Die deutschen Stromversorger wollen erneuerbare Energien langfristig zur vierten Säule des Energiesystems im Mix mit fossilen Brennstoffen, Kernenergie und rationeller Energieverwendung entwickeln. Dies ist aus Gründen des Umweltschutzes und der Ressourcenschonung geboten. Das Fundament für die „vierte Säule“ scheint schon gelegt, wie aus einer neuerlichen Umfrage der Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke (VDEW / Frankfurt/M.) hervorgeht. Danach haben die Stromversorger voriges Jahr mit 18,7 Mrd. kWh bereits 7 % mehr Strom aus Wasserkraft, Biomasse, Müll, Wind und Solarstrahlung gewonnen als 1992. Auch die Einspeisung aus Anlagen Dritter nahm um gut 70 % zu. Insgesamt haben erneuerbare Energien 1994 etwa 4,7 % des Stromverbrauchs aus dem öffentlichen Versorgungsnetz gedeckt - gegenüber 4,3 % zwei Jahre zuvor. Wie die Stromversorger neue Techniken erproben, um sie wirtschaftlich zu machen, zeigt eine Reihe von Beispielen auf: die Beteiligung am 1-MW-Photovoltaik-Kraftwerk im spanischen Toledo und die Solarsiedlung in Essen (RWE) oder die Kombination einer Photovoltaik- und einer Windkraftanlage mit einem Pumpspeicher-Kraftwerk (HEW) sowie mehrere Photovoltaik-Fassaden an Gebäuden von Versorgungsunternehmen unterschiedlicher Größe. Gerade dieser zuletzt genannten Anwendungsform widmet sich diese Diplomarbeit, da in ihr noch riesige Potentiale (auch im Zusammenhang mit den geplanten Modernisierungsarbeiten am Weinhold-Bau) liegen, um die solare Energieproduktion zu steigern, Gebäude technisch und optisch aufzuwerten und wertvolle Flächenpotentiale für die solare Stromerzeugung direkt am Verbraucher zu nutzen.
Die Sonnenenergie ist die Energiequelle der Zukunft. Sie ist unerschöpflich, umweltfreundlich und ästhetisch gestaltbar in Form von Photovoltaik. Diese Zukunftsenergie trägt die Photovoltaik in sich, so daß sich Umweltschutz, Hochtechnologie und Zukunftsorientierung in ihr symbolisch vereinen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Solar-Strom-Versorgungssysteme
- 2.1 Anforderungen an Photovoltaik-Anlagen
- 2.2 Arten von Photovoltaik-Anlagen
- 2.2.1 autonome Solarstrom-Systeme
- 2.2.2 Netzgekoppelte Anlagen
- 2.2.3 einsetzbare PV- Materialien
- 3 Netzgekoppelte Anlagen
- 3.1 Prinzip von Netzgekoppelten Anlagen
- 3.2 Struktur und Aufbau von Netzgekoppelten Anlagen
- 3.3 Einsetzbare Wechselrichterarten
- 4 Energie, Strahlung, Stromproduktion, -Verbrauch
- 4.1 Das Energieangebot der Sonne
- 4.2 Bedarf in öffentlichen Gebäuden
- 4.3 Bedarf in Haushalten
- 4.4 Dimensionierung von Netzgekoppelten PV-Anlagen
- 5 Photovoltaik in der Architektur
- 5.1 Farben und Maße von PV-Modulen
- 5.2 Neigung und Orientierung an Fassaden
- 5.3 Einspeisevorschriften der EVU
- 6 Aufgliederung/Optimierung der Funktions-Montage-Gruppen
- 6.1 Verschaltung der PV-Module
- 6.2 Wechselrichterkonzepte
- 6.3 Varianten der Netzeinspeisung
- 7 Errichtung, Installation von PV-Anlagen
- 7.1 Elektroinstallation / Blitzschutz
- 7.2 Montage der PV-Module
- 7.2.1 Sonnenschutzmarkisen
- 7.2.2 Kaltfassade
- 7.2.3 Warmfassade
- 7.3 Wartung / Reparatur
- 8 Kosten, Wirtschaftlichkeit, Förderungen, Perspektiven
- 8.1 Kosten
- 8.2 Wirtschaftlichkeit
- 8.3 Ökologie
- 8.4 Förderungen
- 8.5 Einspeisevergütungen
- 9 Möglichkeiten an der Universität Chemnitz
- 10 Architektonische Ansätze zur Gebäudehüllengestaltung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit untersucht theoretisch und projektiert eine Solarfassade. Ziel ist es, die Potentiale der solaren Energieproduktion zu steigern, Gebäude technisch und optisch aufzuwerten und Flächenpotentiale für die solare Stromerzeugung direkt am Verbraucher zu nutzen. Die Arbeit konzentriert sich auf netzgekoppelte Anlagen.
