Solargeneratoren


In der Absicht, den Strombedarf eines Fahrzeuges über solar erzeugte Energie zu decken, wurde eine Photovoltaik(PV)-Anlage auf dem Dach meines Einfamilienhauses installiert. Dabei standen zwei Verfahren zur Wahl
:

  – Eine autonome PV-Anlage, ein vom öffentlichen Stromnetz
entkoppeltes System, bei dem die Energiespeicherung lokal in
Akkumulatoren erfolgt.
– Eine netzgekoppelte PV-Anlage, d.h. ein in das öffentliche
Stromnetz integriertes System, bei dem eine Energiespeicherung
entfällt.

In unserem dichtbesiedelten Land mit seiner ausgeprägten Infrastruktur für elektrische Energie hat Autonomie eigentlich wenig Sinn. Die netzgekoppelte PV-Anlage, inzwischen auch von den EVUs unterstützt, bietet dagegen den Vorteil eines Synergieeffektes, der schließlich allen vernetzten Systemen innewohnt. So findet Stromproduktion und -verbrauch der solaren Energie im gegenseitigen Interesse statt. Auf lokale Speicherung der Energie kann verzichtet werden, die Versorgungssicherheit und der wirtschaftliche Nutzen sind optimiert. Es wurde eine PV-Anlage im Netzverbund installiert (Bild 4).

Sie besteht aus folgenden Komponenten:

  Solargenerator
Typ M75 Siemens-Solar, 21 Stück, monokristallin,
Gesamtfläche F = 8,45 m2
Spitzenleistung PMPP= 1,008 kWp
Wirkungsgrad h = 11,93 % (Zellenwirkungsgrad 15%)

Wechselrichter
Typ PV-WR 1500, SMA-Regelsysteme GmbH
Nennleistung Pn = 1,5 kW
Spitzenleistung Pp = 2,5 kW
Wirkungsgrad h = 90 % für P> 1/4 Pn
Der Wechselrichter erfüllt die Anschlußbedingungen der EVUs.

Meßeinrichtung
Solarstromzähler:von PV-Anlage erzeugte Energie
Entnahmezähler: für die aus dem öffentlichen Netz entnommene Energie
Einspeisezähler: für die in das öffentliche Netz eingespeiste Energie
Entnahme- und Einspeisezähler sind jeweils mit einer Rücklaufsperre versehen.

Zur Abschätzung des Energieertrages der PV-Anlage wird auf die Untersuchungsergebnisse des Meteorologischen Observatoriums Hamburg (Deutscher Wetterdienst) zurückgegriffen (siehe [1]). Es liegen Meßdaten über 24 Jahre (1966 - 1989) vor. Aufgezeichnet wurde die diffuse Strahlung (abgeschattete Sonnenscheibe) und die direkte Strahlung. Die Globalstrahlung ist die Summe aus diffuser und direkter Strahlung. Die monatlichen Mittelwerte über 24 Jahre sind in Bild 5 dargestellt. Es zeigt die jahreszeitabhängige Solarstrahlung auf eine horizontale Fläche.

Aus diesen gemessenen Werten läßt sich mit Hilfe der Winkelfunktionen die Einstrahlung auf eine beliebig ausgerichtete Fläche ermitteln. Hierzu müssen allerdings entsprechende Annahmen über die Verteilung der diffusen Strahlung über die Himmelskugel und das Reflexionsverhalten des Erdbodens getroffen werden. In Bild 6 ist die jährliche Globalstrahlung auf eine geneigte Fläche dargestellt.

Die PV-Anlage ist nach Süden mit einer Abweichung von 15° Ost ausgerichtet und besitzt eine Neigung von 23°. Damit liegt die Globalstrahlung in der Nähe der maximalen Einstrahlung von Gmax = 1040 kWh/m2 anno. Bei der Abschätzung des Jahresertrages wird ausgegangen von

G = 1000 kWh/m2 anno
F = 8,45 m2
h = 11,93 % für Solarmodule
h = 90 % für Wechselrichter
Der jährliche Ertrag wird also auf ca. 900 kWh/anno geschätzt.

Die PV-Anlage wurde im Rahmen des "Bund-Länder-1000-Dächer-Photovoltaik-Programms" installiert. Die grundsätzliche Absicht besteht darin, mindestens soviel Energie zu erzeugen, wie für den Betrieb eines Solarmobils erforderlich ist. Darüber hinaus wurden Maßnahmen zur Energieeinsparung im allgemeinen Haushalt in die Wege geleitet, z.B.

 

– Einsatz von Stromsparlampen
– Waschmaschine mit Warmwasseranschluß
– Hochisolierte Gefriertruhe
– Betriebszeitreduzierung der Umwälzpumpe für die Fußbodenheizung auf 2/9

Die Anlage ist seit November 1991 in Betrieb.