalline Anlagen und zwischen 8,6 und 21 für Dünnschichtanlagen, abhängig von der Laufzeit der Anlage. Eng verbunden mit diesem Begriff ist die Energierücklaufzeit. Sie gibt an, nach welchem Zeitraum die Anlage amortisiert ist.
Der elektrische Energieertrag einer Photovoltaikanlage kann bei einer netzgekoppelten Anlage direkt am Einspeisezähler (in kWh) abgelesen werden. Um Ihren Energieertrag mit dem anderer Photovoltaikanlagen vergleichen zu können, errechnen Sie den spezifischen Jahresertrag: der elektrische Energieertrag
eines ganzen Jahres geteilt durch die installierte kWp-Leistung der Anlage (kWh pro kWp). – Die Erträge von Photovoltaikanlagen liegen im Mittel je nach Region, Ausrichtung und Aufstellung, Qualität der Anlagenkomponenten und deren Abstimmung aufeinander in der Schweizzwischen 900 und 1400 kWh pro kWp und Jahr.
Der Umwandlungswirkungsgrad eines Wechselrichters ist über den Leistungsbereich nicht konstant. Der maximale Wechselrichterwirkungsgrad gibt lediglich den maximalen Punkt einer Wirkungsgradkennlinie an. Bei bewölktem Himmel arbeitet z. B. der Wechselrichter im unteren Teillastbereich mit schlechterem Wirkungsgrad. Der europäische Wirkungsgrad stellt einen gewichteten Wirkungsgrad dar. Er wird berechnet, indem verschiedene Teillastwirkungsgrade und der Volllastwirkungsgrad nach der Häufigkeit ihres Auftretens gewichtet werden. Ein Wechselrichter mit einem 1 % höheren europäischen Wirkungsgrad holt in der Regel auch ca. 1 % mehr elektrische Energie aus einer Anlage heraus. Handelsübliche Wechselrichter haben europäische Wirkungsgrade von ca. 92 bis 98 %.
Das ist eine transparente, licht- und temperaturbeständige Polymer-Kunststofffolie, die beim Laminieren von Solarzellen als Vergussmasse dient. Als Verbundsicherheitsglas gelten nur Verbundgläser mit einer Zwischenschicht aus PVB-Folie. Die Solarmodule als Verbundglassystem mit einer Zwischenschicht aus EVA sind daher ungeregelte Bauprodukte.
Elektrizitätswerk – In der Schweiz
Ausser den herkömmlichen Solarzellen mit eher dunkelblauer (kristalline Zellen) oder grau-brauner Farboberfläche (amorphe Zellen) sind auch farbige Zellen auf dem Markt. Die Farbpalette verläuft zwischen Gold, Magenta (Rot), Violett, Grün, Hellblau, Schwarz und Grau. Im Unterschied zu den farbigen kristallinen Zellen haben „normale“ kristalline Zellen eine Antireflexionsschicht, die der Zelle ihre typisch blaue Farbe gibt. Diese Schicht lenkt das Sonnenlicht auf die lichtempfindliche Schicht und erhöht so die Absorptionsrate, doch lässt sie die Farbe dunkel und blau erscheinen. Je nach Dicke der Antireflexionsschicht wird das auf die lichtempfindliche Schicht gelenkte Licht eines bestimmten Wellenbereiches etwas reduziert. Das bestimmt den Farbton der Zelle, macht sich jedoch auch in einem Effizienzverlust von einigen Prozent bemerkbar. Der für farbige monokristalline Zellen bei 12 bis 15 Prozent liegende Wirkungsgrad ist jedoch immer noch mit dem konventioneller polykristalliner Solarzellen vergleichbar. Problematisch ist bei der Herstellung, Farbschattierungen in der Antireflexionsschicht zu vermeiden, um ein gleichmässiges Oberflächenbild zu gewährleisten.
Eine Fassadenanlage ist eine an einer Gebäudefassade angebrachte oder als fester Bestandteil einer Fassade ausgeführte Photovoltaikanlage. Bei senkrecht angebrachten und nach Süden orientierten Solarmodulen ergeben sich Ertragseinbußen von etwa 30 % gegenüber einer fest nach Süden orientierten Schrägdach-Photovoltaikanlage. Hinsichtlich des Ertrags sind Module interessant, die mit 13° bis 30° Ausstellwinkel Überdachungen oder Fensterabschattungen
bilden.
Als Flachdachanlage bezeichnet man eine auf einem Flachdach installierte Photovoltaikanlage. Die Unterkonstruktion kann dabei fest im Dach verankert werden oder ohne Dachdurchdringung aufgesetzt (schwimmend) montiert und ausreichend beschwert werden. Die Solarmodule werden heute meist mit 5° bis 15°aufgestellt. Um hintereinander montierte Module nicht zu verschatten, müssen zwischen den Modulreihen Flächen freigelassen werden. Neben aufgeständerten Systemen, die nach Süden ausgerichtet sind, gibt es auch sogenannten Ost-West Aufständerungen. Der Vorteil von Ost-West Flachdachsystemen liegt darin, dass die Abstände zwischen den Modulen minimiert werden und damit mehr Leistung auf dem Dach untergebracht werden kann.
Fossile Energieträger/Brennstoffe sind aus Biomasse im Verlaufe von Jahrmillionen entstandene Energierohstoffe wie Öl, Kohle und Gas. Problematisch ist, dass diese nicht unbegrenzt zur Verfügung stehen und dass es bei der Verbrennung zu Umweltbelastungen kommt. Unterschieden werden kann zwischen fossilen Primärenergieträgern (z. B. Braunkohle) und fossilen Sekundärenergieträgern (z. B. Benzin, Diesel). Im Gegensatz dazu stehen erneuerbare Energien unbegrenzt zur Verfügung.
Unter einer Freiflächenanlage versteht man eine Photovoltaikanlage, die nicht auf einem Gebäude, sondern auf einer Freifläche aufgestellt ist. Eine Freiflächenanlage kann als starr montierte oder als nachgeführte Variante ausgeführt werden. In der Schweiz wurden bisher nur wenige Freiflächenanlagen realisiert. Es stehen noch reichlich geeignete Gebäude zur Verfügung, um Photovoltaikanlagen zu bauen.
Bei einer Solaranlage werden alle Module zusammengenommen als Generator bezeichnet.
Eine Einheit der Leistung. 1 Gigawatt = <ip-pii> Watt; 1.000.000 Kilowatt oder 1.000 Megawatt.
Bei diesem Herstellungsverfahren werden die Solarzellen zwischen einer Frontglasscheibe und einer rückseitigen Tedlarfolie einlaminiert. Hierzu wird jeweils vor und hinter den Solarzellen eine EVA-Folie (Ethyl-Vinyl-Acetat) als eigentlich verbindendes Material gelegt. Dieses Paket wird in einem Laminator unter Anwendung von Druck und Temperatur zu einem „Verbund“ zusammengebacken. Die meisten der heute hergestellten Solarelemente sind Glas-Folien-Laminate mit meist 36, 72 oder 144 Solarzellen. Aus diesem Grund werden Glas-Folien-Laminate auch häufig Standardelemente oder Standardmodule genannt. Es entstehen so Einheiten zwischen 50 und 300 Watt, je nach Ausführung der einlaminierten Solarzellen. Glas-Folien-Laminate werden unter großem Wettbewerbsdruck hergestellt und aus Preisgründen nahezu ausschliesslich in Großserien mit einem umlaufenden Rahmen aus Aluminium oder Edelstahl produziert.