- Anforderungen an und Arten von Photovoltaik-Anlagen
- Design und Optimierung von Solarfassaden
- Wirtschaftlichkeit und Fördermöglichkeiten von PV-Anlagen
- Integration von Photovoltaik in die Architektur
- Technische Aspekte der Installation und Wartung
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beschreibt den Kontext der Arbeit im Hinblick auf die wachsende Bedeutung erneuerbarer Energien und den Fokus auf Photovoltaik-Fassaden als zukunftsweisende Technologie. Sie hebt die Bedeutung der solaren Energieproduktion hervor und benennt den Weinhold-Bau der Technischen Universität Chemnitz-Zwickau als ein mögliches Anwendungsbeispiel. Der Fokus auf die Kombination von Umweltschutz, Hochtechnologie und Zukunftsorientierung wird ebenfalls betont.
2 Solar-Strom-Versorgungssysteme: Dieses Kapitel behandelt die grundlegenden Anforderungen an Photovoltaik-Anlagen, betont die Schwankungen der Sonneneinstrahlung und die Notwendigkeit von Stromspeichern, Reglern und Spannungswandlern für eine konstante Energieversorgung. Es unterscheidet zwischen autonomen und netzgekoppelten Systemen und beleuchtet die Bedeutung von Wechselrichtern zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom für den Hausgebrauch. Die Systemleistung und deren Einfluss auf die Komplexität der Anlage werden ebenfalls besprochen.
3 Netzgekoppelte Anlagen: Dieses Kapitel konzentriert sich auf das Prinzip, die Struktur und den Aufbau netzgekoppelter Photovoltaik-Anlagen. Es beschreibt detailliert die Funktionsweise und die verschiedenen Arten von Wechselrichtern, die in solchen Anlagen zum Einsatz kommen. Der Schwerpunkt liegt auf der technischen Umsetzung und den damit verbundenen Herausforderungen.
4 Energie, Strahlung, Stromproduktion, -Verbrauch: Dieses Kapitel analysiert das Energieangebot der Sonne, den Energiebedarf in öffentlichen Gebäuden und Haushalten und die Dimensionierung von netzgekoppelten PV-Anlagen. Es liefert grundlegende Informationen über die Energiebilanz und die notwendigen Berechnungen für eine effiziente Anlagenplanung.
5 Photovoltaik in der Architektur: Dieses Kapitel befasst sich mit der ästhetischen Integration von Photovoltaik-Modulen in die Architektur. Es diskutiert die Auswahl von Farben und Maßen der Module, die optimale Neigung und Ausrichtung an Fassaden und die Einhaltung der relevanten Einspeisevorschriften der Energieversorger. Der Fokus liegt auf der harmonischen Verbindung von Funktionalität und Ästhetik.
6 Aufgliederung/Optimierung der Funktions-Montage-Gruppen: Dieses Kapitel beschreibt die Verschaltung der PV-Module, verschiedene Wechselrichterkonzepte und Varianten der Netzeinspeisung. Es konzentriert sich auf die Optimierung der technischen Komponenten für eine maximale Effizienz und Zuverlässigkeit der Anlage.
7 Errichtung, Installation von PV-Anlagen: Dieses Kapitel behandelt die praktischen Aspekte der Errichtung und Installation von PV-Anlagen, einschließlich Elektroinstallation, Blitzschutz und Montage der PV-Module an verschiedenen Fassadentypen (Kaltfassade, Warmfassade). Die Wartung und Reparatur der Anlage wird ebenfalls berücksichtigt. Der Fokus liegt auf der sicheren und fachgerechten Ausführung der Installationsarbeiten.
