Photovoltaik Module und Bypassdioden
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Questions and Answers

Was ist die Modulleistung eines teilverschatteten Moduls ohne Bypassdiode?

  • 67 W
  • 486 W
  • 236 W (correct)
  • 315 W

    • Das unverschattete Modul liefert eine Leistung von 315 W.

    False

    Nenne die drei Haupttypen von PV-Modulen.

    monokristalline, polykristalline, Dünnschichtmodule

    Die Modulleistung eines vollständig unverschatteten Moduls beträgt _____ W.

    <p>486</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Modultypen den entsprechenden Eigenschaften zu:

    <p>Monokristalline Module = Erkennen durch deutlich sichtbare Frontkontakte Polykristalline Module = Ähnlich wie monokristalline Module Dünnschichtmodule = Durchgängige, einheitlich gefärbte Fläche</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion haben Bypassdioden in einem Modul?

    <p>Verhindern die Bildung von Hotspots.</p> Signup and view all the answers

    Wie viel W beträgt die relative Modulleistung eines Module mit Bypassdioden bei 20 Zellen zu 50% verschattet?

    <p>64,8 %</p> Signup and view all the answers

    Was beeinflusst den realen Wirkungsgrad von PV-Modulen am stärksten?

    <p>Die Modultemperatur und Modulalterung</p> Signup and view all the answers

    Bypassdioden sind ausschließlich für unverschattete Module von Bedeutung.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Laborwirkungsgrade sind immer höher als die realen Wirkungsgrade von PV-Modulen.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Die Verwendung von Bypassdioden erhöht die Leistung des Moduls.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Das Modul ohne Bypassdiode hat eine relative Modulleistung von _____ %.

    <p>48,6</p> Signup and view all the answers

    Was passiert mit einer verschatteten Zelle in einem Modul ohne Bypassdiode?

    <p>Die Zelle erhitzt sich und kann beschädigt werden.</p> Signup and view all the answers

    Welche Temperatur wird bei den Standard-Testbedingungen für die Modulleistung angegeben?

    <p>25°C</p> Signup and view all the answers

    Bei Temperaturen unter 25°C kommt es im Modul zur ______.

    <p>Leistungssteigerung</p> Signup and view all the answers

    Bypassdioden schützen vor _____ von verschatteten Zellen.

    <p>Überhitzung</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen ist korrekt?

    <p>Die Herstellungskosten sollten reduziert werden.</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Begriffe ihrer Funktion zu:

    <p>Bypassdiode = Schutz vor Überhitzung Unverschattetes Modul = Maximale Modulleistung Verschattetes Modul = Kein Beitrag zur Modulleistung Zellstrings = Anordnung der Zellen im Modul</p> Signup and view all the answers

    Der KWp-Wert wird unter Standard-Testbedingungen ermittelt.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Zellstrings hat das unverschattete Modul laut Abbildung 3-29?

    <p>Drei Zellstrings</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie eine Einflussgröße auf den Wirkungsgrad von Silizium-basierten Zellen.

    <p>Modultemperatur oder Modulalterung</p> Signup and view all the answers

    Die Anzahl und Verschaltung der Bypassdioden ist für alle Module gleich.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was zeigt der linke Teil der Abbildung 3-29?

    <p>Ein unverschattetes Modul.</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Phänomene den entsprechenden Auswirkungen zu:

    <p>Temperatur kleiner 25°C = Leistungssteigerung Temperatur größer 25°C = Leistungsreduktion Modulalterung = Leistungsreduktion Laborbedingungen = Höherer Wirkungsgrad</p> Signup and view all the answers

    Welches Element ist der gebräuchlichste Halbleitergrundstoff?

    <p>Silizium</p> Signup and view all the answers

    Halbleitermaterialien haben bei der Umgebungstemperatur eine höhere Leitfähigkeit als Metalle.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was passiert bei der Absorption von Photonen im Halbleitermaterial?

    <p>Bindungen in der kristallinen Struktur werden aufgebrochen und Elektronen werden freigesetzt.</p> Signup and view all the answers

    Das kristalline Silizium hat einen _____ Aufbau.

    <p>kristallinen</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Begriffe mit ihren Definitionen zu:

    <p>Halbleiter = Material mit variierender elektrischer Leitfähigkeit Dotierung = Verunreinigung von Halbleitern mit Fremdatomen Photonen = Lichtteilchen, die Energie tragen Löcher = Fehlende Elektronen, die als positive Ladungen wirken</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Hauptziel der Dotierung von Halbleitern?

    <p>Die elektrischen Eigenschaften zu beeinflussen</p> Signup and view all the answers

    Die Beweglichkeit der Elektronen in Halbleitern steigt mit der Temperatur.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was sind Defektelektronen?