Bei dieser Herstellungsweise werden die Solarzellen zwischen einem Frontglas und einem konventionellen Rückglas entweder unter Verwendung von EVA-Folie (Ethyl-Vinyl-Acetat) oder eines Giessharzes eingebettet. Wird EVA-Folie eingesetzt, ist der Herstellungsprozess praktisch gleich dem Glas-Folien-Laminat. Wird Giessharz eingesetzt, werden die Zellen mittels kleiner Abstandshalter auf dem rückseitigem Glas fixiert, so dass diese sich nach dem Füllen mit Giessharz exakt in der Mitte des Glasverbundes befinden. Dieser Aufbau hat gegenüber den Folien-Laminaten den wesentlichen Vorteil, dass die Solarzellen bei mechanischen Belastungen des Glases, zum Beispiel durch Wind oder Schnee, weniger belastet werden, denn die Solarzellen befinden sich in der so genannten neutralen Zone des Solarelements. Speziell die elektrischen Verbinder zwischen den Zellen werden nur gering beansprucht. In dieser Technologie können Solarelemente bis zu einer Größe von circa 2 m x 3 m hergestellt werden. Der Giessharz ist speziell im Hinblick auf Transparenz, Haftfähigkeit und Langzeitstabilität modifiziert. Glas-Glas-Laminate dienen Architekten gerne als ästhetisches, gestalterisches Element, denn die zwei Hauptkomponenten Glas und Zelle bieten beide in Bezug auf Form, Farbe, Größe, Transparenz und Design eine Fülle von Kombinationsmöglichkeiten.
Gleichstrom ist elektrischer Strom, der nur in eine Richtung mit gleichbleibender Stärke fliesst. Solarzellen erzeugen Gleichstrom. Mit Hilfe eines Wechselrichters kann Gleichstrom in Wechselstrom umgerichtet werden, um mit dem öffentlichen Stromnetz von 230 V und 50 Hz Wechselstrom kompatibel zu sein.
Sie ist die Summe aus diffuser, direkter und reflektierter Sonnenstrahlung auf eine horizontale Fläche. Die mittlere jährliche Globalstrahlung auf die Horizontale beträgt in im Mittelland etwa 1000 kWh/m2 und in den Alpen etwa 1400 kWh/m2 .
Il termine grid-connected designa gli impianti fotovoltaici che immettono nella rete elettrica mediante un collegamento diretto la corrente che producono. Tra essi rientrano ad esempio gli impianti di case e stabilimenti industriali.
Als Grünen Strom bezeichnet man Strom, der aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird.
Halbleiter sind Feststoffe mit einem elektrischen Leitungsverhalten zwischen Metallen (guten Leitern) und Isolatoren (Nichtleitern). Ihre elektrischen Eigenschaften lassen sich in einem weiten Bereich variieren. Ein Halbleiter besitzt sowohl negative (Elektronen) als auch positive (Löcher) Ladungsträger. Viele Halbleitermaterialien können zur Herstellung von Solarzellen eingesetzt werden. Am bekanntesten ist Silizium in Form von Siliziumbruch, einem Abfallprodukt der Halbleiterindustrie. Das Material ist in großen Mengen erhältlich, umweltverträglich und lässt sich gut verarbeiten. Zusammengefasst ist ein Halbleiter ein fester Stoff, dessen Bandlücke und damit elektrische Leitfähigkeit zwischen der eines Leiters und eines Nichtleiters (Isolator) liegt: Bei sehr tiefen Temperaturen leitet er den Strom nicht, mit wachsender Temperatur steigt jedoch die Leitfähigkeit.
Sind in einem Solarmodul einzelne Zellen verschattet, treiben die (unverschatteten) restlichen in Reihe geschalteten Zellen den vollen Strom durch die betroffenen Solarzellen, die von ihrer elektronischen Natur her Dioden sind und nun in Sperrrichtung betrieben werden. Durch den hohen Widerstand erhitzen sich die verschatteten Zellen übermässig und können dadurch zerstört werden. Um die Entstehung solcher heißen Stellen („hot spots“) zu verhindern, werden Bypass-Dioden zur Umleitung des Stroms eingesetzt.
Der Anschluss einer Photovoltaikanlage ans Stromnetz muss von einer Elektroinstallateur durchgeführt werden. Nach einer Prüfung der Anlage inkl. Kontrollmessungen wird sie in Betrieb genommen. Danach erfolgt die Abnahme der Photovoltaikanlage durch den Netzbetreiber.
Bei dieser Anlagenart ersetzt die Photovoltaikanlage Teile der Dacheindeckung. Der Vorteil besteht darin, dass ohnehin benötigte Dachelemente durch die Photovoltaik-Anlage ersetzt werden. Auch verspricht eine solche Anlage einen nicht zu unterschätzenden Imagegewinn für das Gebäude. Man unterscheidet die Indachanlage von der Aufdachanlage.
Bei der Indachmontage oder Dachintegration werden die Solarmodule in die Dachhaut integriert. Dabei wird die bestehende Dachhaut entfernt bzw. bei Neubauten oder Neueindeckungen die vorgesehene Modulfläche von vornherein ausgespart. Indachmontagen führen meist zu einer optisch sehr ansprechenden
Dachgestaltung. Besonderes Augenmerk muss jedoch auf gute Hinterlüftung der Solarmodule gelegt werden, damit der Ertrag der Anlage nicht vermindert wird. Ausserdem erfordert eine Indachmontage eine einwandfreie handwerklichenAusführung, damit das Dach dauerhaft dicht bleibt. Solarmarkt bietet mit dem Arres Indachsystem ein selbst entwickelte Lösung an, welche die Montagezeit im Vergleich zu anderen systemen deutlich verkürzt.
Ein Ingot ist ein Block aus reinem Silizium, der in dünne Scheiben geschnitten wird. Diese dünnen Scheiben nennt man Wafer. Ingots können entweder monokristallin oder multikristallin aufgebaut sein. Bei der Herstellung eines monokristallinen Ingots wird hochreines Silizium geschmolzen und danach bei einer Temperatur knapp über dem Schmelzpunkt mit Hilfe eines monokristallinen Siliziumstabs aus der Schmelze gezogen. Die multikristallinen Ingots (auch: polykristalline Ingots) werden erhitzt und kontrolliert abgekühlt. Während dieses Prozesses bildet sich im Ingot die für die PV-Anwendung notwendige
multikristalline Struktur.
Photovoltaik-Inselanlagen sind netzunabhängige Stromversorgungssysteme, die aus Solarmodul(en), Laderegler, Akku(s) und ggf. einem Wechselrichter für Inselsysteme bestehen. Inselsysteme können nur die Energie liefern, die von den Modulen und den im System integrierten elektrischen Energiespeichern (in der Regel Akkumulatoren, „Batterien“) bereitgestellt wird. Inselsysteme sind meist die eleganteste Lösung zur Energieversorgung, wenn kein Netzanschluss vorhanden ist, z. B. bei Garten-, Ferienhäusern und Hütten.
Der Inverter wird auch Umrichter oder Wechselrichter genannt. Dieses Gerät dient der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Der Wechselrichter wandelt den vom Solargenerator erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom, um damit herkömmliche elektrische Geräte zu betreiben oder den Solarstrom ins öffentliche Netz einzuspeisen.
È la somma di irraggiamento solare diffuso, diretto e riflesso su una superficie orizzontale. L’irraggiamento globale medio annuale sul piano orizzontale ammonta a circa 1000 kWh/m2 nell’Altipiano svizzero e circa 1400 kWh/m2 nelle Alpi.
1 kW = 1.000 Watt. Einheit der Leistung, mit der die Leistungsfähigkeit von Photovoltaik-Anlagen gemessen wird.
Der Klirrfaktor bezeichnet die Restwelligkeit des Ausgangsstromes eines Wechselrichters und damit die Abweichung des gelieferten Stromes eines netzgekoppelten Wechselrichters von der idealen Sinusform des Netzstromes.
