Photovoltaik 1

Aus TechnikWiki

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Beschreibung

Photovoltaik 185
Photovoltaikanlage
(6,3 Kilowattpeak)

Diese PhotovoltaikanlagePhotovoltaikanlage der Marke Eigenbau mit einer Leistung von 6,3 kWp wurde im Jahr 2006 auf einem GaragendachGaragendach errichtet. Damals war sie eine der ersten Anlagen in Südtirol und aufgrund der Subventionen des Staates bzw. von der EU folgten viele weitere. Ende September 2006 begann die EinspeisungEinspeisung ins europäische Verbundsystem (EV).


Da sich die GaragenGaragen und ebenso die Photovoltaikanlage nahe am Fluss Ahr (Wildbachverbauung) befinden, waren beim Bau der Garagen sowie bei der Photovoltaikanlage einige Auflagen zu erfüllen, um die Genehmigung zu erhalten. Die Garagen selbst müssen ein Mindestgewicht von ca. 40 Tonnen aushalten, somit kann z. B. bei Hochwasser ein Bagger oder ein Lastwagen sich darauf bewegen. Auch die gesamte Photovoltaikanlage muss fahrbar sein. Sie lässt sich 3 Meter vor- und zurückbewegen, dies brachte auch einen Vorteil im Winter zu Tage.


Es wurde je ein I-TrägerI-Träger auf den drei FundamentenFundamenten montiert und darauf die gesamte Anlage platziert. Mit Hilfe von vielen Kugellagern lässt sich somit die Anlage in Bewegung setzen. Im Winter bei viel Schneefall ist dies optimal, denn der Schnee muss vor der Anlage nicht entfernt werden, sondern sie wird stückweise zurückgefahren.


Begonnen wurde mit dem Aushub der Erde für die drei FundamenteFundamente und gleich darauf wurde auch die SchalungSchalung errichtet. Am nächsten Tag wurden diese dann gegossen. Anschließend wurde mit Hilfe des HydraulikkransHydraulikkrans die I-Träger auf die Garagen gehoben und pro Fundament je einer montiert. Parallel dazu wurden die tragenden Holzbalken gehobeltgehobelt, zugeschnittenzugeschnitten und für die Montage vorbereitet. Natürlich wurden auch diese HolzbalkenHolzbalken sowie die benötigten BretterBretter mit dem Kran hochgehoben.


Sobald das gesamte Material für die Konstruktion aufs Garagendach hochgehoben wurde, wurde damit begonnen mit den VerbindungseisenVerbindungseisen die HolzträgerbalkenHolzträgerbalken miteinander zu verbinden. Danach wurden die Holzbalken sowie die Bretter, Dachpappe und die AluminiumprofileAluminiumprofile montiert. Am nächsten Tag wurden noch die benötigten Photovoltaikmodule hochgehobenhochgehoben und installiertinstalliert.


Photovoltaik 122
Wechselrichter
(Sternbetrieb)

Nun wurden noch die drei Wechselrichter und der dazugehörige SchaltschrankSchaltschrank montiert. Zum Schluss wurden vom örtlichen E-Werk die damals drei benötigten StromzählerStromzähler (Ferraris-Zähler) verkabelt und in Betrieb genommen. Mittlerweile sind zwei Smartmeter im Einsatz.

  • Zählwerk 1: Die Produktion der Photovoltaikanlage.
  • Zählwerk 2: Die Einspeisung ins Verbundnetz.
  • Zählwerk 3: Der Ankauf des Verbundnetzes.

Technische Daten

Leistung (Kilowatt Peak) 6,3 kWp
Rekordleistung pro Monat (kWh/kWp) 922 kWh (146 kWh/kWp)
Rekordleistung pro Jahr (kWh/kWp) 7.071 kWh (1.122 kWh/kWp)
Anzahl der Module 33 Stück
Anzahl der Wechselrichter 3 Stück (Drehstrom - Sternschaltung)
Anzahl der Fundamente 3 Stück
Fundament (Maße) L x B x H / 3m x 1m x 0,5m
Fundament (Gewicht) 3,8 Tonnen (Stahlbeton 1m³ ca. 2,5t)
Lichtsensoren B+B Thermo-Technik LIFUE (12V/DC - 24V/DC)
SPS-Steuerung Moeller easy 820-DC-RC
Software easySoft-Pro V6.90
Standort Sand in Taufers (Südtirol / Italien)

Produktionswerte

Aufteilung (Summe)
Aufteilung (2020)
Monatsaufteilung (2019)
Monatsaufteilung (2020)

