Meine Facharbeit- evtl. interessant für Anlagenplanung

  • Hallo!


    Ich habe Facharbeit über Photovoltaik geschrieben (bayerisches Gymnasium), und wäre froh, wenn das ganze eine weitere sinnvolle Verwendung findet.


    Am interessantesten ist wohl das Diagramm, in dem ich den Ertrag einer sehr poduktiven Anlage anhand des jeweiligen Sonnenstandes auf den Himmel aufteile. Daraus lässt sich der Einfluss von Verschattung abschätzen.

    Mod-Edit: zum Download


    Falls jemand gar gewerbliches Interesse daran hat, bitte ich darum, mich erst zu kontaktieren.

  • Saubere Sache Hans gefällt mir.


    Wenn du ne Bleibe dafür suchst, ab Morgen geht die neue Webseite online. Hier findet sich ein sauberer Ort um es vielen Menschen zugänglich zu machen. Kein Problem.

  • Danke für euer Lob!


    Die Note gibts erst in ein paar Wochen, aber ihr macht mich optimistisch :D


    Walter:
    Mich würds freuen, wenn du sie irgendwo reinstellen willst. Dann haben vielleicht andere auch was davon, und es war ja eine ganze Menge Arbeit, die nicht umsonst gewesen sein soll!


    Viele Grüße
    Hannss

  • @hannss


    Du schreibst auf Seite 8 deiner Facharbeit:


    "Die wichtigen elektrischen Kenngrößen einer Solarzelle wie die Leistung orientieren sich an den Standardtestbedingungen, also einem Sonnenstand von 48,19°, einer Modulneigung von 37°, einer Energiedichte von 669 W/m2 und einer Modultemperatur von 25°."



    Die STC kenne ich aber bei 1000 W/m²:


    "Standard Test Conditions, [(Abk. STC)] engl. für Standard Test Bedingungen. Messung der maximalen Nennleistung eines Solarmoduls unter einem AM 1.5-Sonnenspektrum bei einer Zellentemperatur von 25°C und einer Einstrahlung von 1000 W/m²."


    Gibt es für Zellen und Module unterschiedliche STC oder wo liegt der Fehler. :roll:


    Grüsse
    AE

  • Andreas: Tja, da bin ich überfragt. Sagen wir mal, für mich sind das peanuts 8)
    Im Ernst, ich hab darüber eigentlich in einem kompetenten Buch nachgelesen (Zur Leistungsbemessung ... in Sonnensimulationsanlagen), und da hab ichs im entsprechenden Kapitel eh nicht ganz kapiert, und da die Zeit knapp war, hab ichs einfach übernommen.


    Was mir grad einfällt:
    Es kann sein, dass die 1000W/m^2 bei senkrechtem Sonnenstand auf dem Modul auftreten, was ja bei 37° Modulneigung etwa der Fall sein dürfte. Dann sind das eben als sog. Globalstrahlung weniger, denn die Globalstrahlung wird ja immer pro Quadratmeter Erdboden, also waagerechter Fläche, angegeben. Ist Cosinus von 37° vielleicht irgendwas in der Nähe von 0,67 (aus 669 durch 1000)?
    Das wär jetzt mein einziger Erklärungsversuch, ich hoffe er ist richtig :wink:


    Das hab ich mir nämlich auch bei dem Diagramm ziemlich am Anfang über Global- und übrige Strahlung im Jahresverlauf gedacht: Ist eigentlich für Photovoltaik Blödsinn, wenn man das auf eine waagerechte Fläche bezieht! Aber diese Werte waren eben aus einem Metereologiebuch...


    Walter: Für die Allgemeinheit ist wahrscheinlich das Jahresdiagramm am interessantesten. Das könnte man doch gleich auf eine html-Seite machen, evtl. zum Ausdrucken, mit einer kurzen Anleitung, damit man beim Planen anpeilen und ausstreichen kann (das stimmt zwar nur größenordnungsmäßig, aber immerhin).