Die Atome im kristallinen Silizium sind in einem regelmässigen, gerichteten Kristallgitter angeordnet. Wird aus der Siliziumschmelze ein Einkristall gezogen, kann dieser in monokristalline Wafer zersägt und zu monokristallinen Solarzellen werden. Lässt man die Schmelze kontrolliert zu Blöcken erstarren, entstehen viele gerichtete Kristalle in der typischen Eisblumenoptik polykristalliner (multikristalliner) Solarzellen.
Der Kurzschlussstrom ist der maximale Strom in einem elektrischen Stromkreis, der entsteht, wenn die Spannung U an den Klemmen gleich Null ist. Der Kurzschlussstrom eines Solarmoduls wird im Datenblatt angegeben. Bei der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage werden die Kurzschlussströme der Teilanlagen gemessen. Der Kurzschlussstrom eines Solarmoduls oder Solargenerators ist fast proportional zur Sonneneinstrahlung.
Das Kilovoltampère kVA ist eine gesetzliche Masseinheit für die elektrische Scheinleistung S. Sie wird bei Wechselgrössen in der elektrischen Energietechnik zur Kennzeichnung der Anschlussleistung von elektrischen Maschinen oder Transformatoren verwendet.
Einheit der Energie/Arbeit, entspricht der Leistung von einem Kilowatt über einen Zeitraum von einer Stunde. Der elektrische Energieertrag einer Photovoltaikanlage wird häufig in kWh angegeben.
Einheit der maximalen („peak“) Leistung eines Solarmoduls oder eines Solargenerators. Durch den üblichen Index „p“ bei der Leistungseinheit
wird darauf hingewiesen, dass die Leistung des Solarmoduls oder des Solargenerators unter Standard-Testbedingungen (ST C) ermittelt wurde. Da Standard-Testbedingungen aufgrund der in der Praxis höheren Betriebstemperatur der Photovoltaikmodule nur selten erreicht werden, bleibt die Leistung eines Solarmoduls oder -generators im Betrieb meist unter der Spitzen- oder „Peak“- Leistung. 1 kWp entspricht 1000 Wp (Watt peak).
Ein Laminat ist ein rahmenloses Solarmodul. Damit die empfindlichen und zerbrechlichen Solarzellen den Beanspruchungen eines Baustoffes über 20 Jahre und länger standhalten, werden sie zwischen zwei Glasscheiben (Glas-Glas-Laminat) oder zwischen einem Frontglas und einer rückseitigen Kunststofffolie (Glas-Folien-Laminat) in EVA eingebettet und verkapselt („laminiert“). Siehe Glas-Folie- und Glas-Glas-Laminat.
Con questo metodo di produzione le celle solari vengono inserite tra una lastra di vetro anteriore e un film di Tedlar posteriore. A tale scopo, davanti e dietro le celle solari viene applicato un film di EVA (etilene vinil acetato) come materiale di giunzione vero e proprio. Questo “pacco” viene agglutinato in un’accoppiatrice sotto l’effetto di pressione e temperatura per formare un materiale “composito”. La maggior parte degli elementi solari attualmente prodotti sono laminati vetro-film , quasi sempre con 36, 72 o 144 celle solari. Per questa ragione i laminati vetro-film sono spesso chiamati anche elementi standard o moduli standard. In questo modo risultano unità con potenze comprese tra 50 e 300 watt, a seconda della configurazione delle celle solari laminate. I laminati vetro-film sono prodotti in un contesto di concorrenza molto spinto e per motivi legati ai prezzi vengono realizzati quasi esclusivamente in grandi serie con un telaio perimetrale in alluminio o acciaio inox.
Con questo metodo di produzione le celle solari vengono inserite tra un vetro anteriore e un vetro posteriore convenzionale con l’impiego di film di EVA (etilene vinil acetato) o di una resina colata. In caso d’impiego del film di EVA, il processo di produzione è praticamente uguale a quello del laminato vetro-film. Se si utilizza la resina colata, le celle vengono fissate sul vetro posteriore per mezzo di piccoli distanziali in modo tale che dopo il riempimento con la resina vengano a trovarsi esattamente al centro del vetro composito. Questa struttura presenta un vantaggio determinante rispetto ai laminati con film: in caso di sollecitazioni meccaniche a carico del vetro, causate ad esempio dal vento o dalla neve, le celle solari subiscono un carico inferiore poiché si trovano nella cosiddetta zona neutra dell’elemento solare. In particolare, i connettori elettrici che si trovano tra le celle vengono sollecitati solo in misura limitata. Con questa tecnologia è possibile produrre elementi solari fino a una dimensione di circa 2 m x 3 m. La resina colata è appositamente modificata in riferimento a trasparenza, adesività e stabilità a lungo termine. Gli architetti utilizzano di buon grado i laminati vetro-vetro come elemento estetico creativo perché entrambi i componenti principali, il vetro e la cella , offrono tantissime combinazioni possibili in riferimento a forma, colore, dimensione, trasparenza e design.
Die Leerlaufspannung ist die maximale Spannung in einem elektrischen Stromkreis, die entsteht, wenn der Strom I gleich Null ist. Die Leerlaufspannung eines Solarmoduls wird auf dem Datenblatt angegeben. Bei der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage werden die Leerlaufspannungen der Teilanlagen gemessen. Die Leerlaufspannung eines Solarmoduls oder eines Solargenerators ist abhängig von der Temperatur der Module.
Die Leistung, eine physikalische Größe, wird mit dem Zeichen P oder N bezeichnet und wird als der Quotient von Arbeit und Zeit definiert. Die SI-Einheit der Leistung ist 1 Nms-1 = 1 Watt.
Die Leistungsgarantie stellt eine erweiterte Garantie des Modulherstellers auf die Leistungsfähigkeit der Solarmodule dar. Qualitätsanbieter von Solarmodulen garantieren 80 % der Leistung auf 20 oder 25 Jahre und evtl. 90 % der Leistung auf zehn oder zwölf Jahre. Sollte die Leistung eines Moduls unter diese Werte fallen, so ist der Modulhersteller verpflichtet, z. B. die fehlende Leistung nachzuliefern oder Ersatzmodule bereitzustellen.
Die herstellerseitige Toleranzangabe der Nennleistung eines Solarmoduls gibt den Bereich an, in dem die Leistungen der einzelnen Solarmodule liegen müssen. Bei der Verschaltung der Solarmodule zu Strängen sind Module mit kleiner Leistungstoleranz günstig, denn sie verringern die Fehlanpassung der Module zueinander und erhöhen damit den Ertrag der Photovoltaikanlage. Sehr geringe Toleranzen liegen beispielsweise bei –0 bis +3 %.
Grundgedanke der Lernkurve ist die Überlegung, dass die Produktivität mit dem Grad der Arbeitsteilung steigt. Dies bewirkt den sogenannten Lernkurveneffekt: Mit steigenden Produktionszahlen sinken die Kosten. Dieses Ergebnis ist nicht automatisch vorhanden, denn es muss durch Rationalisierung, Standardisierung und Automatisierung herbeigeführt werden. Auch für die PV-Industrie geht man davon aus, dass die Kostenentwicklung der Photovoltaik einer Lernkurve folgt. Allerdings sind Kostenreduktionen nicht nur ungleich über die Leistungsklassen, sondern auch über die Systemkomponenten verteilt.
Einheit der Leistung. 1 Megawatt = 1.000 Kilowatt oder 1.000.000 Watt.
Die Nennleistung einer Solarzelle, eines Solarmoduls oder eines Solargenerators entspricht der maximal möglichen Leistungsabgabe unter Standard-Testbedingungen. Sie wird in der Leistungsangabe mit dem Zusatz „peak“ oder einem tiefgestellten „p“ als Spitzenleistung gekennzeichnet, die dazugehörige Maßeinheit heißt „Watt peak (Wp)“, „Kilowatt peak (kwp)“ oder „Megawatt peak (MWp)“.
