Photovoltaik (PV)

Begriffe

Air Mass     Air Mass in Zusammenhang mit Photovoltaik:
Das Spektrum der Solarstrahlung ist abhängig von dieser Weglänge des Lichts, und entsprechenden Längenmaßen sind entsprechende Spektren und Strahlungsleistungen zugeordnet.
Ein schräger Einfall des Sonnenlichts bedeutet eine Abschwächung der Strahlungsleistung und eine Änderung des Spektrums. Für vergleichende Messungen wurden verschiedene Spektren und Strahlungsleistungen definiert. AM 0 ist das Spektrum außerhalb der Atmosphäre (extraterrestrisches Spektrum) im Weltraum, die Strahlungsleistung beträgt dort 1367 W/m 2 (Solarkonstante). AM 1 ist das Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche fallenden Sonnenstrahlen, d. h. die Sonne muss dafür genau im Zenit stehen und die Strahlen legen damit den kürzesten Weg auf die Erdoberfläche zurück. Für AM 1,5 ergibt sich ein Zenitwinkel von etwa 48,2°. Bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m², aus diesem Grunde wurde AM 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen eingeführt. Das Spektrum AM 1,5 ist in der Norm IEC 904-3 (1989) Teil III festgehalten.
Für Berlin ist zur Wintersonnenwende mittags der Zenitwinkel 76° und damit gilt hier AM 4,13. Für die Sommersonnenwende und bei Sonnenhöchststand ist der Zenitwinkel ca. 29°, das entspricht AM 1,14.
Definiert man AM über den Höhenwinkel h der Sonne (Sonnenhöhe), so ergibt sich
mit h als Winkel zwischen der Horizontalen am Beobachtungsort und der Solarstrahlung.

Amorph     Amorph, Dünnschicht oder CIC:
nennt man Module die eine wenige Mikrometer dünne chemische Schicht zwischen 2 Glasplatten haben.  Fälschlicherweise sagt man dass diese Module bei diffusem Licht mehr Ertrag bringen. Das stimmt aber leider nur pro kwp und nicht bei der Fläche. Amorphe Module besitzen nur einen Wirkungsgrad von 8 - 10%, dadurch entsteht eine mind. 25 - 40% größere Fläche pro kwp.

Aufständerung     Es gibt verschiedene Gründe PV - Anlagen aufzuständern ( sprich Neigung oder Ausrichtung zu korrigieren ) Am häufigsten findet man Aufständerungen auf Flach, aber auch auf Ost oder Westdächern. Bei Westdächern denke ich ist der Kosten - Nutzen Effekt eher gering. Bei Flachdächern oder Dächern mit Neigungen unter 20° sollte man über die Möglichkeit nachdenken. Das Bild rechts ist ein Pultdach mit Neigung nach Westen. Durch die Aufständerung wurde eine Neigung von 30° mit Ausrichtung 165°. Es ist natürlich jede Neigung und jede Ausrichtung möglich.

Azimut     Azimut Winkel: arab. As - sumut  ( Die Wege )
Der Azimutwinkel ist schwer zu erklären, aber in der Photovoltaik ist bei einer Ausrichtung von 180° Süd der Azimut 0. Eine Ausrichtung nach 200° Süd - Südwest ist Azimut + 20° und eine Ausrichtung nach 160° Süd - Südost wäre Azimuth - 20°

Bypass - Diode:  In einer Photovoltaikanlage werden mehrere Module in einem String betrieben. Um im aktiven betrieb keine Schäden zu verursachen muss in jedem Modul eine Bypass oder Freilauf Diode vorhanden sein. Dies verhindert falls ein Modul mal verschattet ist oder ein anderes Problem auftaucht, dass Strom in das Modul zurückfließt. Durch die Diode wird die Verpolung verhindert und der Strom im String wird aufrechterhalten.


Degradation     lat. degrado = herabsetzen
Gemeint ist die Degradation bei PV - Modulen. Was dem Kunden allgemein als Garantie verkauft wird ist eigentlich nur die Tatsache dass Photovoltaik Module innerhalb Ihrer Lebenszeit weniger Strom produzieren werden.

EEG     erneuerbare Energien Gesetz.  Das EEG regelt die Einspeisevergütungen zwischen EVU ( Energieversorger ) und dem Energieerzeuger. Hier werden Laufzeit, Ablauf und Höhe der Vergütung für alle regenerative Energien genau geregelt.  Irrtümlicherweise wird das EEG als staatliche Subvention angesehen, was überhaupt nicht der Fall ist. Ganz im Gegenteil. Der Staat verdient noch an den Arbeitsplätzen und dem Umsatz aus diesen Energien.