8 Kosten, Wirtschaftlichkeit, Förderungen, Perspektiven: Dieses Kapitel analysiert die Kosten, die Wirtschaftlichkeit und die Fördermöglichkeiten von PV-Anlagen. Es beleuchtet ökologische Aspekte und die Bedeutung von Einspeisevergütungen für die Rentabilität. Der Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und Perspektiven im Bereich der Photovoltaik wird ebenfalls gegeben.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Solarfassade, Netzgekoppelte Anlagen, Energieversorgung, Sonnenenergie, Architekturintegration, Wirtschaftlichkeit, Förderungen, Wechselrichter, Energieeffizienz.
Häufig gestellte Fragen zur Diplomarbeit: Solarfassade
Was ist der Gegenstand dieser Diplomarbeit?
Diese Diplomarbeit untersucht theoretisch und projektiert eine Solarfassade. Ziel ist die Steigerung des Potenzials der solaren Energieproduktion, die technische und optische Aufwertung von Gebäuden und die Nutzung von Flächenpotentialen für die solare Stromerzeugung direkt am Verbraucher. Der Fokus liegt auf netzgekoppelten Anlagen.
Welche Themen werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit behandelt umfassend die Anforderungen an und Arten von Photovoltaik-Anlagen, das Design und die Optimierung von Solarfassaden, die Wirtschaftlichkeit und Fördermöglichkeiten, die Integration von Photovoltaik in die Architektur sowie die technischen Aspekte der Installation und Wartung.
Welche Arten von Photovoltaik-Anlagen werden unterschieden?
Die Arbeit unterscheidet zwischen autonomen und netzgekoppelten Solarstrom-Systemen. Im Detail werden netzgekoppelte Anlagen und die verschiedenen Arten von Wechselrichtern behandelt.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit gliedert sich in Kapitel zu Einleitung, Solar-Strom-Versorgungssysteme, netzgekoppelte Anlagen, Energiebedarf und -produktion, Photovoltaik in der Architektur, Optimierung der Funktions-Montage-Gruppen, Errichtung und Installation von PV-Anlagen, Kosten und Wirtschaftlichkeit sowie Möglichkeiten an der Universität Chemnitz und architektonischen Ansätzen zur Gebäudehüllengestaltung. Jedes Kapitel bietet eine detaillierte Zusammenfassung.
Welche Aspekte der Architekturintegration werden betrachtet?
Die Arbeit untersucht die ästhetische Integration von Photovoltaik-Modulen in die Architektur, einschließlich der Auswahl von Farben und Maßen der Module, der optimalen Neigung und Ausrichtung an Fassaden und die Einhaltung der Einspeisevorschriften der Energieversorger.
Welche Kosten und Fördermöglichkeiten werden beleuchtet?
Die Arbeit analysiert die Kosten, die Wirtschaftlichkeit und die Fördermöglichkeiten von PV-Anlagen. Ökologische Aspekte und die Bedeutung von Einspeisevergütungen werden ebenfalls behandelt.
Welche praktischen Aspekte der Installation werden behandelt?
Die Arbeit beschreibt die Elektroinstallation, den Blitzschutz, die Montage der PV-Module an verschiedenen Fassadentypen (Kaltfassade, Warmfassade) sowie die Wartung und Reparatur der Anlage.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Photovoltaik, Solarfassade, Netzgekoppelte Anlagen, Energieversorgung, Sonnenenergie, Architekturintegration, Wirtschaftlichkeit, Förderungen, Wechselrichter, Energieeffizienz.
Wo findet man weitere Informationen?
Das detaillierte Inhaltsverzeichnis mit Kapitelunterteilungen gibt einen umfassenden Überblick über den Inhalt der Arbeit.
Welches Gebäude dient als mögliches Anwendungsbeispiel?
Der Weinhold-Bau der Technischen Universität Chemnitz-Zwickau wird als mögliches Anwendungsbeispiel genannt.
- Arbeit zitieren
- Tim Wenger (Autor:in), 1995, Theoretische Untersuchung und Projektierung einer Solarfassade, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/55709