Version 1

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Photovoltaik
(Version 1)

Wie bereits erwähnt, kann die gesamte Anlage mit Hilfe von I-Träger aus StahlI-Träger aus Stahl ganze 3 Meter vor- und zurückgefahren werden. Bereits mit der Version 1, könnte man den Winkel der AnlageWinkel der Anlage manuell anpassen. Die Anlage wurde mit einem AutoheberAutoheber vorne hochgehoben und die passenden 3 EisenrohreEisenrohre eingesetzt. Es existierten 4 Stück mit unterschiedlicher Länge für die 4 Jahreszeiten. Es stellte sich heraus, dass durch die manuelle Winkeleinstellung die Stromproduktion um einiges stieg und deshalb wurde beschlossen die Version 2 (elektrische Winkeleinstellung mit einem Drehstrommotor und einer Wendeschützschaltung) umzusetzen.

Version 2

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Photovoltaik
(Version 2)

Die Photovoltaikanlage (Version 2) ist eines der größten Projekte der Marke Eigenbau im Technik Wiki. Zuerst wurden die 3 tragenden Elemente der bestehenden Konstruktion (Version 1) demontiert und die gesamte Anlage auf EuropalettenEuropaletten aufgesetzt. Diese konnten aufgrund von Beschädigungen nicht mehr in der Industrie verwendet werden. Natürlich war derzeit die Anlage trotz des Eigengewichtes zusätzlich mit 3 Stahlträgern am Fundament verankert. Die nicht mehr benötigten Paletten wurden anschließend mit der Palettensäge zu Brennholz verarbeitet.


Dadurch konnte in Ruhe die gesamte Anlage um die elektrische Winkeleinstellung erweitert werden. Begonnen wurde mit der Konstruktion des mechanischen SchwenkarmsSchwenkarms für die Sonnennachführung der Anlage. Der Antrieb erfolgt mit einem Drehstrommotor im Sternbetrieb (max. Spannung der Motorwicklungen = 230V!) und einem SchneckengetriebeSchneckengetriebe. Das SchneckengetriebeSchneckengetriebe wurde verwendet, damit keine Motorbremse benötigt wird. Bei einem Stromausfall stoppt die Anlage sofort.


Anschließend wurden die beiden weiteren zwei SchwenkarmeSchwenkarme konstruiert. Diese tragen zusätzlich mit den Hydraulikzylindern zur Sicherheit bei bzw. sie dienen auch als DämpferDämpfer. Deshalb sind bei den Hydraulikzylindern der Ausgang sowie der Eingang miteinander verbunden. Auf ein elektrisches Hydraulikventil, dass nur öffnet, wenn der Motor läuft wurde verzichtet. Der "Flaschenhals" im geschlossenen Hydrauliksystem reicht vollkommen aus. Sollte dennoch das "worst case" Szenario eintreffen, dass das Zahnrad Zahnrad zerbricht oder die Welle am Schneckengetriebe, fährt die Anlage wegen den zwei HydraulikzylindernHydraulikzylindern nur langsam zur Ausgangsposition (Nord- bzw. Südseite) zurück. Alle Schwenkarme sind mit einem dickwandigen Rohr verbunden, somit wird die Kraft gleichmäßig auf die drei Schwenkarme aufgeteilt.


Bei der Version 1 wurden noch mindestens zwei Personen benötigt, um die gesamte Anlage zu bewegen. Auch dieses Problem wurde gelöst, indem auf dem mittleren SchwenkarmSchwenkarm eine DrahtseilwindeDrahtseilwinde für drei einzelne Drahtseile zu je 6mm Stärke montiert wurde. Diese Drahtseile können bei den drei I-Trägern vorne (Anlage fährt vor) oder auch hinten (Anlage fährt zurück) angebracht werden. Dadurch kann die Anlage manuell mit der Drahtseilwinde in Bewegung gesetzt (max. 3 Meter vor bzw. 3 Meter zurück). Die Fixierung mit sechs Inbusschrauben der Konstruktion muss vorher gelöst werden, ansonsten ist das Bewegen unmöglich.


Zum Schluss wurde noch die benötigte Elektroinstallation durchgeführt. Bei dem UnterverteilerUnterverteiler wurden 2 RCD-Schutzschalter eingebaut, somit lässt sich die Steuerung der Anlage im Winter komplett abschalten. Die RCD-Schutzschalter haben einen Fehlerstrom von 0,5 Ampere, deshalb können sie in diesem Fall nur als 4 polige Schalter verwendet werden! Nun wurde noch die WendeschützschaltungWendeschützschaltung verkabelt und in dem SchaltschrankSchaltschrank eingebaut.