    Und wer wissen will, wie das ganze entstanden ist, für den halt dann das ganze zip-Paket, in dem ja auch die Berechnungsvorlagen für openoffice mit meinem ganzen Rechenweg drin sind. (Der Arme, der versucht dort durchzublicken :oops: braucht dafür sicher solange wie ich zum entwerfen gebraucht hab).
    Dann kann man sich die Tabellen auch für die eigenen Zwecke anpassen oder ähnliches.


    Viele Grüße
    Hannss

  • Hallo PV-Gemeinde,
    Doris hat mich gebeten, den folgenden Text hier reinzukopieren:


    Hallo Hanss,


    ist ja eine interessante Arbeit, die du da abgeliefert hast. Bei der Datenlage war das sicher nicht einfach. Leider kenne ich das "Beiwerk" also die Tabellen, Berechnungen usw. noch nicht.
    Insgesamt eine reife Leistung. Glückwunsch!


    Nun ja, ein paar "Unschärfen" gibt es allerdings, die unter Umständen zu Fehlinterpretationen führen könnten, mindestens aber zu Irritationen. Und wenn du nichts dagegen hast, gebe ich mal meinen Senf dazu:


    Seite 13 ... Da die verarbeiteten Werte aus dem Wechselrichter ausgelesen wurden, müssen die jahreszeitlich unterschiedlichen Verluste abgezogen werden, bevor der Wert mit der tatsächlich am Einspeisezähler abgelesenen Energie verglichen und der Fehler berechnet werden kann.


    Das möchte ich mal auseinander fieseln:
    Zwischen dem Solargenerator und der Messung der DC-Seite im Wechselrichter gibt es nur den Messfehler aus der Spannungs- und Strommessung. Hier gibt es nichts zu korrigieren. Leistungsangaben an dieser Stelle sind auch problemlos mit anderen Anlagen (in der Nähe!) vergleichbar. Sie haben auch einen unmittelbaren Bezug zur Globalstrahlung.


    Zwischen Ertragszähler und der Energieanzeige im Wechselrichter gibt es nur Draht in Form von Drosseln, Kabeln, Sicherungen usw. also eher keine jahreszeitlich bedingten oder wetterabhängige Komponenten. Und damit nur den Messfehler im Wechselrichter und den des Zählers selber.
    Der Zähler ist geeicht auf plus/minus 1% oder 2%. Das ist die Basis. Die E-Anzeige hat beim SB 4200 TL plus/minus 3% max. (Immer Messbereichendwert! Beim Zähler weiß ich es nicht genau.) Insgesamt sollte sich also über die Zeit ein immer genauer werdender Korrekturfaktor ergeben, mit dem die WR-Anzeige zu korrigieren ist. Dieser Faktor ist ebenfalls konstant.


    Zwischen der DC und der AC Seite des Wechselrichters gibt es nun eine gigantische Nichtlinearität nämlich die Umsetzungskennlinie desselben und die ist jahreszeitlich, tageszeitlich, ja so gar augenblicklich eingangsspannungsabhängig UND je nach augenblicklichen Netzzustand auch ausgansspannungsabhängig. Und vom WR-Typ sowieso.
    Es gibt eine ganz Schar von Kennlinien und Diagrammen von Zuständen im Wechselrichter, die sich kaum einfach darstellen lassen. Deshalb kann es dir nicht gelingen, eine halbwegs präzise Darstellung der Globalstrahlung zum Energieertrag auf der Wechselstromerseite darzustellen oder gar zu berechnen.
    Ich denke, die Schlussfolgerungen, die sich aus deiner Ermittlung ergeben sind deshalb nicht ganz so gut brauchbar, weil nicht verifizierbar. Dieser Widerspruch ist dir selber aufgefallen und deine Begründung dazu ist eine nicht ungefährliche Krücke. (Seite 13 zweite Hälfte).