    <p>Defektelektronen sind Elektronen, die nach dem Aufbrechen von Bindungen in der kristallinen Struktur freigesetzt werden.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt der Eigenverbrauchsanteil?

    <p>Den Anteil der erzeugten PV-Energie, der direkt verbraucht oder zur Ladung des Batteriespeichers genutzt wird.</p> Signup and view all the answers

    Der Autarkiegrad steigt, wenn die Anlagen großzügig dimensioniert sind.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Welcher Faktor führt dazu, dass bei klein dimensionierten Anlagen ein höherer Eigenverbrauchsanteil erreicht wird?

    <p>Das Verbrauchsprofil liegt oft über dem Produktionsprofil.</p> Signup and view all the answers

    Der _______ beschreibt den Anteil des Stromverbrauchs, der durch PV-Energie oder Batteriespeicher versorgt wird.

    <p>Autarkiegrad</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Begriffe den richtigen Definitionen zu:

    <p>Eigenverbrauchsanteil = Anteil der erzeugten PV-Energie, die direkt genutzt wird. Autarkiegrad = Anteil des Stromverbrauchs, der durch eigene Energieversorgung gedeckt wird. Direktverbrauch = Produzierte Energie, die direkt von den Verbrauchern genutzt wird. Batterieladung = Energie, die vom Überschussangebot in den Speicher geht.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht mit überschüssig produzierter Energie bei großzügig dimensionierten Anlagen?

    <p>Sie wird ins öffentliche Netz eingespeist.</p> Signup and view all the answers

    Ein wolkenloser Tag führt zu einem niedrigeren Ladezustand des elektrischen Speichers.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Die nutzbare Speicherkapazität in dem Beispiel beträgt _______ kWh.

    <p>4</p> Signup and view all the answers

    Welcher Nutzen kann durch einen elektrischen Speicher mit 10 kWh genutzt werden?

    <p>Erhöhung des Autarkiegrades</p> Signup and view all the answers

    Die Verdopplung der PV-Leistung von 3 kWp auf 6 kWp führt zu einer 10%igen Steigerung des Autarkiegrades.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was beträgt der jährliche Strombedarf eines Haushalts im Beispiel, wenn eine 10 kWp PV-Anlage eingesetzt wird?

    <p>5 MWh</p> Signup and view all the answers

    Bei optimalen Bedingungen kann die Modulleistung von bifazialen Modulen um bis zu __% gesteigert werden.

    <p>25</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Anwendungsbereiche den bifazialen Modulen zu:

    <p>Vertikal aufgestellte Modulreihen = nutzen reflektierte Sonneneinstrahlung Glasfassaden = sind semitransparente Beschattungselemente Wintergärten = bieten zusätzlichen Platz für Solarmodule Freiflächenanlagen = sind in der Energielandschaft zunehmender Bedeutung</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die spezifische PV-Leistung eines Haushalts mit 5 MWh Strombedarf und 10 kWp PV-Anlage?

    <p>2,0 kWp/MWh</p> Signup and view all the answers

    Bifaziale Module sind nur für senkrecht aufgestellte Modulanordnungen geeignet.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Anlagen gewinnen an Bedeutung in der Energielandschaft laut den Studien?

    <p>Freiflächenanlagen</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Photovoltaik Einsatzbereiche, Markt- und wirtschaftliche Rahmenbedingungen

    • Photovoltaik (PV) wandelt Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um.
    • Die Technologie wurde bereits in den 1950ern entwickelt, galt aber lange als ineffizient und teuer.
    • Seit den 2010er Jahren entwickelte sich die PV-Technologie zu einem breiten Einsatzgebiet.
    • Der Preisverfall und die steigenden Produktionskapazitäten trugen zur Verbreitung der Technologie bei.
    • PV-Anlagen bestehen aus PV-Modulen, welche Sonnenlicht in Gleichstrom umwandeln.
    • Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, da die meisten Verbraucher Wechselstrom benötigen.
    • Überschüssiger Strom kann in Speichern gespeichert oder ins öffentliche Netz eingespeist werden.
    • Smart Meter erfassen sowohl die eingespeiste als auch die bezogene Energie.
    • Einstrahlungssensoren und Datenlogger dokumentieren Einstrahlungsdaten, Temperatur und die generierte Energiemenge, meist als 15-Minuten-Mittelwert.
    • Gebäudeautomatisierung und aktive Verbrauchssteuerung helfen, den selbst erzeugten Strom zu nutzen.

