Ertragsoptimierung der PV-Anlage Ertragsoptimierung der PV-Anlage am Deutschhaus-Gymnasium (DHG) am Deutschhaus-Gymnasium (DHG)

in Würzburg im Projektin Würzburg im Projekt

„„Sonne in der Schule“Sonne in der Schule“www.deutschhaus.dewww.deutschhaus.de

(1) In der Planungsphase(1) In der Planungsphase Die Ausrichtung des Die Ausrichtung des

PV-Generator muss PV-Generator muss am geplanten Stand-am geplanten Stand-ort zwischen S/SW ort zwischen S/SW und S/SO liegen.und S/SO liegen.

Am DHG weist die Am DHG weist die Modulfläche optimal Modulfläche optimal gen Süden.gen Süden.

(1) In der Planungsphase(1) In der Planungsphase Den Montageort des PV-Generators so wählen, dass es Den Montageort des PV-Generators so wählen, dass es

zu keiner auch nur teilweisen Abschattung der PV-zu keiner auch nur teilweisen Abschattung der PV-Module durch Objekte (z.B. Bäume, Maste, etc) kommt.Module durch Objekte (z.B. Bäume, Maste, etc) kommt.

Mindestabstand L des PV-Generator berechnen mit der Mindestabstand L des PV-Generator berechnen mit der Formel L = H : tanFormel L = H : tan , wobei H die Höhe des schatten- , wobei H die Höhe des schatten-werfenden Objektes über der Unterkannte des werfenden Objektes über der Unterkannte des Generators und Generators und der niedrigste Sonnenstand im der niedrigste Sonnenstand im Winter ist.Winter ist.

Der PV-Generator ist amDer PV-Generator ist am

DHG völlig abschattungsfrei.DHG völlig abschattungsfrei.

Quelle: Siemens Solar

(1) In der Planungsphase(1) In der Planungsphase Auf Zugänglichkeit des PV-Generators für Kontroll- und Auf Zugänglichkeit des PV-Generators für Kontroll- und

Wartungsarbeiten sowie zu Demonstrationszwecken im Wartungsarbeiten sowie zu Demonstrationszwecken im Rahmen des Fachunterrichtes achten.Rahmen des Fachunterrichtes achten.Am DHG steht die PV-Anlage gut zugänglich auf einem Am DHG steht die PV-Anlage gut zugänglich auf einem Flachdachbereich.Flachdachbereich.

Der Wechselrichter sollte für die ständige Kontrolle der Der Wechselrichter sollte für die ständige Kontrolle der Daten gut sichtbar montiert sein.Daten gut sichtbar montiert sein.Am DHG ist er durch eine Glastüre gut sichtbar in Am DHG ist er durch eine Glastüre gut sichtbar in einem kleinen Raum untergebracht. einem kleinen Raum untergebracht.

Entscheidung zwischen manueller Messwerterfassung Entscheidung zwischen manueller Messwerterfassung (energetisch günstiger) oder automatisiert mit PC:(energetisch günstiger) oder automatisiert mit PC:Am DHG werden aus didaktischen Erwägungen die Am DHG werden aus didaktischen Erwägungen die Messdaten und Diagramme für die Schüler in den Messdaten und Diagramme für die Schüler in den Pausen auf einem PC-Monitor gut sichtbar dargestellt .Pausen auf einem PC-Monitor gut sichtbar dargestellt .

(2) In der Aufbauphase(2) In der Aufbauphase

Die Generator-Die Generator-Montage auf einem Montage auf einem Flachdach mit Flachdach mit Bodengestellen ist Bodengestellen ist gefahrloser und gefahrloser und vielseitiger (variabler vielseitiger (variabler Neigungswinkel) als Neigungswinkel) als auf einem Schräg-auf einem Schräg-dach. dach.

Montageanleitung Montageanleitung wegen hoher wegen hoher Windlasten genau Windlasten genau beachten. beachten.

Quelle: Siemens Solar

(2) In der Aufbauphase(2) In der Aufbauphase Stand der Sonne Stand der Sonne

(Höhenwinkel) über der (Höhenwinkel) über der Horizontalebene in Horizontalebene in Würzburg um 12:00 Uhr Würzburg um 12:00 Uhr MEZ im Jahresverlauf:MEZ im Jahresverlauf:

Optimaler Neigungs-Optimaler Neigungs-winkel des PV-Moduls winkel des PV-Moduls bezüglich der bezüglich der Horizontalebene:Horizontalebene:

Die Optimierung des Die Optimierung des Ertrages erfordert eine Ertrages erfordert eine monatliche Anpassung monatliche Anpassung des Neigungswinkels des Neigungswinkels des PV-Moduls.des PV-Moduls.

(2) In der Aufbauphase(2) In der Aufbauphase

Strangbeschaltung der Module genau befolgen.Strangbeschaltung der Module genau befolgen. Auf solide elektrische Installation achten.Auf solide elektrische Installation achten. Modulleitungen und Strangleitungen mit Modulleitungen und Strangleitungen mit

Aderendhülsen versehen (Minimierung des Aderendhülsen versehen (Minimierung des Übergangswiderstandes).Übergangswiderstandes).