Version 3

Schulprojekt

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Photovoltaik
(Modell)

Bevor mit dem Schulprojekt begonnen wurde, wurden einige Sicherheitsmaßnahmen getroffen. Der Drehstrommotor und das SchneckengetriebeDrehstrommotor und das Schneckengetriebe wurden ausgetauscht, um damit die Geschwindigkeit der Anlage um mehr als die Hälfte zu reduzieren. Auch eine sogenannte SchleifkupplungSchleifkupplung wurde eingebaut, damit die Anlage nicht mehr als ca. 150kg Kraft aufwenden kann.

Dadurch ist auch ein Programmierfehler nicht tragisch, denn entweder hätte die Schleifkupplung oder der Motorschutz eingegriffen. Somit könnten die Schüler mit dem Projekt bedenkenlos starten. Ihnen wurde bereits ein zweiter Schaltschrank mit der SPS-SteuerungSchaltschrank mit der SPS-Steuerung zur Verfügung gestellt. Die Schüler konnten komplett in die bereits bestehende manuelle Steuerungbestehende manuelle Steuerung eingreifen.

Zum Schluss war sowieso geplant, die gesamte Elektroinstallation für die Steuerung der AnlageSteuerung der Anlage zu erneuern.

  • Schaltschrank mit der SPS-Steuerung in der Garage.
  • Schaltschrank mit der manuellen Bedienung der Photovoltaikanlage auf dem Garagendach.

SPS-Steuerung

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Schaltschrank
(SPS-Steuerung)

Die Schüler konnten nicht permanent an der Photovoltaikanlage arbeiten, deshalb wurde ein ModellModell konstruiert, um die SPS-SteuerungSPS-Steuerung im Labor der TFO zu programmieren.

Sollte sich die Photovoltaikanlage in 120 Sekunden (Schleifkupplung) nicht der Sonne ausrichten können bzw. sie erreicht keinen der beiden Endschalter (Endschalter-NordseiteEndschalter-Nordseite oder Endschalter-SüdseiteEndschalter-Südseite), schaltet sich die SPS-Steuerung automatisch ab. Es könnte passieren, dass eine Leiter vergessen wird. Die Stromproduktion der Anlage wird jedoch nicht unterbrochen.

Die Steuerung erkennt die optimale Ausrichtung dadurch, dass der jeweilige Lichtsensor (SüdseiteSüdseite und NordseiteNordseite) das gleiche analoge Signal (DC) zurück liefert. Da sich die Anlage nicht permanent bewegen soll wurde eine Hysterese gesetzt und zusätzlich stellt ein Timer sicher, dass eine Nachjustierung nur alle 10 Minuten stattfindet.

Sofern auch der RegensensorRegensensor anschlägt, kann sich die Anlage nicht mehr nach Norden ausrichtenNorden ausrichten. Der Grund dafür ist, dass bei dieser Konstruktion eine Dachpappe anstatt einer Haut verwendet wurde. Da die Dachpappe nur übereinandergelegt ist, kann somit Wasser in die untere Holzkonstruktion eindringen.

Sofern der Lichtsensor (Nummer: 3) die Dunkelheit bestätigt, richtet sich die Anlage nach Süden aus, also bis der Endschalter (Südseite) erreicht wird. Dies kann auch Tagsüber passieren, jedoch nur bei dichter Bewölkung. Dadurch erkennt die Steuerung eine Schlechtwetterfront oder auch Hagelschlag.

Mit dem Automatikmodus wird der Ertrag um ca. 25% Netto gesteigert (5% Stromverbrauch der Steuerung und des Motors).

Fazit

Diese Anlage wurde noch nie professionell von einer Fachfirma gereinigt. Sie ist seit dem September 2006 im Betrieb und dennoch wurde ein neuer Rekord mit 40,2 kWh am 25 Juli 2018 aufgestellt. Von Alterung bzw. Leistungsverlust noch keine Spur. Des Weiteren hat eine Photovoltaikanlage gegenüber anderen Kraftwerken (Verschleiß) weitaus die geringsten Wartungskosten.

Fotos

Videos

Photovoltaikanlage (Modell)
Photovoltaikanlage (Slideshow)
Photovoltaikanlage (SDF)

Komponenten

Siehe auch

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