ENS     Eine Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordneten Schaltorganen (ENS) ist eine automatische Freischaltstelle für kleine Stromerzeugungsanlagen (bis 30kWp).
Nach dem Entwurf der DIN VDE0126-2005 kann bei kleinen Stromerzeugungsanlagen, die in das öffentliche Niederspannungsnetz einspeisen, auf die bisher vorgeschriebene, jederzeit dem Energieversorgungsunternehmen zugängliche Freischalteinrichtung verzichtet werden, wenn diese über eine ENS verfügen.
Bei der ENS handelt es sich um eine Sicherheitseinrichtung. Entsteht bei der Abtrennung eines Teilnetzes ein ungewolltes Inselnetz, wird dies erkannt und der Erzeuger wird vom Netz getrennt.
Es werden die Spannung, Frequenz und die Impedanz des Netzes überwacht. Die Inselbildung wird entweder an einem Sprung der Netzimpedanz oder durch das Überschreiten von Frequenz- oder Spannungsgrenzwerten erkannt. Bei einphasigen Wechselrichtern kann die Spannungsüberwachung auch dreiphasig ausgeführt werden. Dann entfällt die Impedanzüberwachung. Bei trafolosen Wechselrichtern ist zusätzlich noch eine Isolationsüberwachung und ein allstromsensitiver Fehlerstromschutzschalter vorgeschrieben.
Das eigentliche Besondere an der ENS ist, dass sie redundant ausgeführt ist. Das bedeutet, daß die Überwachungseinrichtungen zweifach aufgebaut sind. Die Wahrscheinlichkeit, daß beide (unabhängigen) Überwachungssysteme ausfallen, ist sehr gering. Deshalb kann bei Anlagen mit ENS auf eine dem Energieversorgungsunternehmen zugängliche Freischalteinrichtung, und die jährliche Überprüfung der Freischalteinrichtung verzichtet werden.
Erarbeitet wurden die Anforderungen an eine ENS von der Berufsgenossenschaft (BG) für Feinmechanik und Elektrotechnik in Koeln, zusammen mit der VDEW-Projektgruppe "TAB für Kleinkraftwerke".
Die ENS und damit der Entwurf der DIN VDE0126-2005 wird von den deutschen Energieversorgungsunternehmen anerkannt und umgesetzt. Eine Übernahme in das europäische Normenwerk ist aber derzeit unwahrscheinlich.

EVU     Als EVU bezeichnet man das EnergieVersorgungsUnternehmen, der Ihnen den Strom abnimmt. Das EEG geht davon aus, dass der Netzbetreiber Ihrer Stadt dafür zuständig ist.

Fassadenanlage     Als Fassadenanlage bezeichnet man Anlagen die Senkrecht am Gebäude angebracht sind. Meist sind dies amorphe oder Dünnschichtmodule, weil diese auch Rahmenlos zu bekommen sind und das Erscheinungsbild zusammen mit den Fenstern einheitlicher wirkt. Im übrigen sind durch die geringeren Erträge die Vergütungen ( + 5 €Cent pro kwh ) etwas höher.

Flashliste     Wenn Sie eine Photovoltaikanlage kaufen, sollten Sie eine so genannte Flashliste bekommen. Hier drauf sind die Leistungsdaten Ihrer Module lt. STC eingetragen. Wichtig wird das Ganze bei größeren Anlagen mit mehreren Wechselrichtern oder String Wechselrichtern. Falls das bei Ihnen zutrifft, sollten Sie darauf bestehen und die Module nach Leistung sortieren lassen. Das schwächste Modul gibt pro String oder WR die Leistung vor. Bei Sortierung können also ein paar Prozent Mehrleistung für Sie raus springen.

Generator     Photovoltaik: Lat. : Erzeuger
Normalerweise wandelt ein Generator mechanische Energie in elektrische um. Aber auch eine Solarstromanlage auch Photovoltaik oder Fotovoltaikanlage genannt wird als Generator bezeichnet. Ein Modul besteht aus vielen Zellen, und ein Generator aus mehreren hintereinander geschalteten Module. Es wir dann als PV - Generator bezeichnet. Er wandelt Sonnenenergie in elektrische Energie um.

Globalstrahlung     nennt man direkte oder indirekte Sonneneinstrahlung auf eine horizontale Fläche der Erde

Hot Spot     Durch Verschattung einzelner Zellen oder Module könnten diese zu stark erhitzen und zerstört werden. Dies wird durch parallel verschaltete Bypass oder Freilaufdioden verhindert. Zellen können sich bei einer Verschattung wie ein ohmscher Widerstand verhalten und die Zellen zerstören.