Kurze Kabellängen zwischen PV-Modulen und Kurze Kabellängen zwischen PV-Modulen und Generator-Anschlusskasten konfektionieren Generator-Anschlusskasten konfektionieren (Minimierung der Leitungsverluste).(Minimierung der Leitungsverluste).

Installation des Wechselstromkreises durch Installation des Wechselstromkreises durch autorisierten Elektriker vornehmen lassen.autorisierten Elektriker vornehmen lassen.

Endabnahme durch autorisierten ElektrikerEndabnahme durch autorisierten Elektriker

(3) In der Betriebsphase(3) In der Betriebsphase Betriebsanleitung bei Inbetriebnahme der Anlage Betriebsanleitung bei Inbetriebnahme der Anlage

genau beachten.genau beachten. Funktionstüchtigkeit des Wechselrichters regelmäßig Funktionstüchtigkeit des Wechselrichters regelmäßig

(wöchentlich) kontrollieren.(wöchentlich) kontrollieren. Maximum-Power-Point (MPP):Maximum-Power-Point (MPP):

Optimaler Ertrag liegt nur dann vor,Optimaler Ertrag liegt nur dann vor,wenn der Solargenerator am Punktwenn der Solargenerator am Punktmaximaler Leistungsabgabe maximaler Leistungsabgabe betrieben wird. Der Sinus-Wechsel-betrieben wird. Der Sinus-Wechsel- richter SPN 1100 von SIEMENS amrichter SPN 1100 von SIEMENS am DHG verfügt über eine auto-DHG verfügt über eine auto- matische MMP-Regelung.matische MMP-Regelung.

(3) In der Betriebsphase(3) In der Betriebsphase Reinigung der Modulflächen bei Staub, Vogelkot Reinigung der Modulflächen bei Staub, Vogelkot

oder Schneebelagoder Schneebelag Abschaltung des PCs zur automatischen Abschaltung des PCs zur automatischen

Messwerterfassung in der Nacht mit Hilfe einer Messwerterfassung in der Nacht mit Hilfe einer Zeitschaltuhr Zeitschaltuhr

Einschaltung des Monitors zur Datenanzeige nur Einschaltung des Monitors zur Datenanzeige nur werktags in den Pausen mit Hilfe einer werktags in den Pausen mit Hilfe einer ZeitschaltuhrZeitschaltuhr

(3) In der Betriebsphase(3) In der Betriebsphase Den monatlichen Ertrag einer Solarzelle in Abhängigkeit Den monatlichen Ertrag einer Solarzelle in Abhängigkeit

vom Neigungswinkel gegen die Horizontale und vom vom Neigungswinkel gegen die Horizontale und vom Jahresverlauf zeigt beispielhaft das Diagramm (unten). Jahresverlauf zeigt beispielhaft das Diagramm (unten).

Am DHG ist aus Gründen der Praktikabilität ein fester Am DHG ist aus Gründen der Praktikabilität ein fester aber optimaler Neigungswinkel von 30° gewählt. aber optimaler Neigungswinkel von 30° gewählt.

Quelle:

Arbeitskreis Schulinformation Energie

(4) Der Ertrag am DHG(4) Der Ertrag am DHG

Jährlicher PV-Ertrag und jährliche Globalstrahlung korres-Jährlicher PV-Ertrag und jährliche Globalstrahlung korres-pondieren seit 2000 gut miteinander. Der mittlere Wirkungs-pondieren seit 2000 gut miteinander. Der mittlere Wirkungs-grad grad ηη unserer PV-Anlage beträgt seither 9,4 %. unserer PV-Anlage beträgt seither 9,4 %.

Vor 2000 gab es mehrmals Störungen im Wechselrichter, so Vor 2000 gab es mehrmals Störungen im Wechselrichter, so dass die Anlage einige Wochen lang außer Betrieb war.dass die Anlage einige Wochen lang außer Betrieb war.

Vergleich: Jährlicher PV-Ertrag und Globalstrahlung für Würzburg

300

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1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

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n k

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/m²

PV-Ertrag

Globalstrahlung

Siemens 1,1 kWSiemens 1,1 kWpp PV- PV-

Anlage SNS 1100 für den Anlage SNS 1100 für den NetzparallelbetriebNetzparallelbetrieb

10 Module M 110/24V mit 10 Module M 110/24V mit je 1 m² Fläche unter 30° je 1 m² Fläche unter 30° gegen die Horizontale gegen die Horizontale geneigt, exakt nach geneigt, exakt nach Süden ausgerichtet, Süden ausgerichtet,

Siemens Sinus-Siemens Sinus-Wechselrichter SPN 1000Wechselrichter SPN 1000

Visualisierung unserer Visualisierung unserer PV-Daten mit PC-PV-Daten mit PC-

Programm SOLARUS Programm SOLARUS

Leitung des PV-Projektes am DHG: StD Kurt FaberLeitung des PV-Projektes am DHG: StD Kurt Faber

(5) Daten zur Anlage am DHG(5) Daten zur Anlage am DHG