    Die Überlegungen im Abschnitt 5.4 habe ich auch schon mal angestellt. Nach Rückrechnung auf der Zeit auf MEZ kamen sich die Kurven doch recht nahe. Nur das sie dennoch am Vormittag vorliefen (höhere Leistung) und nachmittags zurückblieben. Ich vermute, dass das mit der tageszeitlichen Zunahme der Luftdichte (Erwärmung, Staub usw.) zusammenhängt, wodurch nachmittags die Strahlungsintensität abnimmt. Dazu kommt der nicht zu vernachlässigende Anteil des tageszeitlichen Temperaturganges der Module in Abhängigkeit von der umgesetzten Leistung und der Umgebungstemperatur.


    Deine Darstellung ist richtig - deine Schlussfolgerung nur teilweise. ... Da der Einfluss der Anlagen-Ausrichtung selbst bei besten Wetterbedingungen nicht zu erkennen ist, ist eine Leistungsabschätzung für Zeiten mit hohen diffusen Anteil erst recht nicht möglich... ????
    Für den ersten Teil ist die Aussage nicht korrekt. Du hast nur einen begrenzten Bereich zum photovoltaisch günstigsten Zeitpunkt ermittelt und nur für einen Bereich von 0° bis 21° diskutiert. Was ist mit der Leistung bei -90° oder +90°. Die Diffusstrahlung dazwischen ist eben nicht ohne Bedeutung und sie ist ebenfalls von der augenblicklichen Einstrahlungsstärke und -richtung abhängig und zu dem unterschiedlich. (Stelle dir mal Schnee oder einen See als Reflektor vor).
    Korrekt ist dann allerdings die Aussage zur Leistungseinschätzung.


    Zur Schlussfolgerung (Seite 17 unten). ... und daher direkte Aussagen über Energieverluste bei Verschattungen getroffen werden können. ...
    Sorry, glaube ich nicht! Bei PV sind in der Regel die Auswirkungen von Schattenbildnern sowohl tageszeitlich als auch jahreszeitlich unterschiedlich und überwiegend temporärer Natur.
    Wäre ja schön, wenn man diese Energieverluste präzise bestimmen könnte...


    Ein Lapsus ist dir wahrscheinlich in der folgenden Überlegung unterlaufen: ... ein bestimmter Diagrammbereich fällt durch Verschattung weg... (kein Energieeintrag), obwohl ein Teil der Energie auf das Modul auftrifft. Dieser spielt jedoch keine Rolle. (o.k., weil) ... Die Tage mit hohem diffusen Anteil spielen für die gesamte Energieausbeute sowieso keine Rolle...
    Du meinst also, die können wir bei der Betrachtung weglassen, weil das in Bezug auf die Globalstrahlung viel zu wenig ist und für die Energieverteilung im Jahresdiagramm keine Rolle spielt? Richtig - und deshalb bauen wir nämlich erst gar kein Modul dort hin! Ergo haben wir auch keine nicht zu berücksichtigenden Erträge.
    Ich weiß nicht, ob diese Vereinfachung so zulässig ist. Ich denke, es ist eher anders herum. Die Globalstrahlung ist als Fakt das Primäre und als (amtlicher) Wert schon vorhanden. Was davon auf die jeweiligen Zelle trifft und von ihr umgesetzt werden könnte, steht somit fest. Dann wäre eigentlich die vorhandene Globalstrahlung auf Azimut und Neigung umzurechnen und daraus die Energieausbeute zu ermitteln. Das geht sogar taggenau. Abzüglich des Verlustes aus der Verschattung.
    Aber vielleicht habe ich diesen Teil nur falsch verstanden.


    Sehr interessant ist deshalb, welchem Himmelsbereich, welcher spezifische Jahresertrag zuzuordnen ist. Aber mit diesem Teil von deiner Arbeit muss ich mich noch auseinandersetzen.


    Alles Gute und bleibe dran an der Sache. Sie ist hoch interessant.


    Tschüss
    Doris


    Hoffentlich funktioniert es so, wie sie mir hier aufgeschrieben hat.


    Freundliche Grüße
    von Reinhard (der Ältere von den zwei M.)