1 Megawatt-Peak entspricht 1.000 Kilowatt-Peak.
Einheit der Energie; der Verbrauch elektrischer Energie wird auch in Megawattstunden angegeben. Eine Megawattstunde entspricht 1.000 Kilowatt über einen Zeitraum von einer Stunde.
Silizium kann verschiedene Kristallstrukturen (Morphologien) aufweisen. Ordnen sich die Atome zu winzigen Kristallkörnern mit Durchmessern in der Größenordnung Nanometer bis Mikrometer, bezeichnet man die Struktur als mikrokristallin. Im Gegensatz zu makrokristallinen Strukturen, die mit blossem Auge sichtbar sind, sind mikrokristalline Stoffe nur unter dem Mikroskop erkennbar. Während sich die Atome bei kristallinem Silizium regelmässig in einer Gitterstruktur anordnen, entsteht durch die abnehmende Teilchengröße in mikrokristallinem Silizium zunehmende strukturelle Unordnung. Mikrokristallines Silizium besteht somit aus kristallinen Körnern, die in ein amorphes Material eingebettet sind. Somit hat mikrokristallines Silizium optische Eigenschaften wie kristallines Wafermaterial, kann aber auf jede beliebige Fläche, zum Beispiel per Plasmaabscheidung, aufgetragen werden.
1 Mikrometer entspricht einem tausendstel Millimeter.
Kunstwort aus mikrokristallin und amorph; Der Begriff „mikromorph“ bezeichnet eine Tandemzelle, die auf zwei Dünnschicht-Halbleitermaterialien beruht: mikrokristallinem und amorphem Silizium (a-Si:H und µc-Si:H). Beide Materialien werden in der Dünnschicht-Tandemzelle in einer oberen (circa 0,3 µm dick) und einer unteren Schicht (circa 1,5 µm dick) miteinander verbunden. Durch ihre unterschiedlichen Strukturen nehmen beide Schichten unterschiedliche Wellenlängen des Lichtspektrums auf. Während die obere, amorphe Schicht den sichtbaren Teil des Sonnenlichts umwandelt (400-700 nm), absorbiert die untere, mikrokristalline Schicht einen Teil des Lichtspektrums im Infrarotbereich (700-1100 nm). Eine optimale Ausnutzung des Sonnenlichts wird erzielt. Mit dieser neuen und vielversprechenden Dünnschicht-Technologie sind höhere Wirkungsgrade von bis zu 15 Prozent erreichbar.
Solarmodul
Eine südorientierte Modulfläche ermöglicht bei einer Neigung gegen die Horizontale von rund 35° in Mitteleuropa über das ganze Jahr betrachtet die maximalen Solarerträge. Dennoch ziehen Abweichungen von Südost bis Südwest nur verhältnismässig geringe Ertragseinbußen nach sich.
Modulwechselrichter – oder auch Mikrowechselrichter genannt – bieten eine Alternative zu traditionellen Stringwechselrichtern. Denn sie arbeiten auf Modulebene: Dabei wird für jedes Modul ein eigener Wechselrichter eingesetzt. Jedes Modul wird so individuell und unabhängig von den anderen Modulen auf seinen höchsten Leistungspunkt geknackt. Das sorgt auch bei komplexen Dachsituationen für maximale und optimale Leistung. Deshalb können Mikrowechselrichter besonders gut bei Photovoltaikanlagen mit unterschiedlich ausgerichteten oder unterschiedlich verschatteten Teilfeldern eingesetzt werden. Ausserdem eignen sie sich optimal als Ergänzung bereits bestehender Photovoltaikanlagen oder als Einstieg mit einer kleinen Solaranlage bespielsweise auf einem Garagendach. Modulwechselrichter sind einphasig und werden direkt am Solarmodul angebracht.
Zu einem einzigen Kristall gehörend; Die bei der Kristallisation herrschenden Bedingungen lassen das Silizium in einem einzigen großen und regelmäßigen Kristall erstarren.
Das Ausgangsmaterial für monokristalline Siliziumsolarzellen stellt ein aus einer Siliziumschmelze gezogener Einkristall dar. Die von diesem zylinderförmigen Einkristall heruntergesägten Siliziumscheiben werden dann im Zellherstellungsprozess zu monokristallinen Solarzellen weiterverarbeitet. Im Vergleich zur multikristallinen Zelle ist die Herstellung einer monokristallinen Solarzelle etwas energieintensiver und aufwändiger. Die Wirkungsgrade monokristalliner Solarzellen liegen allerdings mit 17 bis 21 % im Mittel etwas höher als die von multikristallinen Solarzellen.
Monosilizium wird auch als Einkristall bezeichnet. Diese werden aus einem Tiegel, der schmelzflüssiges Silizium enthält, mit Hilfe eines Kristallkeims herausgezogen.
System zur Befestigung von Solarmodulen auf Dächern, Fassaden oder Freiflächen.
MPP (engl.: maximum power point) ist der Arbeitspunkt der maximalen Leistung einer Solarzelle, eines Solarmoduls oder eines Solargenerators. Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den Solargenerator immer in seinem optimalen Arbeitspunkt (MPP) zu betreiben, um damit die maximal mögliche Leistung zu entnehmen. Da sich der MPP eines Solargenerators bei wechselnden Einstrahlungsbedingungen und Temperaturen ändert, muss der Wechselrichter schnell und genau die Veränderungen des MPP nachregeln.
Damit ein Solargenerator immer am Maximum Power Point (MPP) arbeitet und damit den besten möglichen Stromertrag liefert, regelt ein sogenannter MPP-Tracker eines Wechselrichters die Spannung auf den benötigten Wert. Ein MPP-Tracker gehört heute bei Photovoltaikanlagen zur Ausstattung eines Wechselrichters.
Das Silizium-Material besteht hier aus verschieden orientierten, kleinen, einzelnen Kristallen. Manchmal auch bezeichnet als polykristallin. Siehe auch polykristallin.
Siehe polykristalline Solarzelle
Die n-leitende Schicht ist negativ geladenes Halbleitermaterial. Aufgrund einer gezielten chemischen Verunreinigung („Dotierung“) herrscht hier ein Überschuss an Elektronen.
Mit Hilfe einer Nachführanlage wird der Solargenerator im Tagesverlauf gedreht und folgt so dem Stand der Sonne bzw. dem Helligkeitsmaximum.
Die Solarmodule stehen bei einer zweiachsigen Nachführung immer optimal zur Sonne. Der Ertrag der Anlage kann so in der Schweiz um etwa 30 % gegenüber einer starr montierten Photovoltaikanlage erhöht werden. Die Nachführung kann sowohl einachsig als auch zweiachsig erfolgen. Nachführanlagen eignen sich insbesondere für Freiflächenanlagen.
Der Netzbetreiber ist das Unternehmen für den Betrieb und Unterhalt des öffentlichen Stromnetzes vor Ort. Das können örtliche Stadtwerke oder ein überregionales Elektrizitätswerk (EW) sein. Der Netzbetrieber ist verpflichtet den Solarstrom abzunehmen und zu vergüten.
Wird der von der Photovoltaikanlage produzierte Strom ganz oder teilweise in das lokale Stromnetz geleitet, so spricht man von Netzeinspeisung oder Netzkopplung.
Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage wird an das örtliche Stromnetz oder Hausnetz angeschlossen und der solar erzeugte Strom an den Netzbetreiber verkauft. Man spricht dann von einer netzgekoppelten bzw. netzverbundenen Anlage. Eine Anlage ohne Netzkopplungbezeichnet man als Inselsystem.
Unter Netzparität von Photovoltaik versteht man, dass die Stromerzeugung auf dem eigenen Dach günstiger ist als der Bezug des Stroms beim Energieversorger.
