3.1 Physikalische Grundlagen - Institut für Elektrische Anlagen

2 Fotovoltaik Seite 38
3.3 Anforderungen an Fotovoltaikanlagen
3.3.1 Solarzellen
Von den bereits in Punkt 3.1.1 erwähnten Solarzellentypen wird in erster Line ein höherer Wirkungsgrad
und eine starke Kostenreduzierung gefordert. Die Lebensdauer der etablierten Technologien
liegt sicherlich weit über 20 Jahre, jedoch wird in den meisten Amortisationsrechnungen
eine Zeit von 15 Jahren verwendet.
Die „graue Energie“, d.h., die bei der Produktion aufgewendete Energie, und somit die energetische
Amortisationszeit muss noch drastisch gesenkt werden. Die Produktion der Solarzellen ist
schon sehr energieaufwändig und auch das zur Modulbildung verwendete Aluminium trägt in
hohem Maße zur langen energetischen Amortisationszeit von etwa 3 bis 5 Jahren bei. Es stellt
sich hier die Frage, ob man unbedingt Aluminium verwenden muss.
Auch die CO2-Emission bei der Fertigung ist nicht außer Betracht zu lassen und hängt vom verwendeten
Energiemix im betroffenen Produktionsland ab. Dieser Faktor wäre für in Österreich
erzeugte Module sehr gut, allerdings gibt es in Österreich keine Produktionsstätten.
3.3.1.1 Abschattung
Die Standortwahl hat natürlich so zu erfolgen, dass keine natürlichen Abschattungen vorkommen,
wie dies z.B. durch den Schattenwurf von Bäumen oder hohen Häusern gegeben ist.
Es gibt jedoch auch schwer vermeidbare Abschattungseffekte, wie diese durch Schnee, Laub
oder durch Verschmutzung der Solarzellen eintreten können.
Die Auswirkung von Abschattungen auf den Ertrag einer Solarzelle ist im Wesentlichen durch
die Verschaltung der Solarmodule bestimmt. Solarzellen werden in der Regel in Serie geschaltet,
um eine brauchbare Spannung zu erreichen und diese dann parallel aneinandergereiht, um die
gewünschte Leistung zu erhalten. Wenn ein Element in einer Reihenschaltung abgeschattet wird,
kann dieses thermisch zerstört werden. Abhilfe erhält man durch Einbau einer Bypassdiode.
Meist wird diese Diode über mehrere serielle Zellen geschaltet, dies führt jedoch zu großen Ertragseinbußen,
wie in Diag. 3.3-1 zu sehen ist. Wenn jede Solarzelle eine eigene Bypassdiode
erhält, ist dieser Effekt nicht mehr so stark zu beobachten. In Diag. 3.3-2 ist das Abschattungsverhalten
bei verschiedenen Verschaltungen zu sehen [15].
Walter Hipp Diplomarbeit