Fotovoltaik II

Praxis der Solarstrahlung

Strahlungswerte

Die Intensität der Strahlung nimmt im Verlauf des Tages zu und ab und ist ja auch wetterabhängig. Für unsereren Schulstandort ergibt sich an einem schönen Sommertag folgendes Bild:

Die blaue Linie zeigt den Ertrag unserer 10.2kWp Anlage mit starrer Südausrichtung. Wie sieht es aber mit dem Unterschied zwischen einer starren und einer mitgeführten Anlage aus?

Einfallswinkel

Der Energieertrag einer Fotovoltaikanlage hängt von der Bestrahlungsstärke und vom Einfallswinkel des Lichtes ab. Im Vorarlberg-Atlas kann Sonnenstand aller Orte in Vorarlberg herausgelesen werden. Für unseren Schulstandort ergibt sich folgendes Bild:

Messung am Modell

Bei einer mitgeführten Anlage ändert sich der Einstrahlwinkel nicht. Die Intensität der Sonnenstrahlung ändert sich im Tagesverlauf. In folgender Tabelle ist dieser Verlauf für unsere Anlage nachgestellt. Als Strahlungsquelle wird ein Halogenstrahler mit folgenden Strahlungswerten eingesetzt:

Messung wird direkt an der moduloberfläche in unserer Anordnung gemacht und folgt in ihrem Verlauf dem aufgezeichneten Sonntentag in Bregenz.

Die Anordnung ist folgende:

Das Ergebnis

Der Ertrag

Die Messung erfolgt nun nach der oben vorgestellten Tageskurve und mit der schon bekannten Schaltung

Achtung: Zuerst muss noch die maximal abgegebene Leistung für unsere Anordnung eingestellt werden.

Messwerte

So ergeben sich folgende Leistungswerte für die entsprechenden Strahlungswerte:

Simulation des Sonnenstandes

Für die Messung einer Starr aufgestellten Anlage muss der Gang der Sonne nachgesellt werden. Dazu kann unsere Anordnung zweiachsig verstellt werden. Die Himmelsrichtungen sind dabei einfach einzustellen, weil sie realistisch aufgetragen sind. Die Höhenwinkel ist durch schwenken des Panels die Strahlungsstärke der Sonne ist wie bei der ersten Messung zu verstellen.

Annahme a: Aufstellwinkel ist 30°

Messergebnisse

Annahme b: Aufstellwinkel ist 45°

Messergebnisse

Diagramm

Das Diagramm zeigt alle drei Messungen im Vergleich

Auswertung

Wenn wir nun wissen wollen, wie sich die möglichen Aufstellungsarten hinsichtlich ihres Energieertrages unterscheiden, müssen wir zunächst für alle 12 Abschnitte den Leistungsgewinn ermittelt (durch interpolieren - abschnittweiser Mittelwert), und ihn dann über den Tag summieren.

Ergebnis in tabellarischer Form

Für einen sonnigen Tag ergeben sich aus unseren Messungen also folgende Werte für den Energieertrag eines Tages:

Zur Erinnerung: Der Ertrag ergibt sich aus unserer Modellmessung. Dabei wird mit unserem 10Wp Modul eine maximale Leistung von 3,5W erzielt. Das Hochrechnen auf größere Anlagen ist dabei natürlich freigestellt.