t.BA.EU.GSOL.19HS (Solartechnik Solarstrom) 
Modul: Solartechnik Solarstrom
Diese Information wurde generiert am: 04.12.2021
Nr.
t.BA.EU.GSOL.19HS
Bezeichnung
Solartechnik Solarstrom
Veranstalter
T IEFE
Credits
4

Beschreibung

Version: 4.0 gültig ab 01.02.2020
 

Kurzbeschrieb

Ein tragender Pfeiler der neuen Energiewelt ist die massive Stromerzeugung mit Photovoltaik (PV) Kraftwerken. In diesem Modul werden sowohl die Grundlagen der Funktionsweise einer Solarzelle wie auch die verschiedenen Baumformen von Solarmodultypen besprochen. Die Funktionsweise von PV-Modulen im realen Betrieb, die Komponenten eines PV-Kraftwerks, das Design des Kraftwerks, auch mit kommerziellen Planungstools mit der Performance Prognose, so wie die Wirtschaftlichkeit, runden das behandelte Themenfeld mit einem kurzen Ausblick auf den Einbezug von Batteriespeichern ab.

Modulverantwortung

Franz Baumgartner (bauf)

Lernziele (Kompetenzen)

Ziel Kompetenzen Taxonomiestufen
Der Input der Sonne, basierend auf den physikalischen Grundzusammenhängen und den Engineering Grundlagen, sowie die Nutzung im PV-Kraftwerk steht im Zentrum dieses Kurses. Die Studierenden kennen das Planck'sche Strahlungsgesetz, die Zusammensetzung des Standard Solarspektrums. Aus der Kenntnis der  Unterschiede des Aufbaus und Funktion von üblichen Strahlungssensoren wie Pyranometer und Silizium Photodiode können sie die Unterschiede der Sensitivität bewerten.
Die Studierenden könnne den maximalen Kurzschlussstrom einer idealen Solarzelle mit gegebenem Bandgap aus dem Photonenstrom berechnen, sowie die STC Kenngrössen von Standard PV Modulen aus kristallinem Silizium berechnen und bewerten.
F K2, K3
Sie kennen die grundlegenden Produktionsschritte für die Fertigung von Photovoltaikzellen und Module. Sie kennen die weiteren Basiskomponenten von Photovoltaikkraftwerken wie  Inverter bzw. Batterie, Modulmontagesystem sowie von solarthermischen Systemen mit Kollektor und Speicher.  Mit einer anfangs einfachsten Modellrechnung werden die wesentlichen technischen Kenngrössen von PV Anlagen wie Nennbetriebsstunden, Performance Ratio aufbauend auf den STC Wirkungsgrade von PV Modulen berechnen. Sie können die Veränderung der Performance von PV Modulen bei Änderung der Temperatur und Einstrahlung bestimmen. F K2, K3
Sie können auch Strom-und Spannungskennlinie von typischen teilbeschatteten, kristallinen PV Modulen berechnen und bewerten.
Sie können die Sonnenbahn sowie die jährlichen, monatlichen, bzw. täglichen, stündliche Solareinstrahlung berechnen. Zur Schärfung des Grundverständnisses wird ein einfaches Ertragsmodell auf der Basis dieses Verlaufs des täglichen Sonnenvektors entwickelt und die Nennbetriebsstunden ermittelt bei konstanter Performance Ratio. Zusätzlich wird in einem einfachen Modell die Lastflüsse von PV und Batterie simuliert um den Grad der Solaren Eigennutzungsrate zu berechnen
F K2, K3
Die ingenieursmassige Auslegung von Photovoltaikanlagen steht in diesem Abschnitt im Zentrum. Die Kenntnis der relevanten technischen Kenngrössen der Komponenten von Netz gekoppelten PV System mit Wechselrichter und PV Gleichstrom Inselsysteme mit Batteriespeicher sind die Basis des Designs. Dannach wird die Auslegung auf der Basis aktuell verfügbarer kommerzieller Softwaretools eingesetzt. Dies unterstützt durch reale Messungen an einzelnen PV Modulen und netzgekoppelten PV Anlagen im Outdoorlabor sowie individuelle  an Wechselrichter im Indoorlab.Sie kennen wichtige Einflussgrössen von hochgenauen Ertragsgutachten von Solarkraftwerken und aktuelle Markttrends F K4

Modulinhalte

Vorlesung mit Übung

Solareinstrahlung, Spektrum, Berechnung Kurzschlusstrom
Solarzelle Aufbau, halbleiterphysikalische Funktionsweise
Wirkungsgrad, theoretisch, praktisch, STC, IV Charakteristik
Aufbau, industrielle Herstellprozesse Solarmodul, Typen
Komponenten des PV Kraftwerks inkl. Wechselrichter
Verhalten kristallines Silizium im Outdoor Betrieb
Teilverschattung PV Modul
Einfaches Ertragsmodell PV Kraftwerk mit Sonnenvektor
Simulation PV-Leistungsflüsse inkl. Batterie, Solareigenverbrauch
Engineering / Design  PV Kraftwerk mit PV Modul/Wechselrichter
Kommerzielle Design Tools für PV Kraftwerke
Wirtschaftlichkeitsanalyse und Markttrends


Praktikum

Messung Temperaturverhalten kristalline Silizium Solarzelle
Messung Wechselrichter Indoor Lab : Effizienz, Tracking
Messung Wechselrichter Outdoor Lab: Performance, Verschattung
Ertragssimulation PV Kraftwerk - AC Einspeisung
Wirtschaftlichkeitsrechnung
Simulation Leistungsflüsse PV Kraftwerk und Batterie

Lehrmittel/Materialien

Skript und Dokumente auf Moodle

Ergänzende Literatur

Volker Quaschning; Regenerative Energiesysteme; Hanser Verlag München;
Konrad Mertens; Photovoltaik; Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis

Zulassungs-voraussetzungen 

 

Unterrichtssprache

(X) Deutsch ( ) Englisch

Teil des Internationalen Profils

( ) Ja (X) Nein

Modulausprägung

Typ 2a
  Details siehe unter: T_RL_Richtlinie_Modulauspraegungen_Stundengutschriften

Leistungsnachweise

Bezeichnung Art Form Umfang Bewertung Gewichtung
Leistungsnachweise während Studiensemester 1 Klausur
Einzelprüfung

1 Projektreport
schriftlich 60 Min. Note 2*20%
Semesterendprüfung   schriftlich 90 Min. Note 60%

Bemerkungen

Zur Prüfung wird zugelassen, wer 2 akzeptierte Berichte aus dem zughörigen
Praktikum vorweisen kann.

Rechtsgrundlage

Die Modulbeschreibung ist neben Rahmenprüfungsordnung und Studienordnung Teil der Rechtsgrundlage. Sie ist verbindlich. Eine in der ersten Unterrichtswoche des Semesters schriftlich festgehaltene und kommunizierte Modulvereinbarung kann die Modulbeschreibung präzisieren. Die Modulvereinbarung ersetzt nicht die Modulbeschreibung.
Kurs: Solartechnik Solarstrom - Vorlesung
Nr.
t.BA.EU.GSOL.19HS.V
Bezeichnung
Solartechnik Solarstrom - Vorlesung

Hinweis

  • Für das Stichdatum 01.08.2099 ist kein Modulbeschreibungstext im System verfügbar.