update: 01. 05. 2018 HOME
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PHOTOVOLTAIK

Photovoltaik - Module

Der typische Spannungswert einer einzelnen Siliziumzelle liget etwa im Bereich von 0,5 bis 0,8 V. Daher werden in der Regel mehrere Solarzellen mittels Serienverschaltung verbunden, die entweder als Reihen- oder als Parallelschaltung angelegt ist. Die Parallelschaltung der Zellen erzeugt eine Addition des Stroms bei gleichbleibender Spannung. Die Reihenschaltung bewirkt eine Addition der Spannung bei gleichbleibendem Strom. Üblich sind kristalline Module mit 36, 72 oder 144 Zellen und Spannungswerten von 20 bis 70 V.

Degradation: (zeitlicher Leistungsverlust)


Alle Solarzellen verlieren in den ersten Stunden, in denen sie dem UV-Licht ausgesetzt sind, an Leistung. Kristalline Zellen verlieren weniger als 2 % Ihrer Leistung in den ersten 50 Betriebsstunden. Amorphe Solarzellen (häufig Dünnschichtsolarzellen) verlieren in den ersten 1000 Betriebstunden mehr Leistung als kristalline Zellen.


Langfristig reduziert sich die Leistung von kristallinen Zellen um  max. 0,5 % pro Jahr. (einige Fachleute haben in der Praxis konstante Leistungsdaten ermitteln können). Wir kalkulieren immer mit einer Degradation von 0,5 % pro Jahr.  Bei Dünnschichtsolarzellen liegen noch keine Langzeituntersuchungen vor. Hier ist man also auf Angaben der Hesteller angewiesen.



Leistungsdaten von PV-Modulen

Aus den Kennlinien (elektrische Eigenschaften eines Solarmoduls) wird ein Punkt maximaler Leistung (englisch: Maximum Power Point - MPP) ermittelt. Dieser Punkt auf der Kennlinie ist direkt abhängig von der Einstahlstärke des Sonnenlichtes und von der Modultermperatur. Über intelligente Regeleinheiten in den Wechselrichtern oder anderen Einheiten wird die Betriebsspannung eines Module (oder mehrerer zusammengeschalteter Module) immer so eingestellt, das eine maximale Leistung „geerntet“ werden kann. Um dieses möglichst optimal zu erreichen, ist die Verschaltung einer PV-Anlage entsprechend den Leistungsangaben aller Module sinnvoll auszulegen.

Grafik: www.photovoltaikwiki.com

Solarzelle

Bauarten

Montage von

PV-Modulen

Verkabelung

Verschattung

Verschaltung

Bild: © Rainer Sturm / PIXELIO

Werden mehrere Module in Reihe betrieben, so muss antiparallel zu jedem Modul eine Diode geschaltet werden. Der maximale Strom und die Sperrspannung der Diode müssen mindestens den Strom- und Spannungswerten eines Moduls gleichen. Gleichrichterdioden mit 3 Ampere/100 Volt sind üblich. Die Freilaufdiode ist so an den Anschlussklemmen jedes Moduls geschaltet, dass sie im normalen Betriebszustand (Modul liefert Strom) in Sperrrichtung gepolt ist (Kathode bzw. Ringmarkierung am positiven Pol des Moduls). Wenn das Modul durch Verschattung oder durch einen Defekt keinen Strom liefert, würden die nunmehr in Sperrrichtung betriebenen Photodioden einen String, der aus mehreren in Serie geschalteten Solarmodulen besteht, außer Betrieb nehmen. Überschreitet die Spannung der in Serie geschalteten funktionstüchtigen und bestrahlten Solarmodule die Sperrspannung des nicht bestrahlten Solarmoduls, kann dies sogar zur Zerstörung desselben führen. Da die anderen Zellen weiterhin Strom liefern, bildet sich an dieser Stelle eine Überhitzung, die bis hin zu einem Brand des Moduls führen kann. Dieser Effekt wird als Hot Spot bezeichnet. Durch die Freilaufdiode wird dies verhindert, der Strom kann durch die Freilaufdiode fließen. Ein String kann daher weiterhin – wenngleich auch geringere – elektrische Leistung liefern.

Die Freilauf- oder Bypass-Diode    

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Solarmodul

Technische Daten eines Solarmoduls werden für standardisierte Testbedingungen angegeben.

Gebräuchliche Abkürzungen für die Bezeichnungen sind:

Short Circuit (SC)                   ->  Kurzschluss
Open Circuit (OC)                   ->  Leerlauf
Maximum Power Point (MPP)  ->  Betriebspunkt maximaler Leistung

Die Kennwerte eines Solarmoduls sind:

   Leerlaufspannung U_{OC}
    Kurzschlussstrom I_{SC}
    Spannung im bestmöglichen Betriebspunkt U_{MPP}
    Strom im bestmöglichen Betriebspunkt I_{MPP}
    Leistung im bestmöglichen Betriebspunkt P_{MPP}
    Füllfaktor FF
    Koeffizient für die Leistungsänderung mit der Zelltemperatur
    Modulwirkungsgrad \eta


MPP

Degradation von PV-Modulen

Solarzelle Solarzelle Solarzelle Solarzelle

Bild: SMA Solar Technology AG

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