Planen einer Photovoltaikanlage: alle Informationen und technischen Voraussetzungen für ein korrektes Projekt (Teil 1)

Eine Photovoltaikanlage besteht aus einer Reihe von Photovoltaik-Modulen (Paneele), elektrischen Komponenten (Kabeln) und Elektronik (Inverter). Die Module verwenden die einfallende Sonnenenergie, um sie in Strom umzuwandeln, mithilfe des
Photovoltaik- Effekts.
Eine Photovoltaikanlage hat das Ziel einer erheblichen Energieeinsparung für die bediente Struktur.
Die Verwendung dieser Technologie entsteht durch die Notwendigkeit der Kombination von:
• Kompatibilität mit architektonischen Anforderungen und Umweltschutz
• Vermeidung von Lärmbelästigung
• Einsparung von fossilen Brennstoffen
• Elektrizitätsproduktion ohne Schadstoffemissionen
In diesem Artikel werden wir unabdingbaren Anforderungen und Eigenschaften für die Planung einer Photovoltaikanlage veranschaulichen.

Scheinbare Position der Sonne

Da sich die Erde von Westen nach Osten um sich selbst dreht und wir diese Bewegung nicht wahrnehmen, haben wir den Eindruck, dass sich die Himmelskugel in die entgegengesetzte Richtung dreht, und zwar von Ost nach West, und alle Sterne einschließlich der Sonne mit sich zieht.
Aufgrund der Neigung der Erdachse gegenüber der Umlaufebene erscheint die Sonne, von Jahreszeit zu Jahreszeit, in unterschiedlichen Höhen am Horizont.
Dieser falsche Eindruck der die Vision von Welt und Himmel für Tausende von Jahren beeinflusst hat, ist jedoch so vorteilhaft, dass er noch heute verwendet wird, um auf einfache und intuitive Wiese zu bezeichnen, was im Himmel geschieht.

Solarstrahlung

Mit Solarstrahlung bezeichnet man die von der Sonne ausgehende Energiemenge, die von der Erdkruste absorbiert wird.

Solarstrahlung auf der Erde

Solarstrahlung auf der Erde

Solarstrahlung auf der Erde

 

Beim durchlaufen der Luftschichten erleidet die Solarstrahlung verschiede Effekte; ein Teil wird ins All reflektiert, ein anderer Teil wird in allen Richtungen gestreut, ein Teil wird absorbiert und ein Teil, der direkte Sonnenstrahlung gennant wird, erreicht die Erdoberfläche.

Installationsort

Die Dimensionierung der Photovoltaik-Anlage, die mit dem Stromnetz verbunden ist, wird nicht nur gemäß der wirtschaftlichen Verfügbarkeit ausgeführt, sondern unter Berücksichtigung folgender Aspekte:

• Verfügbarkeit von Bereichen, auf denen die Photovoltaik-Anlage installieret werden soll
• Verfügbarkeit von Solarenergie
• Morphologische Faktoren und Umweltfaktoren (Beschattung und Albedo)

Identifizierung der Bereiche, auf denen die Photovoltaikanlage installiert werden soll

Der Erste Schritt besteht darin, Bereiche zu identifizieren, auf denen die Photovoltaik-Module platziert werden sollen. Im Fall von Wohnanlagen werden diese normalerweise auf den Dachebenen positioniert. Wenn möglich wird eine in der Dachdeckung integrierte Installation bevorzugt. In diesem Fall sollte die nach SÜDEN ausgerichtete Ebene identifiziert werden.
Die optimale Belichtung ist die nach vollen SÜDEN; deshalb ist die höchste Produktivität bei einem Azimut von 0 Grad erreicht.
Darüber hinaus ist es notwendig, die optimale Neigung der Module in Bezug auf die horizontale Ebene zu identifizieren; dieser Wert wird als Neigungswinkel definiert.
Im Allgemeinen hat man die maximale Produktivität bei einem Neigungswert = Breitengrad -10°.

Zusätzlich bestrahlte Oberfläche

Um die Sonnenstrahlung richtig beurteilen zu können, ist es notwendig, die direkte und diffuse Sonnenstrahlung für jede Oberfläche des Gebäudes zu berechnen.

Azimut und Neigungswinkel

Azimut und Neigungswinkel

Verfügbarkeit von Solarenergie

Die Verfügbarkeit von Solarenergie für den Standort sollte auf Basis der monatlichen Durchschnittswerte der Sonnenstrahlung auf der horizontalen Ebene überprüft werden.

Durchschnittliche monatliche Photovoltaik-Produktion

Durchschnittliche monatliche Photovoltaik-Produktion

Morphologische Faktoren und Umweltfaktoren (Verschattung und Albedo)

Die abschirmende Wirkung, welche durch Volumen am Horizont erzeugt wird, wie z.B. durch natürliche Elemente (Hügel, Bäume) oder künstliche Elemente (Gebäude), verursachen die Reduktion der solaren Gewinne und die Amortisationszeit.

Klassifizierung von Photovoltaikanlagen

Folgend sind einige grundlegende Konzepte für die Gestaltung von Photovoltaikanlagen angezeigt:

• Photovoltaik-Module:

Vorrichtungen zur Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität

• Laderegler:

Einrichtung zum Schutz der Akkumulatoren (regelt die Ladung und Entladung derselben)

• Akkumulatoren:

Vorrichtungen zur Speicherung der Energie der Photovoltaikanlage, um sie dem Benutzer bereitzustellen, wenn die Module bei Mangel an Sonnenstrahlung nicht in der Lage sind, Energie zu erzeugen

• Wechselrichter:

Elektrisches Gerät, das den Gleichstrom, der von Modulen und/oder Akkumulatoren kommt, in konventionellen 220 Wechselstrom umwandel. Hinweis: Falls die zu versorgenden Geräte Gleichstrom-Geräte sind, ist diese Komponente nicht notwendig

• Schalttafel:

Für die Energieverteilung. Bei hohem Energieverbrauch oder in Abwesenheit der Versorgung mittels Photovoltaik-Module wird der Strom vom öffentlichen Netz entnommen. Überschüssige Solarenergie wird in das Netz eingespeist. Weiterhin sorgen Schalttafeln auch dafür, die Energiemenge zu messen, die die Photovoltaikanlage ans Netzwerk liefert

• Photovoltaikzelle:

Eine einzelne Photovoltaik-Zelle der Größe von ca. 10 x 10 cm bildet die Basis jeder Photovoltaikanlage.
Wir können verschiedene Arten von Photovoltaikanlagen haben: Mit dem Netzwerk verbundene Systeme (grid connected) und vom Netz isolierte Systeme (Standalone).

Verbundene Photovoltaikanlage

Verbundene Photovoltaikanlage

 

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