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Gesichter der Energieeffizienz
Bildergalerie Solarmodule
Welche Schritte sind für die Produktion der Solarmodule notwendig?
Solarthermie BG und Quiz
Parabolrinnenkraftwerke im Fokus
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Forschung & Innovation
IMEC: Der Strom, der aus dem Ofen kommt
Thermo-photovoltaische Zellen können Strom aus Wärmequellen erzeugen die infrarote Wellenlängen abstrahlen, zum Beispiel Hoch- temperaturöfen oder Haushaltsgeräte zur Warmwasserbereitung.
Mehr Interessantes aus der Forschung:
Onshore oder Offshore?
Beide Techniken haben ihre Berechtigung, aber auch ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Entscheidend sind also der politische Blickwinkel und eventuell die wirtschaftliche Interessenlage.
Simulation
Bildergalerie: GIP
Die Kombination aus unterschiedlichen Materialien und Fertigungstechniken eröffnet der gebäudeintegrierten Photovoltaik (fast) grenzenlose gestalterische Möglichkeiten.
WasserwirbelKW
Wasserwirbelkraftwerk
Wasserwirbelkraftwerke nutzen die Energie von Flüssen auf eine neue, ökologisch wertvolle Art - ein Strudel treibt dabei den Generator an.
Interview
Modul-Garantien bremsen Innovationen
»Wir müssen uns dringend ein neues Modell überlegen, um wettbewerbsfähig zu bleiben«, sagt Dr. Joachim John, Team Leader Industrial Solar Cells Photovoltaics vom IMEC. Denn die Hersteller von PV-Modulen bremsen derzeit die Einführung neuer Techniken, die die Produktionskosten senken könnten.
Wärmebildkameras
Mit Wärmebildkameras lässt sich die Leistungsfähigkeit von Solarmodulen während der Fertigung oder nach der Montage prüfen. Worauf kommt es bei den Messungen konkret an?
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Desertec zählt zu den ambitioniertesten Industrieprojekten Europas.
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Wind
Der Markt für Windenergieanlagen und Zubehör wird auch in absehbarer Zukunft wachsen. Technisch geht der Trend in Richtung größere und getriebelose Anlagen, leichtere Generatoren sowie Condition-Monitoring-Systeme.
Monolithisch integriertes IC und PV-Klemme ermöglichen Monitoring von PV-Anlagen
Intelligente Leistungsanalyse von Solarpanels
In Zusammenarbeit mit Infineon hat Rutronik ein monolithisches IC (ein so genanntes System on Chip) entwickelt, das über verschiedenen Methoden die Leistung von Solarzellen und Panels analysieren kann. Im Zusammenspiel mit einer intelligenten PV-Panel-Anschlussklemme lässt sich so die Fernanalyse von PV-Anlagen zu erschwinglichen Kosten durchführen.
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Im Energiemix der Zukunft etabliert sich die Photovoltaik zum festen Bestandteil. Alleine in Deutschland soll die installierte PV-Leistung von aktuell 9,8 GW auf 80 GW in 2020 gesteigert werden. Voraussetzung, dass die Energieerzeugung dezentral und auf allen Spannungsebenen stattfinden kann, ist ein ebenenübergreifendes Netzmanagement. Neue Technologien treiben die bestmögliche Nutzung des Solarstroms enorm voran, dabei rückt die Analyse der Komponenten in den Fokus.
Auch in der Photovoltaik hält die Fernanalyse von Anlagen zusehends Einzug. Im integrierten Kommunikationsnetz zur lastabhängigen Energieverwaltung übernimmt die Anlagenkommunikation eine Schlüsselfunktion. Einen einfachen Ansatz zur Anlagenüberwachung bietet die Bluetooth-Technologie, weil sich Bluetooth-kompatible Geräte selbstständig und schnell zu einem zuverlässigen Funk-Netzwerk vernetzen. Um benachbarte Anlagen voneinander trennen zu können, gilt es zunächst, für alle Wechselrichter einer Anlage eine einheitliche Netzwerk-Identifikation festzulegen, so dass sie ein gemeinsames Funknetzwerk bilden. Im nächsten Schritt lässt sich das Monitoring per Fernzugriff über jedes Smart-Phone einfach umsetzen. Akkubetriebene Bluetooth-Module garantieren die tageszeitunabhängige Überwachungsfunktion und Ertragsanzeige.
Genau für diese Anwendung hat Rutronik exklusiv mit Infineon Technologies ein System-on-Chip (SoC) mit der Bezeichnung MD8710 entwickelt. Es ist das erste monolithisch integrierte IC, das den größten Teil der Analyse einzelner Solarzellen oder Panels auf einem Chip realisieren kann. Neben einer USB-Schnittstelle und verschiedenen Analysefunktionen bietet es interessante Features:
| Integrierte Anlagenkommunikation |
| Modul-zu-Modul-Kommunikation |
| Smartphone Connectivity via Bluetooth |
| Analoges Frontend für Metering und Analysefunktionen |
| Charakterisierung einzelner Solar Panels mittels Impedanzspektroskopie und Intensitäts-Modulations-Photostrom-Spektroskopie |
| Photostrom-Spannungskurve |
| Kurzschlussstrom Isc |
| Leerlauf-Spannung Voc |
| MPP Maximaler Arbeitspunkt des einzelnen Panels |
| Füll Faktor (Fill Factor), beschreibt das Verhältnis des MPP zu den Leerlaufund Kurzschluss-Parametern |
| Alterungs- und Degradierungsverhalten der einzelnen Panels und innerhalb des Strings |
| Temperaturmessung |
| Diebstahlerkennung und/oder Erkennung von Veränderungen im Netzwerk |
Impendanzspektroskopie
Im Zusammenspiel mit einer intelligenten PV-Panel-Anschlussklemme ermöglicht das neue SoC eine Leistungsanalyse der Solarpanels mit Hilfe der Impedanzspektroskopie. Die Impedanzspektroskopie ist eine Methode, um den stationären Zustand der Solarzelle näher zu charakterisieren. Die Impedanz einer Solarzelle beschreibt die Stromantwort der Zelle auf eine kleine, periodisch-modulierte Störspannung in Abhängigkeit der Störfrequenz f. Hierzu wird der Solarzelle bei vorgegebenen, stationären Betriebsbedingungen (bei einem beliebigen Betriebspunkt auf der Kennlinie) eine geringfügige, sinusförmige Wechselspannung der Störfrequenz f überlagert und der resultierende Wechselstrom gemessen. Dies geschieht über einen relativ großen Frequenzbereich (hier von 100 mHz bis 100 kHz). Dabei werden das Amplitudenverhältnis und die Phasenverschiebung zwischen dem vermessenen Wechselstrom und der angelegten Wechselspannung bestimmt. Die Frequenzabhängigkeit der Impedanz liefert zusätzliche Informationen. Insbesondere können unterschiedliche Prozesse in der Solarzelle verschiedene Zeitkonstanten aufweisen und sich somit in unterschiedlichen Frequenzbereichen äußern.
1. Teil: Intelligente Leistungsanalyse von Solarpanels
2. Teil: Kinetik elektrochemischer Reaktionen
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Heinz Arnold, Energie&Technik |
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