Eine Photovoltaikanlage produziert immer Strom, wenn Licht auf den Solargenerator fällt. Bei einer Reparatur am Stromnetz könnte es eine Gefahr für das Servicepersonal des Netzbetreibers darstellen, wenn eine netzgekoppelte Anlage weiterhin Strom ins Netz einspeisen würde. Deshalb wird die Anlage automatisch vom Stromnetz entkoppelt, sobald dieses abgeschaltet wird oder ausfällt. Eine Netzüberwachungseinrichtung im Wechselrichter kontrolliert deshalb ständig, ob das Stromnetz intakt ist. Es gibt verschiedene Systeme zur Netzüberwachung wie z. B. die ENS und die dreiphasige Netzüberwachung. Bei grossen Freiflächenanlagen wird die Netzschnittstelle meist durch eine jederzeit zugängliche Freischaltstelle realisiert. Damit kann die Photovoltaikanlage
manuell ab- und wieder zugeschaltet werden.
Mit Nutzenergie wird die Energie beschrieben, die nach der letzten Umwandlung in den Geräten des Verbrauchers für die Befriedigung der jeweiligen Bedürfnisse (z. B. Raumtemperierung, Nahrungszubereitung, Information, Beförderung) zur Verfügung steht. Sie wird gewonnen aus Endenergie, vermindert um die Verluste dieser letzten Umwandlung (z. B. Verluste infolge der Wärmeabgabe einer Glühbirne für die Erzeugung von Licht).
Eine Solaranlage sollte in der Schweiz möglichst nach Süden ausgerichtet und um etwa 30° geneigt sein (siehe Dachneigung). Doch auch bei zusätzlichen Abweichungen von bis zu 30° nach Südwest oder Südost sinkt der Ertrag nur um ca. 5 bis 10 %. Siehe auch Azimutwinkel.
Die p-leitende Schicht ist positiv geladenes Halbleitermaterial. Aufgrund der gezielten chemischen Verunreinigung („Dotierung“) herrscht hier ein Elektronenmangel.
Der p-n-Übergang entsteht an der Grenze zwischen einer n- und p-Schicht eines Halbleiters.
Die Nennleistung einer Solarzelle, eines Solarmoduls oder eines Solargenerators entspricht der maximal möglichen Leistungsabgabe unter Standard-Testbedingungen. Sie wird in der Leistungsangabe mit dem Zusatz „peak” oder einem tiefgestellten „p“ als Spitzenleistung gekennzeichnet, die dazugehörige Maßeinheit heißt „Watt peak (Wp)“, „Kilowatt peak (kwp)“ oder „Megawatt peak (MWp)“.
Die Performance Ratio gibt Aufschluss über die Effektivität einer Photovoltaikanlage und ermöglicht einen Vergleich von netzgekoppelten Anlagen an verschiedenen Standorten weltweit. Die Performance Ratio (PR) bezeichnet dabei das Verhältnis des tatsächlichen Ertrags zu einem theoretischen Ertrag, der sich rein aus der Einstrahlungsmenge auf die Modulfläche und dem Modulwirkungsgrad unter ST C-Bedingungen berechnet. Dabei führen unterschiedliche Faktoren wie Temperatureinfluss, Verschmutzung, Leitungsverluste, Wechselrichterwirkungsgrad und andere Effekte zu einer Performance unter 1. Je näher die PR die 1 oder 100 % erreicht, desto höher ist die Qualität des Anlagenertrags. Eine PR von 70 bis 75% ist für netzgekoppelte Anlagen in Mitteleuropa üblich.
Gute Anlagen bringen es auf bis zu 80 %.
Solange Wechselstrom und -spannung im Gleichschritt schwingen, ergibt das Produkt der beiden pulsierenden Größen eine ebenfalls pulsierende Leistung mit positivem Durchschnittswert. Diese Leistung nennt man Wirkleistung. Sobald aber die sinusförmigen Verläufe von Strom und Spannung gegeneinander verschoben sind, ergibt ihr Produkt eine Leistung mit abwechselnd positivem und negativem Vorzeichen. Im Extremfall sind Strom und Spannung zeitlich um eine Viertelperiode verschoben: Die Stromstärke erreicht ihren Maximalwert immer dann, wenn die Spannung Null beträgt – und umgekehrt. Das Ergebnis: reine Blindleistung, die positiven und negativen Leistungsanteile heben sich vollständig auf. Diese Verschiebung der Strom- und Spannungskurven nennt man Phasenverschiebung, die zwei Richtungen haben kann. Denn sie entsteht, wenn sich Spulen oder Kondensatoren im Wechselstromkreis befinden – und das ist
eigentlich immer der Fall. Alle Motoren oder Transformatoren enthalten Spulen, die für eine induktive Verschiebung sorgen, während die Kondensatoren für eine kapazitive Verschiebung sorgen.
Photonen sind Quanten der elektromagnetischen Strahlung. Photon, das elementare Lichtteilchen, transportiert in Form eines Lichtenergiebündels Sonnenenergie und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Im p-n-Übergang einer Solarzelle werden Photonen von den Elektronen absorbiert. Die Elektronen werden durch die Energie von Licht „quanten“ aus ihrer ursprünglichen Position herausgeschlagen und freigesetzt.
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Die auf einen vorbehandelten („dotierten“) Halbleiter (sehr häufig Silizium) auftreffende Strahlungsenergie setzt in diesem elektrische Ladungsträger frei, die über die elektrischen Kontakte in einem äußeren Stromkreis genutzt werden können. In dieser Weise vorbehandelte Halbleiter werden als Solarzellen bezeichnet.
Unter dem Photovoltaikeffekt wird die Übertragung der Energie von Photonen (oder Quanten elektromagnetischer Strahlung) auf Elektronen in Materie verstanden. Die Photonenenergie wird dabei in potentielle und kinetische Energie von Elektronen umgewandelt. Das Elektron übernimmt dabei die gesamte Quantenenergie des Photons, die als das Produkt aus dem Planckschen Wirkungsquantum und der Photonenfrequenz definiert ist.
Der Photoeffekt wurde 1839 von Alexander Edmond Bequerel entdeckt. Im Verlauf eines Experimentes stellte er fest, dass zwischen zwei elektrolytischen Zellen ein lichtabhängiger Stromfluss entstand.
