Solare Strahlung - Viessmann VITOVOLT serie Planungsanleitung

Grundlagen der Photovoltaik
Solarmodul
A Rahmen aus eloxiertem Aluminium
B Eisenarmes Deckglas
C Einbettung in EVA-Folie
EVA: Ethyl-Vinyl-Acetat
D Kristalline Siliziumzelle
E Untere EVA-Folie
F Rückseiten-Folie
Ein kristallines Photovoltaik-Standardmodul besteht aus mehreren
Solarzellen, die miteinander zu einzelnen Strängen verschaltet wer-
den. Bei der Reihenverschaltung wird der Frontkontakt einer Zelle
(Minuspol) jeweils mit dem rückseitigen Kontakt der folgenden Zelle
(Pluspol) verlötet. Dies erhöht die Spannung im Modul. Bei der Paral-
lelverschaltung erhöht sich die Stromstärke.
Mehrere Stränge werden gemeinsam mit einem Deckglas auf der Vor-
derseite und einer Tedlar ® -Folie auf der Rückseite bei Unterdruck in
EVA-Folie einlaminiert. Das Modul ist so über 20 Jahre vor mechani-
schen Beanspruchungen geschützt.

Solare Strahlung

Strom von der Sonne
Etwa ein Drittel des Primärenergieaufwandes fließt in Deutschland in
die Stromversorgung. Davon gehen rund zwei Drittel bei der Erzeu-
gung des Stroms in den zentralen Kraftwerken und bei der Verteilung
über das Stromnetz verloren.
Bei der Bereitstellung von elektrischer Energie entstehen in der Regel
hohe Umweltbelastungen. Es lohnt sich also ganz besonders, Strom
durch erneuerbare Energien wie Sonne, Wind, Wasserkraft und Bio-
masse zu erzeugen und die elektrische Energie verbrauchernah und
dezentral zu gewinnen.
Die Gewinnung elektrischen Stroms direkt aus Sonnenenergie ist eine
elegante und zuverlässige Möglichkeit.
Photovoltaikanlagen erzeugen Energie tagsüber, also genau dann,
wenn ein hoher Bedarf besteht.
Um in etwa die Strommenge zu produzieren, die dem mittleren Jah-
resverbrauch eines Bundesbürgers entspricht, sind ca. 10 m
zellenfläche erforderlich.
Solare Rahmendaten
Auf die Fläche der Bundesrepublik Deutschland trifft jährlich eine
Energiemenge, die etwa dem 80-fachen des Gesamt-Energiever-
brauchs entspricht. Rund die Hälfte davon erreicht die Erdoberfläche
als direkte Sonnenstrahlung, die andere Hälfte als diffuses Licht.
Jedes Jahr treffen so in der Summe etwa 950 bis 1200 kWh/m
eine horizontale Fläche. Photovoltaikanlagen wandeln davon über
10 % in elektrische Energie um, wobei rund zwei Drittel der Energie
im Sommer und ein Drittel im Winter „geerntet" werden. Unsere Sonne
ist somit ganzjährig nicht nur eine unerschöpfliche, sondern zudem
auch eine umweltfreundliche Energiequelle.
VITOVOLT
(Fortsetzung)
In der rückseitig montierten Anschlussdose werden die Querverbinder
der einzelnen Zellstränge zusammengeführt und an die Bypassdioden
angeschossen. Jeder Strang wird dabei durch eine Bypassdiode
abgesichert, um bei Beschattung einer einzelnen Zelle Schäden durch
eine Überhitzung (Hot-Spot) zu vermeiden. Dadurch wird zudem auch
die Minderleistung für dieses Modul begrenzt. Der Anschluss der
Module erfolgt mit berührungs- und verpolungssicheren Anschluss-
Steckern, die die Installation sicher und einfach gestalten. Die meisten
Module werden zur leichteren Installation und je nach Stabilitätsan-
forderungen mit einem Aluminiumrahmen versehen, wodurch Druck-
und Sogbelastungen bis 5400 Pa für Module möglich werden. Durch
die vielfältigen Möglichkeiten der Krafteinleitung bestehen bei der
Montage mehr Freiheiten und Spannungsbrüche des Glases sind
nahezu ausgeschlossen.
Degradation
Die alterungsbedingte Änderung von elektrischen Parametern eines
Halbleiters, hier des Wirkungsgrads, wird als Degradation bezeich-
net.
In der Photovoltaik liegt der Betrachtungszeitraum bei bis zu 25 Jah-
ren, in denen der Leistungsverlust eines modernen Photovoltaik-Stan-
dardmoduls bei etwa 10 bis 15 % (≤0,5 %/Jahr) liegt.
Verantwortlich für diesen Rückgang sind im Wesentlichen Rekombi-
nationseffekte durch die Photoreaktion, bei denen das Bor sein positiv
geladenes Loch verliert und sich in ein negativ geladenes Ion verwan-
delt. Dadurch wird Sauerstoff angezogen, welcher eine Verbindung
mit dem Bor und dem Silizium eingeht.
Degradation ist jedoch nicht generell mit Leistungsverlust gleichzu-
setzen. Dieser hat meistens einfachere Ursachen: Verschmutzte
Deckgläser, Zellabschattungen durch Ablagerungen und Moosbildung
speziell am Rahmenbereich, Teilabschattungen durch wachsende
Bepflanzung oder Browning (Vergilbung des polymeren Einbettung-
materials).
2
Solar-
2
auf
1
VIESMANN
5