    Ein positiv denkender Mensch weigert sich nicht, das Negative zur Kenntnis zu nehmen. Er weigert sich lediglich, sich ihm zu unterwerfen. (Norman-Vincent Peale 1898-1993)

  • Hu, da bin ich aber froh, dass ich das nicht schon vor der Abgabe habe lesen müssen, sonst wären mir da ja ernsthafte Zweifel gekommen... :D


    Mir ist selber klar, dass die getroffenen Aussagen alles andere als eindeutig oder gar physikalisch korrekt sind. Ich wollte eben nicht eine langweilige, korrekte sondern lieber eine interessante Arbeit, in der ich auch mit unerwarteten Aspekten umgehen muss.
    Mir ist selbst schon aufgefallen, dass viele Schlusfolgerungen nicht perfekt sind, aber ich brauch eben ein Ergebniss, und ich habe versucht den Weg des geringsten Übels zu gehen.


    Das vorneweg, und nun will ich mal versuchen, auf die (natürlich willkommene!) Kritik zu antworten:


    Zum Wechselrichter/Zähler usw:


    Dass es zwischen AC und DC-Seite erhebliche Unterschiede gibt, war mir klar, und das kommt ja auch gar nicht vor.

    Zitat

    Der Zähler ist geeicht auf plus/minus 1% oder 2%. Das ist die Basis. Die E-Anzeige hat beim SB 4200 TL plus/minus 3% max. (Immer Messbereichendwert! Beim Zähler weiß ich es nicht genau.) Insgesamt sollte sich also über die Zeit ein immer genauer werdender Korrekturfaktor ergeben, mit dem die WR-Anzeige zu korrigieren ist. Dieser Faktor ist ebenfalls konstant.


    Das hätte ich eigentlich auch erwartet, aber die Abhängigkeit dieses Korrekturfaktors von der Jahreszeit ist einfach so auffällig, die kann ich nicht ignorieren! OK, ich hätte das statt "Verluste" vielleicht lieber "Messfehler" taufen sollen...



    Zitat

    Es gibt eine ganz Schar von Kennlinien und Diagrammen von Zuständen im Wechselrichter, die sich kaum einfach darstellen lassen. Deshalb kann es dir nicht gelingen, eine halbwegs präzise Darstellung der Globalstrahlung zum Energieertrag auf der Wechselstromerseite darzustellen oder gar zu berechnen.
    Ich denke, die Schlussfolgerungen, die sich aus deiner Ermittlung ergeben sind deshalb nicht ganz so gut brauchbar, weil nicht verifizierbar. Dieser Widerspruch ist dir selber aufgefallen und deine Begründung dazu ist eine nicht ungefährliche Krücke. (Seite 13 zweite Hälfte).


    Also hier verstehe ich das Problem nun wirklich nicht :?:
    Ich versuche doch gar nicht, "eine halbwegs präzise Darstellung der Globalstrahlung zum Energieertrag auf der Wechselstromerseite darzustellen oder gar zu berechnen". Auf Seite 13 unten zeige ich lediglich, dass die Energiesumme im Diagramm (nach der Zählerkorrektur) exakt mit dem Zählerwert übereinstimmt bei Monaten, in denen alle Tage in die Berechnung eingeflossen sind.
    Ich mache das, weil die Berechnungen per Tabellenkalkulation in mindestens 30 Schritten mit riesigen Formeln stattfinden, und da eben auch leicht ein riesiger Fehler hätte verborgen sein können, den ich auf diese Art gefunden hätte.