Neben der solarthermischen Wärmegewinnung stellt die photovoltaische Stromerzeugung eine weitere Form der direkten Nutzung solarer Strahlungsenergie dar. Im Unterschied zur Solarthermie wird hier solare Energie allerdings direkt in elektrischen Strom gewandelt. Die photovoltaische Stromerzeugung hat entscheidende Vorteile:
Kurz beschrieben setzt Licht in der Grenzschicht zwischen zwei unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien Ladungsträger frei. Im elektrischen Feld der Grenzschicht bewegen sich die negativ geladenen Teilchen (Elektronen) in Richtung Pluspol: es fliesst ein elektrischer Gleichstrom. Der elektrische Strom entsteht durch den Photoeffekt. Dieser wurde bereits 1839 von Becquerel entdeckt und 1954 von Bell Telephone als Solarzellenprinzip praktisch angewendet. Dieser Prozess erfolgt in einem Halbleiter, der sowohl negative (Elektronen) als auch positive (Löcher) Ladungsträger enthält. Das Prinzip des Photoeffektes beruht nun darauf, dass durch Bestrahlung mit Licht, genauer durch Absorption von Licht, zusätzliche Ladungsträger entstehen, indem freie Elektronen und Löcher erzeugt werden. Dadurch bildet sich eine elektrische Spannung. Um die entstandenen freien Ladungsträger zu trennen, ist eine bestimmte Struktur der Halbleiteranordnung notwendig. Diese enthält einen pn-Übergang, das heisst, einen Bereich, in dem ein Gebiet mit Elektronenüberschuss mit einer Zone mit Löcherüberschuss zusammenstößt. So grenzt bei einer Silizium-Halbleiterstruktur ein mit Phosphor dotiertes n-Gebiet an eine p-Schicht, die mit Bor dotiert ist. Wird eine solche Zone mit Licht bestrahlt, entsteht am pn-Übergang ein elektrisches Feld (die Raumladungszone). In der n- und in der p-leitenden Zone werden durch Lichtbeschuss Elektronen aus dem Atomverband herausgerissen, wodurch eine analoge Menge von Löchern entsteht. Um das Ladungsgewicht wieder herzustellen, diffundieren so erzeugte freie Elektronen aus dem p-Gebiet in die n-Zone und umgekehrt Löcher aus dem n-Gebiet in den p-Bereich. Es bildet sich ein Überschuss von Elektronen im n-Gebiet und ein solcher von Löchern im p-Bereich. An den Metallkontakten entsteht eine Spannung mit einer Polarität, die dem inneren Feld entgegengesetzt ist. Wird ein Stromkreis mit einem Verbraucher an die äusseren Kontakte gelegt, fließt Gleichstrom. Beim Schließen des Stromkreislaufs fließen die Elektronen über den Leiter zurück und vereinigen sich wieder mit den Löchern. Lichteinwirkung führt erneut zum Abtrennen von Elektronen aus dem Atomverband, gleichzeitig zum Entstehen neuer Löcher, und der Prozess beginnt im Sinne eines Kreislaufs aufs Neue.
PNOCT – Normal Operating Cell Temperature. Diese Bezeichnung beschreibt die Leistung einer PV-Zelle/Moduls bei normaler Betriebstemperatur.
Die bei der Kristallisation herrschenden Bedingungen lassen das Silizium in einem Siliziumblock erstarren, der aus mehreren kleineren Kristallen verschiedener Größe und Orientierung besteht und als Ganzes keine vollständig regelmäßige Anordnung der Atome aufweist.
Multikristalline Solarzelle
Polysilizium, oft auch als multikristallines Silizium bezeichnet, erhält man, indem es zu grossen Blöcken gegossen wird. Diese Blöcke werden zu Scheiben geschnitten und mit Dicken von etwa 300 bis 500 µm weiter verarbeitet.
Unter dem Potenzialausgleich in Verbindung mit Photovoltaikanlagen versteht man die Verbindung aller elektrisch leitenden Gehäuseteile (Wechselrichter etc.) und Installationseinrichtungen (Solarmodulrahmen, Montagesystem) mit dem Gebäudepotenzialausgleich. Der Potenzialausgleich ist handwerklich sauber auszuführen, um spätere Schäden durch Überspannungen zu vermeiden.
Primärenergie ist die Rohenergie, also der Energiegehalt von Energieträgern, der noch keiner Umwandlung unterworfen ist, z. B. fossile Brennstoffe wie Stein- und Braunkohle, Erdöl und -gas, Kernbrennstoffe. Unter Primärenergieträgern werden damit Stoffe verstanden, die noch keiner technischen Umwandlung unterworfen wurden und aus denen direkt oder durch eine oder mehrere Umwandlungen Sekundärenergieträger gewonnen werden können.
PV ist die übliche Abkürzung für Photovoltaik.
Ein Pyranometer ist ein Sensor zum Messen der Bestrahlungsstärke der Sonne.
Aus Quarzsand wird durch Reduktion metallurgisches Silizium gewonnen. Es weist Reinheiten von bis zu 99 Prozent auf.
Das chemische Element Silizium ist als zweithäufigstes Element der Erdkruste in Form von Siliziumdioxid buchstäblich wie „Sand am Meer“ vorhanden. Als erster Ausgangsstoff für die Siliziumwirtschaft wird das Rohsilizium aus dem in Form von Quarz gewonnenen Siliziumdioxid hergestellt.
Roll-to-roll bezeichnet ein Durchlaufverfahren der Dünnschichttechnologie, bei dem das Trägermaterial von einer Rolle abgewickelt wird, die einzelnen Bearbeitungsschritte am laufenden Band passiert und am Ende des Prozesses auf einer zweiten Rolle aufgewickelt wird.
Dalla sabbia di quarzo si ottiene il silicio metallurgico mediante riduzione. Presenta purezze fino al 99 per cento.
Die Scheinleistung, auch Anschlusswert oder Anschlussleistung, kennzeichnet die elektrische Leistung, die einem Verbraucher zugeführt wird. Scheinleistung ergibt sich aus Wirkleistung und Blindleistung.
Ein Schrägdach wird auch Steildach genannt und ist mit vielfältigen Dacheindeckungen versehen. Die Dachneigung dient der sicheren Abführung von Regenwasser. Unverschattete Schrägdächer, die mit ihrer Fläche nach Südwest bis Südost weisen, sind sehr gut zur photovoltaischen Stromerzeugung geeignet.
Das Schwachlichtverhalten beschreibt die Leistung einer Photovoltaik-Zelle bei schwacher Einstrahlung wie zum Beispiel bei bewölktem Himmel.
Beim selektiven Emitter wird nur unter dem Vorderseitengrid selektiv eine höhere Dotierung hergestellt. Gegenüber einem homogenen Emitter wird somit der Kontaktwiderstand verbessert und gleichzeitig die spektrale Empfindlichkeit, insbesondere im blauen Spektralbereich, erhöht sowie der Wirkungsgrad der Solarzelle gesteigert.
Diese sind teilweise lichtdurchlässig, zu einem gewissen Grad durchsichtig. Semitransparente Solarmodule schützen vor Sonne und Einblick, lassen aber genügende Licht zur Beleuchtung durch.
Die Serienverschaltung findet bei der Herstellung grossflächiger Module in der Dünnschichttechnik Verwendung. Während des Herstellungsprozesses wird die noch grossflächige Solarzelle mit einem Laserstrahl in einzelne Streifen geschnitten. Eine Verbindung der Vorderseite einer Solarzelle mit der Rückseite der Nachbarzelle ergibt die Serienschaltung. Die Möglichkeit der integrierten Serienverschaltung ist neben der Materialersparnis ein Hauptvorteil der Dünnschichttechnik.
Silizium ist das zweithäufigste chemische Element der Erde, das aus dem Rohstoff Siliziumoxid (Sand) gewonnen wird und zu monokristallinem, multikristallinem und amorphem Silizium verarbeitet werden kann. Silizium ist ein Halbleiter, der für die Elektronikindustrie und die Photovoltaik eine wichtige Rolle spielt.
Als Smart Grid Ready werden Warmwasser-Wärmepumpen bezeichnet, die in ein intelligentes Stromnetz eingebunden werden können. Bei der Kombination von Photovoltaikanlage und Warmwasser-Wärmepumpe wird dafür ein Wechselrichter mit einem potenzialfreien Kontakt eingesetzt. Ausserhalb können die von uns angebotenen Warmwasser-Wärmepumpen zusammen mit der Photovoltaikanlage über ein intelligentes Energiemanagementsystem eingebunden werden. Ziel ist, möglichst viel Solarsstrom für die Warmwasserproduktion einzusetzen und im Wasserspeicher der Wärmepumpe zwisdchenzuspeichern. Damit wir der Eigenverbrauch des günstigen und umweltfreundlichen Solarstroms effektiv erhöht.
Man unterscheidet zwischen ein- und zweiachsigen Solar Trackern (engl. Verfolger). Bei der einachsigen Anlage folgt das Modulfeld dem Sonnenstand nur horizontal oder vertikal. Zweiachsige Tracker können beides und haben daher die höchste Energieausbeute.
Eine Solaranlage ist eine Anlage zur Umwandlung der Sonnenenergie in eine Nutzenergie. Es gibt thermische Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung
und Heizungsunterstützung. Photovoltaikanlagen sind Solaranlagen zur Stromerzeugung.