Inselanlage     Als Inselanlage bezeichnet man PV - Anlagen die nich an ein öffentliches Netz angeschlossen sind. Meist wird der produzierte Strom in Akkus ( Akkumulatoren ) gespeichert. Bisher macht eine Inselanlage wirklich nur Sinn wenn kein Netz vorhanden ist. das speichern in Akkus ist noch aufwändig und kostenintensiv.

kWp     Wp bzw. kWp ist die Maßeinheit für die "Spitzenleistung" aus dem engl. ( kilo - ) Watt - peak ( peak = Spitze ).
Speziell in der Photovoltaik ist dies als Maßeinheit für die genormte Leistung (Nennleistung) einer Solarzelle oder eines Solarmoduls gebräuchlich. Entgegen der herkömmlichen Meinung handelt es sich dabei nicht um die Leistung der Zelle oder des Moduls bei höchster Sonneneinstrahlung. Der auf dem Modul angegebene Wert bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die dem Alltagsbetrieb nicht direkt entsprechen. Die Testbedingungen dienen zur Normierung und zum Vergleich verschiedener Solarzellen oder Solarmodule. Die elektrischen Werte der Bauteile unter diesen Bedingungen werden in den Datenblättern angegeben. Es wird bei 25 °C Modultemperatur und 1000 W/m² Bestrahlungsstärke ( STC - Bedingungen, STC steht für Standard - Test - Conditions ) gemessen. Die Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² kommt in Mitteleuropa über ein Jahr gesehen nicht sehr häufig vor ( je weiter südlich, desto häufiger ). Im normalen Betrieb haben Solarmodule bzw. die Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine wesentlich höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25 °C und damit auch einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad.

Laminat     nennt man die vergossene Rückseite bei Modulen: Sie verhindert dass Feuchtigkeit oder Staub in die Zellen eindringen kann. Man verwendet in der Regel EVA oder Tedlar als Werkstoff.

Monokristallin  Einkristall     Ein Einkristall ist ein Kristall, dessen Bausteine (Atome, Ionen oder Moleküle) ein einheitliches, homogenes Kristallgitter bilden. Dies unterscheidet Einkristalle von polykristallinen Aggregaten, verzwillingten Kristallen oder amorphen Substanzen.
Die Kristallstrukturanalyse zur Aufklärung von Molekülstrukturen ist heute eine Standardmethode der Chemie und der Biochemie. Hierfür ist jedoch die Kristallisation der Moleküle Voraussetzung, was insbesondere bei biologischen Molekülen sehr schwierig sein kann.
Idealerweise wird die Untersuchung an einem Einkristall durchgeführt. Manchmal ist dies unmöglich, da nicht genügend große Einkristalle einer Substanz zur Verfügung stehen. Heutzutage ist es zwar möglich selbst das Beugungsmuster von Kristallpulvern im Rahmen einer Kristallstrukturanalyse auszuwerten, allerdings geht hierbei durch Überlagerung von Beugungsmaxima Information verloren, sodass die Ergebnisse von geringerer Qualität sind. Doch selbst aufwändig gezüchtete Einkristalle besitzen noch Gitterfehler.

Multi String     sind Wechselrichter die für jeden String einen eigenen MPP Tracking ( Maximum Power Point ) Damit ist es möglich unterschiedlich große Strings zu betreiben. Jeder String arbeitet dank MPP immer im optimalen Arbeitspunkt. Multistring eignen sich hervorragend zum Sortieren von Modulen, oder bei Verschattungsproblemen.

MPP     Maximum Power Point:
Der Maximum Power Point ist der Punkt des Strom - Spannungs - Diagramms einer Solarzelle, an dem die größte Leistung entnommen werden kann, d.h. der Punkt, an welchem das Produkt von Strom und Spannung sein Maximum hat. Er ist nicht konstant und differiert in einem Intervall, welches von der Bestrahlungsstärke und dem Typ der Solarzellen abhängt.

Neigungswinkel     Als Neigungswinkel wird der Winkel bezeichnet in dem Module ( PV ) oder Kollektoren ( Thermik ) aufgestellt werden. Der Winkel kann je nach Breitengrad natürlich unterschiedlich sein. Bei uns in Deutschland geht man bei PV von einem optimalen Winkel von 30° von der Horizontalen gerechnet aus.

Nennleistung     Die Nennleistung ist die maximal mögliche Leistungsabgabe eines Moduls, bei senkrechter Bestrahlung der Oberfläche.
Das ganze wird nach STC berechnet.