    Zitat

    Deine Darstellung ist richtig - deine Schlussfolgerung nur teilweise. ... Da der Einfluss der Anlagen-Ausrichtung selbst bei besten Wetterbedingungen nicht zu erkennen ist, ist eine Leistungsabschätzung für Zeiten mit hohen diffusen Anteil erst recht nicht möglich... ????
    Für den ersten Teil ist die Aussage nicht korrekt. Du hast nur einen begrenzten Bereich zum photovoltaisch günstigsten Zeitpunkt ermittelt und nur für einen Bereich von 0° bis 21° diskutiert. Was ist mit der Leistung bei -90° oder +90°. Die Diffusstrahlung dazwischen ist eben nicht ohne Bedeutung und sie ist ebenfalls von der augenblicklichen Einstrahlungsstärke und -richtung abhängig und zu dem unterschiedlich


    Ist das wirklich so schlecht verständlich :(
    Nochmal: Ich vergleiche hier den tatsächlichen Leistungsverlauf mit zwei geometrisch errechneten. Das ganze zeigt keine anständige Übereinstimmung. Eine Übereinstimmung könnte näherungsweise eh nur bei schönem Wetter mit sehr hohem direkten Anteil auftreten, da ja nur die direkte Einstrahlung sich an die Geometrie hält.
    Daraus schließe ich, dass ich über Tage mit hohem diffusen Anteil noch weniger eine Aussage treffen könnte, da sich ja die Diffuse Einstrahlung eh nicht geometrisch berechnen lässt!
    Und wenn das ganze bei einigermaßen südlicher Ausrichtung schon nicht funktioniert, dann brauch ich mich um steilere Azimute überhaupt nicht mehr zu kümern, denn die sind dann noch weniger berechenbar...


    Daraus schließe ich, dass ich meine Aussagen nur über die untersuchte Anlage treffen und nicht auf andere Ausrichtung oder Neigung unmrechnen kann.


    Zitat

    Zur Schlussfolgerung (Seite 17 unten). ... und daher direkte Aussagen über Energieverluste bei Verschattungen getroffen werden können. ...
    Sorry, glaube ich nicht! Bei PV sind in der Regel die Auswirkungen von Schattenbildnern sowohl tageszeitlich als auch jahreszeitlich unterschiedlich und überwiegend temporärer Natur.
    Wäre ja schön, wenn man diese Energieverluste präzise bestimmen könnte...


    OK, das kann sein. Es ist ja eben nur ein Versuch, weil ich sowas vorher auch noch nie gesehen habe. Aber ich kann doch schlecht schreiben, dass alles bisherige wahrscheinlich Blödsinn und falsch ist? Ich mach das ja zumindest nebenbei als Facharbeit, und nicht nur für die Wissenschaft :wink:


    Zitat

    Ein Lapsus ist dir wahrscheinlich in der folgenden Überlegung unterlaufen: ... ein bestimmter Diagrammbereich fällt durch Verschattung weg... (kein Energieeintrag), obwohl ein Teil der Energie auf das Modul auftrifft. Dieser spielt jedoch keine Rolle. (o.k., weil) ... Die Tage mit hohem diffusen Anteil spielen für die gesamte Energieausbeute sowieso keine Rolle...
    Du meinst also, die können wir bei der Betrachtung weglassen, weil das in Bezug auf die Globalstrahlung viel zu wenig ist und für die Energieverteilung im Jahresdiagramm keine Rolle spielt? Richtig - und deshalb bauen wir nämlich erst gar kein Modul dort hin! Ergo haben wir auch keine nicht zu berücksichtigenden Erträge.


    Muss ich hier irgendwo Ironie erkennen? Ich will ja nur sagen: Es kommt zwar was indirekt auf die Module, die direkt verschattet sind, aber das spielt jetzt nicht so eine riesige Rolle, und man kann das Diagramm also dennoch für die Abschätzung der Leistungsminderung verwenden.



    Zitat

    Sehr interessant ist deshalb, welchem Himmelsbereich, welcher spezifische Jahresertrag zuzuordnen ist. Aber mit diesem Teil von deiner Arbeit muss ich mich noch auseinandersetzen.


    ??? Ja was hast du gedacht über was die ganze Facharbeit denn ist? Ich weiß dass meine Formulierungskünste nicht die besten sind, aber so schlimm? Oder meinst du, du willst dir noch den Rechenweg in den Tabellen anschauen?


    So, das war jetzt ein dickes Stück Arbeit...


    Viele Grüße
    Hannss