Photovoltaische Stromversorgung

ISBN-13: 9783519004110 / Niemiecki / Miękka / 2001 / 198 str.

Udo Rindelhardt

Opis

Die Gewahrleistung einer stabilen Energieversorgung spielt eine zentrale Rolle bei der weiteren wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung der Menschheit. Neben einem spiirbaren Mangel an Energie in vielen unterentwickelten Regionen ist die einfache quantitative Weiterentwicklung der bestehenden Energieversorgungssysteme mit gravierenden Nachteilen (Umweltbelastungen) verbunden. Die Einsicht in die not wendige Entwicklung neuer Energieversorgungsysteme - verbunden mit einem sparsamen Umgang mit Energie - ist heute weit verbreitet und hat global zu ersten staatlichen LenkungsmaBnahmen gefiihrt. In praktisch allen fiir das begonnene Jahrhundert entwickelten Energieszenarien spielen die emeuerbaren Energien eine groBe Rolle. Speziell zur Stromerzeugung werden neben der seit Jahrzehnten genutzten Wasserkraft und der derzeit an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit stehenden Windkraft kiinftig von der Photovoltaik groBe Beitdige erwartet. Obwohl die Photovoltaik seit langem bekannt und in Nischenmiirkten (Erdsatelliten) seit Jahrzehnten genutzt wird, bestehen noch heute sehr groBe Differenzen in den Erwartungen an die m6gliche massenhafte Nutzung zwischen den Befiirwortem und den Kritikem dieser Technik. Die einen ermutigt das sehr groBe Potenzial der Photo voltaik und die nachgewiesene technische Realisierbarkeit, die anderen stellen die heute noch fehlende Wirtschaftlichkeit und den derzeit vemachllissigbaren Antell der Photovoltaik an der weltweiten Stromversorgung in den Vordergrund. Dies fiihrt teilweise sowohl zu unrealistischen Erwartungen a1s auch zu unsachlichen Argumen tationen. Eine nicht immer konsequente staatliche F6rderpolitik sowie widerspruch liche Entscheidungen groBer Untemehmen im letzten Jahrzehnt haben speziell in Deutschland die kontinuierliche Entwicklung der Photovoltaik beeintdichtigt."

Recenzje

"Das empfehlenswerte Fachbuch versorgt den Leser sehr gezielt und zugänglich mit Informationen zur Photovoltaik aus einer technischen, energiewirtschaftlichen und systemtechnischen Perspektive." (Sonnenenergie 1/02, 13.12.01)

Spis treści

Formelzeichen.- 1 Energieversorgungssysteme.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Energieaufkommen und -Umwandlungen.- 1.2.1 Primärenergieträger und Primärenergieströme.- 1.2.2 Energieflussbild.- 1.3 Struktur und Entwicklung des Energieverbrauches.- 1.3.1 Entwicklung des Weltenergieverbrauches.- 1.3.2 S tromnutzung.- 1.3.3 Perspektiven der Energieversorgung.- 1.4 Beiträge von erneuerbaren Energien.- 1.4.1 Derzeitiger Entwicklungsstand.- 1.4.2 Beiträge der Photovoltaik zur Stromversorgung.- 2 Solarstrahlung.- 2.1 Strahlungsquelle Sonne.- 2.2 Modulation der Solarstrahlung durch die Erdbewegungen.- 2.2.1 Einstrahlung auf nachgeführte Empfängerflächen.- 2.2.2 Einstrahlung auf fest orientierte Flächen.- 2.3 Terrestrische Solarstrahlung.- 2.3.1 Wechselwirkung der Solarstrahlung mit der Atmosphäre.- 2.3.2 Terrestrische Globalstrahlung.- 2.4 Energiemeteorologie.- 2.4.1 Kenngrößen.- 2.4.2 Komponenten der terrestrischen Strahlung.- 2.4.3 Energiewirtschaftliche Kenngrößen der Solarstrahlung.- 2.4.4 Einstrahlungsstatistik im Winter.- 2.4.5 Synthetische Strahlungsdaten.- 3 Solarzellen und Module.- 3.1 Der photo voltaische Effekt.- 3.2 Solarzellen.- 3.2.1 Wirkungsgrad von Solarzellen.- 3.2.2 Mono- und polykristalline Silizium-Solarzellen.- 3.2.3 Amorphe Silizium-Solarzellen.- 3.2.4 Weitere Solarzellen.- 3.2.5 Erreichte Parameter von Solarzellen.- 3.3 Photovoltaik-Module.- 3.3.1 Aufbau von kristallinen Silizium-Modulen.- 3.3.2 Modulkennlinien und Wirkungsgrad.- 3.3.3 Verschattung von Modulen und mismatch-Verluste.- 3.3.4 Modul-Produktion und Entsorgung.- 4 Photovoltaische Inseisysteme.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Energiespeicher.- 4.2.1 Anforderungen an Speicher in PV-Anlagen.- 4.2.2 Elektrochemische Energiespeicher.- 4.2.3 Eigenschaften und Parameter von Batterien.- 4.2.4 Laderegler.- 4.3 Auslegung von PV-Anlagen in Inselsystemen.- 4.3.1 Definitionen und Methoden.- 4.3.2 Auslegung von Anlagen im ganzjährigen Dauerbetrieb.- 4.3.3 Auslegung auf Basis meteorologischer Zeitreihen.- 4.3.4 Ergebnisse von Simulationsrechnungen.- 4.4 Betriebsergebnisse.- 4.4.1 Inselsysteme mit zeitlich konstantem Energiebedarf..- 4.4.2 Hybridanlagen.- 4.4.3 Solare Haushalt-Systeme.- 4.4.4 Photovoltaische Pumpsysteme.- 4.4.5 Solarautos und Solarflugzeuge.- 5 Netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Aufbau und Auslegung von netzgekoppelten PV-Anlagen.- 5.2.1 Aufbau einer netzgekoppelten PV-Anlage.- 5.2.2 PV-Generator.- 5.2.3 PV-Wechselrichter (Netzkoppeleinheit).- 5.2.4 Auslegung einer netzgekoppelten PV-Anlage.- 5.3 Stromerzeugung durch netzgekoppelte PV-Anlagen.- 5.3.1 Kenngrößen.- 5.3.2 Generatornennleistung.- 5.3.3 Betriebsergebnisse kleiner Anlagen.- 5.3.4 Weitere Ergebnisse.- 5.4 Wirtschaftlichkeit und architektonische Aspekte.- 5.4.1 Stromgestehungskosten netzgekoppelter PV-Anlagen.- 5.4.2 Strombilanzen für private Haushalte (Tarifkunden).- 5.4.3 Architektonische und bautechnische Aspekte.- Quellenverzeichnis.- Literatur.- Sachwortverzeichnis.

O autorze

Priv.-Doz. Dr. Udo Rindelhardt, Projektmanager am Institut für Sicherheitsforschung des Forschungszentrums Rossendorf e.V.

Blurb

Dieses Buch wendet sich an Studenten technischer und naturwissenschaftlicher Studienrichtungen, Praktiker und Nutzer von photovoltaischen Anlagen. Der thematische Schwerpunkt liegt auf der Darstellung der für die Nutzung der Photovoltaik wichtigen energetischen Zusammenhänge. Betrachtet wird die gesamte Kette der photovoltaischen Energieversorgung: Das solare Strahlungsangebot, die photovoltaische Energiewandlung und die erforderliche Anlagentechnik zur Bereitstellung von Strom. Ausgehend vom heute erreichten Stand werden die Herausforderungen und Perspektiven der photovoltaischen Energieversorgung dargestellt.