Nachführung     Es gibt 2 Möglichkeiten eine Anlage nachzuführen. Ein oder Zweiachsig.  Bei Einachsig nachgeführten Anlagen handelt es sich meist um Fassadenanlagen die entweder vertikal oder horizontal der Sonne entgegenschauen. Funktionsprinzip wie eine Jalousie. bei Zweiachsig nachgeführten Anlagen handelt sich um Freilandanlagen mit 2,5 bis 5 kwp. Diese Tracker oder Mover wie sie genannt werden, passen nicht nur Neigung sondern auch die Ausrichtung der Sonne optimal an. Das bedeutet dass die Energieausbeute im Sommer oder Winter, am Morgen oder am Abend immer optimal ist. Großer Nachteil dieser Anlagen ist der große Schatten den diese Anlagen werfen können. Natürlich ist das abhängig von Uhr und Jahreszeit

Performance Ratio     ist das Verhältnis zwischen Nutz und Sollertrag.  Das Performance Ratio ist definiert als das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Ertrag der Photovoltaikanlage und dem theoretisch möglichen Energieertrag.

.
Silizium     Silizium ist eines der häufigsten Rohstoffe. 26% der Erdkruste bestehen daraus. Leider halt nicht in der gewünschten Reinheit wie dies in der Fotovoltaik oder Halbleiter Industrie benötigt wird.

Solarzelle     Eine Solarzelle besteht meist aus Silizium ( Einkristall oder Vielkristall ) Hier werden unter Lichteinstrahlung positive und negative Ladungsträger freigesetzt. ( Photoeffekt )und damit Gleichstrom erzeugt.

SolarModul     Ein Modul ist eine Zusammenschaltung mehrerer Zellen. Meist werden die Module in einem Rahmen hinter einer gehärteten Glasscheibe montiert und auf der Rückseite mit Kunstharz ( EVA ) vergossen. Auf der Rückseite ist dann noch eine Anschlussdose ( IP 65 geschützt gegen Staub und Strahlwasser ) die mit meist Multi Contakt Steckern und Bypassdioden ausgestattet sind

STC     Standart Test Conditions
Standart Test Bedingungen beziehen sich auf das Modul Datenblatt
Was eigentlich keiner weiß, ist dass in Deutschland diese Bedingungen so gut wie nie erreicht werden. Ihre Leistung bleibt also immer darunter. Es wird bei 25 °C Modultemperatur, 1000 W/m² Bestrahlungsstärke und einem Air Mass von 1,5 gemessen. Module werden vor Auslieferung mit diesen Bedingungen geblitzt, diese bekommen Sie dann in Form einer so genannten Flashliste mit den Modulen mitgeliefert. Bestehen Sie darauf.

String     engl. für Strang
String bezeichnet man mehrere in Reihe geschaltete Module.

Temperaturkoeffizient     Module werden nach STC bewertet. Nach STC liegt der Wert bei 25° C. Je wärmer es wird, umso schlechter ist die Effizenz, was eine geringere Stromernte bedeutet. Gute Module zeichnen sich durch einen besseren Temperaturkoeffizenten aus. Das soll heißen dass diese Module bei höheren Temperaturen eine bessere Ausbeute erzielen.

Total Area     Durch verschiedene Wirkungsgrade ergeben sich auch unterschiedliche Flächen. Nun kommt es darauf an ob Sie nun lieber möglichst viel Module auf Ihr Dach bekommen wollen, oder ob die Fläche keine Rolle spielt. Monokristalline Zellen haben einen Wirkungsgrad von bis 8% und Dünnschicht bis 16%. das bedeutet im Klartext dass Sie bei Dünnschicht bis das doppelte an Fläche benötigen.

Waver     Als so genannte Wafer bezeichnet man hauchdünne Siliziumscheiben für die Halbleiterelektronik. ( Bekannt aus der Chip - Produktion )  Wafer werden aber auch in der Photovoltaik Industrie als Zellen benutzt. Wafer können aus unterschiedlichem Material bestehen ( mono oder polykristallinen Silizium, Silizium Carbit, Gallium Arsenid, und auch Indium Phosphid. )

Wirkungsgrad (für Module)
Als Wirkungsgrad einer Photovoltaikzelle oder eines PV Moduls wird das Verhältnis zwischen abgegebener elektrischer Leistung und der Sonneneinstrahlung bezeichnet. Also das Verhältnis zwischen aufgenommener und abgegebener Leistung. Je niedriger der Wirkungsgrad umso größer die benötigte Fläche.

monokristallin     W = 13 - 17%    
polykristallin       W = 12 - 15%    
amorph              W =   5 -  8 %