Die Atmosphäre ist für die solare Strahlung zum grössten Teil undurchlässig; nur im optischen Wellenlängenbereich (0,3 bis 5,0 µm) und im niederfrequenten Bereich (10-2 bis 102 m) kann die Strahlung die Atmosphäre passieren (so genanntes optisches Fenster der Atmosphäre). Von diesen beiden Bereichen ist für die Solarenergienutzung aus Leistungsgründen nur das optische Fenster von Bedeutung. Dieses Fenster umfasst den Bereich des sichtbaren Lichts von 0,38 bis 0,78 µm.
Generatoren „erzeugen“ Strom, das heißt, sie wandeln andere Energieformen in Elektroenergie um. Die Gesamtheit aller PV-Module einer Anlage wird als Solargenerator bezeichnet. Größere Anlagen sind oft in mehrere Teilgeneratoren untergliedert. Um höhere Leistungen zu realisieren, werden Solarmodule in Serie oder parallel geschalt. Das zusammengeschaltete System wird als Solargenerator bezeichnet, eine Reihe in Serie geschalteter Module als Strang (string).
Die Solarkonstante ist die Energiemenge, die pro Sekunde auf eine senkrecht zur Strahlung stehende Fläche in mittlerer Entfernung von der Sonne an der oberen Grenze der Erdatmosphäre trifft (Wert: 1,353 kW/m²).
Zum mechanischen Schutz und zur Witterungsbeständigkeit werden Solarzellen in Kunststoff oder Harz eingebettet und mit einer front- und rückseitigen Abdeckung versehen. Die damit erzielte mechanische und elektrische verschaltete Einheit wird als Solarmodul bezeichnet. Die frontseitige Abdeckung ist meist eine gehärtete Glasscheibe mit guter Lichtdurchlässigkeit. Die rückseitige Abdeckung wird häufig mit einem Folienverbund oder ebenfalls einer Glasscheibe realisiert. Solarmodule sind in gerahmter oder ungerahmter Ausführung erhältlich. Die Anschlussdose mit bereits angeschlossenen Solarkabeln und berührungssicheren Steckverbindern erleichtert die Installation.
In der Solarzelle wird Strahlungsenergie in elektrische Energie umgewandelt (siehe Photovoltaik). Eine einzelne Solarzelle z. B. auf Basis kristallinen Siliziums hat eine Arbeitsspannung von ca. 0,5 Volt und wird mit vielen weiteren Solarzellen zu einem Solarmodul elektrisch in Reihe geschaltet.
Um Solarzellen – gleiches gilt auch für Module – genau zu charakterisieren und miteinander vergleichbar zu machen, wird von standardisierten Messbedingungen ausgegangen. Diese werden mit STC (Standard test conditions) bezeichnet und betreffen folgende Bezugsgrößen: atmosphärische Massenzahl (AM 1,5), Bestrahlungsstärke (Snenn = 100 mW/cm² (1 kw/m²), Temperatur 25 °C. Ein Solarmodul wird durch seine elektrischen Kennlinien (z. B. Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom) charakterisiert.
Die Wichtigsten Kenngrössen für Solarzellen und Module sind:
Diese Kennzahlen können den Datenblättern der Module entnommen werden.
Die Zellenleistung wird durch folgende Parameter bestimmt:
Das derzeit am häufigsten eingesetzte Material für Solarzellen ist mono- oder polykristallines Silizium. Damit gibt es mono- und polykristalline Siliziumsolarzellen. Mitte der 70er Jahre kam amorphes Silizium als Material für die Photovoltaik auf. Neben Einschichtsolarzellen sind derzeit auch Tandemsolarzellen in der Entwicklung, speziell bei Konfigurationen auf Basis von amorphem Silizium und amorphen Silizium-Legierungen mit Kohlenstoff und Germanium. Hierbei werden mehrere Zellen mit unterschiedlichen Energielücken und mit transparenten Kontakten auf beiden Seiten in einer Schichtfolge übereinander angeordnet. Ein anderes Konzept verfolgt die MIS-Inversionsschicht-Solarzelle (Metal-Insulator-Semiconductor). Ihren Namen hat diese Solarzelle von der Auswirkung einer Schicht ortsfester positiver Ladungen an der Oberfläche einer p-dotierten Schicht. Man spricht von einer Inversionsschicht, da sich der oberflächennahe Teil der p-Schicht aufgrund des von den ortsfesten Ladungen an der Oberfläche ausgehenden elektrischen Felds praktisch wie eine n-Schicht verhält, also quasi invertiert ist. Der Vorteil dieser Zellen besteht darin, dass sie sich in nur sechs Arbeitsschritten bei relativ niederen Temperaturen herstellen lassen, während konventionelle mono- und polykristalline Zellen bis zu 17 einzelne Arbeitsgänge erfordern. Konzentratorzellen stellen eine weitere Alternative dar. Derartige Zellen werden mit erhöhter Lichtintensität betrieben. Zur Strahlungskonzentration kommen Spiegel- und Liniensysteme zum Einsatz. Um hohe Energieausbeuten zu erreichen, müssen solche Konzentratorsysteme der Sonne nachgeführt werden. Der bei erhöhter Strahlungskonzentration stärker ins Gewicht fallende Serienwiderstand stellt hier ein Problem dar. Aus diesem Grund müssen Konzentratorzellen besonders hoch dotiert und mit besonders verlustarmen Kontakten versehen werden.
Elektromagnetische Energie, die von der Sonne auf die Erde eingestrahlt wird. An der gesamten auf der Erde umgesetzten Energie hat die Sonnenenergie einen Anteil von 99,9 Prozent. Die von der Sonne auf die Erde eingestrahlte Energie wird innerhalb der Atmosphäre geschwächt und teilweise in andere Energieformen (z. B. Wind, Wasserkraft, Biomasse) umgewandelt.
Die Solarstrahlung trifft mit einer Leistung von 1.367 Watt/m² auf die äussere Erdatmosphäre. Aufgrund der Streuung und Absorption kann aber nur ein Teil – im besten Fall 1.060 Watt/m² – auf der Erde genutzt werden. Für Vergleiche gilt die Referenzstrahlung an einem sonnigen Tag von 1.000 Watt/m². Das solare Angebot ist standortabhängig.
Spannung ist die Ursache für den elektrischen Stromfluss. Während die Nennspannung die Spannung unter statischen Normbedingungen (in der Photovoltaik die STC) darstellt, gibt die Betriebsspannung einen momentanen Wert im realen Betrieb an. Durch die in Serie geschalteten Zellen und Module können in PV-Anlagen bis zu 1000 V erreicht werden.
Testbedingungen – auch kurz: STC (engl.: Standard Test Conditions) – stellen die Rahmenbedingungen dar, unter denen die Leistung eines Solarmoduls im Labor gemessen und angegeben wird. Konstante Grössen bei der Messung sind: Bestrahlungsstärke von 1000 W/m2; Spektrum des Lichts nach Durchgang durch die 1,5-fache Dicke der Atmosphäre (AM1,5); Temperatur der Solarzelle von 25° C.
Die Dünnschichttechnik ermöglicht es, die photovoltaisch aktive Schicht nicht als eine einzige Solarzelle aufzubauen, sondern mehrere extrem dünne Teilsolarzellen übereinander zu schichten. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad der dünneren Einzelzellen, bei a-Si-Stapelzellen verringert sich der Alterungseffekt. Darüber hinaus können die Teilsolarzellen spektral angepasst werden, so dass jede der Zellen unterschiedliche Bereiche der Sonnenstrahlung besonders effektiv umwandeln kann.