    Betreibermodelle, Netzeinspeisung und Inselbetrieb

    • PV-Anlagen können mit oder ohne Netzeinspeisung betrieben werden.
    • Bei Netzeinspeisung wird der Strom ins öffentliche Netz eingespeist.
    • Es gibt verschiedene Betreibermodelle, die meist von der Größe der Anlage abhängen.
    • Volleinspeisung: Der gesamte produzierte Strom wird ins Netz eingespeist ohne Eigenverbrauch.
    • Überschusseinspeisung: Der erzeugte Strom wird primär im Haushalt verbraucht, Überschussstrom wird ins Netz eingespeist.
    • Inselbetrieb: Die Anlage ist nicht mit dem öffentlichen Netz verbunden und dient der eigenversorgung.

    Rahmenbedingungen für die Entwicklung des PV-Marktes

    • Konkurrenzdruck durch Solarthermie, die in den 2010er Jahren abnahm.
    • Die PV-Technologie wurde zum wichtigsten Wachstumsmarkt innerhalb erneuerbarer Energien.
    • Die Moduleinkaufspreise haben sich seit 2011 mehr als halbiert.
    • Wirtschaftliche Herausforderungen für Hersteller in Europa aufgrund von Preisverfall und Überproduktion.

    Kostenstruktur am PV-Markt

    • Die Preise für Module sind seit 2011 stark gesunken.
    • Die Systempreise für Anlagen unterschiedlicher Leistung zeigen eine Kostendegression.

    Technologische Grundlagen

    • Solarzellen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um, basierend auf Halbleitereigenschaften.
    • Der primäre Halbleiter in Solarzellen ist Silizium.
    • Kristalline und polykristalline Solarzellen bestehen aus Siliziumkristallen.
    • Dotierung von Halbleitermaterialien (n-Typ und p-Typ) beeinflusst deren elektrische Eigenschaften.
    • Die Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie in Solarzellen führt zur Erzeugung von Elektronen-Loch-Paaren.

    Aufbau einer Solarzelle

    • Solarzellen basieren auf Halbleiterstrukturen mit Metallkontakten.
    • Diese Kontakte ermöglichen die optimale Ableitung von Ladungsträgern.

    Wechselwirkung Strahlung – Materie

    • Kristalline oder amorphe Halbleiter werden in Solarzellen verwendet. Die Leitfähigkeit steigt mit zunehmender Temperatur.
    • Silizium ist der wichtigste Halbleiter in Solarzellen, da es ein hochreines und kristallines Material ist.
    • Elektronen werden durch Absorption von Photonen in der kristallinen Struktur freigesetzt.

    Zellkennlinie

    • Die Zellspannung und der Zellstrom einer Solarzelle hängen von der Einstrahlung und der Temperatur ab.
    • Der MPP (Maximum Power Point) ist der Punkt maximaler Leistung für die Solarzelle.
    • Der Füllfaktor (FF) ist ein Maß für den Wirkungsgrad der Solarzelle.

    Von der Zelle zum Modul

    • Einzelne Solarzellen werden in Serie geschaltet, um die Spannung zu erhöhen.
      • Serienschaltung: Spannung addiert, Strom ist gleich.
    • Mehrere Strings werden parallel geschaltet, um den Strom zu erhöhen.
      • Parallelschaltung: Strom addiert, Spannung ist gleich.
    • Bypass-Dioden schützen die Anlage vor Teilverschattungen.

    Wirkungsgrad von Solarzellen

    • Der Wirkungsgrad wird unter Standard-Testbedingungen (STC) gemessen.
    • Die STC-Bedingungen beinhalten eine Standard-Einstrahlungsintensität von 1000 W/m² und eine Temperatur von 25°C.
    • Der Wirkungsgrad hängt von der Temperatur der Zelle ab. Bei steigender Temperatur sinkt der Wirkungsgrad.
    • Der Modulwirkungsgrad ist geringer als der Laborwirkungsgrad, da es Verluste bei der Herstellung und Montage gibt.

    Anlagenkomponenten

    • PV-Module
      • Monokristallin, polykristallin, Dünnschicht.
    • Wechselrichter
      • Wandeln Gleichstrom in Wechselstrom um.
    • Elektrische Speicher:
      • Speichern Überschussstrom.
      • Erhöhen den Eigenverbrauch und Autarkiegrad.

    Ertragsabschätzung für PV-Anlagen

    • Simulationsprogramme dienen zur Abschätzung des Ertrags von PV-Anlagen.
    • Faktoren wie Ausrichtung und Verschattung sind entscheidend für den Ertrag.

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    Prüfe dein Wissen über die Modulleistung von Photovoltaik-Modulen, insbesondere in Bezug auf teilverschattete Module und die Rolle von Bypassdioden. Beantworte Fragen zu den verschiedenen Modultypen und den Einflussfaktoren auf den Wirkungsgrad. Ideal für Studierende der erneuerbaren Energien oder Fachleute in der PV-Technologie.

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