Mehrere Solarmodule werden in Stränge hintereinandergeschaltet, um so den richtigen Spannungsbereich für den Anschluss an den Wechselrichter zu erreichen. Mehrere Stränge können an einen Wechselrichter oder separaten Generatoranschlusskasten angeschlossen werden.
Der Systemnutzungsgrad einer Photovoltaikanlage beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems, d.h. er stellt dar, wie viel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt wurde. Berücksichtigt wird dabei das Verhältnis von Solarertrag zur Strahlungsenergie: Zur Bewertung werden die eingesetzte und die nutzbare Energie des gesamten Solarsystems einschliesslich aller Verluste, die u.a. durch die Umwandlung im Wechselrichter
oder durch Leitungsverluste entstehen, hinzugezogen. Systemnutzungsgrade werden immer über einen längeren Zeitraum (mehrere Monate oder ein Jahr) betrachtet und dienen vorrangig der energetischen Bewertung einer Anlage.
Sul telaio vengono installati i moduli solari. I telai utilizzati variano a seconda del tipo di edificio. Ad esempio i moduli possono essere montati su supporti, o paralleli al tetto. Telai ancora diversi si utilizzano per gli impianti in campo aperto.
Sowohl die Spannung als auch der Strom und somit auch die Leistung eines Solarmoduls sind abhängig von der Betriebstemperatur der Solarzelle. Der Temperaturkoeffizient gibt an, in welchem Masse sich die jeweilige Grösse mit der Temperatur verändert. Die Spannung einer Solarzelle hat beispielsweise einen negativen Temperaturkoeffizient und sinkt damit bei steigender Temperatur. Der Strom hingegen steigt geringfügig an (kleiner positiver Temperaturkoeffizient).
Insgesamt besitzt die Leistung einer Solarzelle bzw. eines Solarmoduls einen negativen Temperaturkoeffizienten. Je niedriger der Betrag dieses Temperaturkoeffizienten des Solarmoduls ist, umso weniger stark fällt die Leistung des Solargenerators bei Hitze im Sommer ab.
Wechselrichter für Photovoltaikanlagen formen den Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um. Um die Spannung an das Netzniveau anzupassen, arbeiten viele Wechselrichter mit einem internen Transformator (Trafo). Es ist aber auch möglich, einen Wechselrichter ohne Trafo zu betreiben. Diese trafolosen Geräte haben einen höheren Wirkungsgrad und erwirtschaften daher in der Regel einen höheren Ertrag.
Einspeisevergütung
Eine Teilverschattung des Solargenerators hat starke Auswirkungen auf den Ertrag. Daher müssen die Solarmodule möglichst zu jeder Tageszeit unverschattet bleiben. Der Netzbetrieber ist verpflichtet den Solarstrom abzunehmen und zu vergüten.
Die Photovoltaikanlage sollte man auf jeden Fall in die bestehende Gebäudeversicherung mit aufnehmen oder hierfür eine spezielle Solarversicherung
abschliessen. Als zusätzliche Absicherung bieten manche Versicherungen eine Ertragsausfallversicherung für Stillstandszeiten der Anlage an. Hier sind die Bedingungen genau zu studieren. In jedem Fall empfiehlt es sich, die Photovoltaikanlage in die Haftpflichtversicherung mit aufnehmen zu lassen.
Elektrische Einheit für Spannung (Watt, Ampere)
Wafer sind dünne runde oder quadratische Siliziumscheiben mit einer typischen Dicke von 180 bis 300 Mikrometer (μm). Sie bilden die Grundlage für die Herstellung von Solarzellen. Dabei werden zwei Typen von Wafern unterschieden: multikristalline (auch: polykristalline) und monokristalline Wafer. Die Herstellung erfolgt für beide Typen durch Sägen von entsprechenden Ingots. Aus den Wafern werden in mehreren nachfolgenden Bearbeitungsschritten
Solarzellen hergestellt, die für die Fertigung von Solarmodulen notwendig sind.
Warmwasser-Wärmepumpen erzeugen keine Heizungsenergie, sondern warmes Trinkwasser – das heisst Wasser, das zum Duschen, Spülen, Trinken und ähnlichem verwendet wird. Warmwasser-Wärmepumpen sind in der Regel Kompaktgeräte aus Wärmepumpe und integriertem Warmwassserspeicher. Da sie in Kombination zur bestehenden Heizungsanlage eingesetzt werden, kann die Heizung in der warmen Jahreszeit ganz ausgeschaltet werden. Die von uns angebotenen Warmwasser-Wärmepumpen werden im Keller einfach aufgestellt und nutzen die Luft als Engeriequelle. Eine Raumtemperatur von 6° C ist ausreichend; der Aufstellraum wir etwas gekühlt und entfeuchtet.
Wie viel warmes Wasser ein Haushalt verbraucht, hängt von der Anzahl der Bewohner, ihrem Nutzverhalten und der sanitären Ausstattung ab. Eine Person braucht pro Tag zwischen 20 und 60 Liter Warmwasser mit einer üblichen Nutzertemperatur von etwa 40°C. Das entspricht ca. 25 Liter Warmwasser mit einer Bevorratungstemparatur von 60°C pro Person und Tag. Für den Gebrauch wird kaltes Wasser zugemischt.
Elektrische Einheit für Leistung (Volt, Ampere)
Bei einem Inselwechselrichter handelt es sich um einen Wechselrichter für ein Inselsystem. Der Wechselrichter in einem Inselsystem hat die Aufgabe, den Anschluss von Wechselstromverbrauchern zu ermöglichen und eine stabile Wechselspannung vorzugeben und zu erhalten. Diese Aufgabe kann der Inselwechselrichter meist nur unter Einbeziehung von Speicherelementen (z. B. Batteriespeicher) im Inselsystem bewältigen.
Der Netzwechselrichter wandelt den vom Solargenerator produzierten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, damit er in ein vorgegebenes Netz eingespeist werden kann. Wichtige Grössen bei Netzwechselrichtern sind ihr Wirkungsgrad und ihre Zuverlässigkeit. Generell kann der Solargenerator in der Leistung um 5 bis maximal 15 % höher ausgelegt werden als die AC-Ausgangsleistung des Wechselrichters. Für eine optimale Auslegung verwenden Sie bitte den jeweiligen Konfigurator des Wechselrichter-Herstellers und halten Sie Rücksprache mit Ihrem Installateur.
Einheit für Wattstunde. 1000 Wattstunden (Wh) entsprechen einer Kilowattstunde (kWh).
Die Wirkleistung ist die nutzbare Leistung, mit der sich Maschinen antreiben, Lampen zum Leuchten bringen oder Heizstrahler betreiben lassen. Der intergrund: Jeder Verbraucher hat einen ohmschen Widerstand, der im Betrieb seine aufgenommene Leistung vollständig in Wärme umwandelt. Hat ein Verbraucher neben dem ohmschen Widerstand auch Spulen und Kondensatoren, dann entsteht zwischen Strom und Spannung eine zeitliche Verschiebung, die auch Phasenverschiebung genannt wird. Neben der Wirkleistung ist deshalb auch eine Blindleistung vorhanden. Die Wirkleistung wird in der Einheit Watt (W) angegeben. Bei Gleichspannung ist die Wirkleistung gleich der Scheinleistung.
Der Wirkungsgrad gibt die Effektivität der Energieumwandlung wieder. Wirkungsgrade von Solarmodulen liegen typischerweise bei 11 bis 21 %, d. h. 11 bis 21 % der eingestrahlten Sonnenenergie wird in elektrische Energie umgewandelt. Bei Wechselrichtern liegen die Wirkungsgrade bei Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom bei 92 bis 98 % (vgl. Europäischer Wirkungsgrad von Wechselrichtern).
Einheit für Wattpeak. 1000 Wattpeak (Wp) entsprechen einem Kilowattpeak (kWp)
Solarzelle