Verschattungsanalyse und Ertragsprognose einer Photovoltaikanlage mit geringem Neigungswinkel und in der Modulebene diagonal gedrehten Modulen

Abstract

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit einer neuartigen Ausrichtung von Photovoltaikmodulen, der sogenannten X-Modul-Ausrichtung. Hierbei werden die Module in der Modulebene um ca. 45° ge-dreht, also in eine Zwischenstellung zwischen horizontaler und vertikaler Ausrichtung. Durch diese Drehung ist es möglich, für die einzelnen Modultische einen flacheren Anstellwinkel als bei konventi-onell gebauten Anlagen zu wählen und somit weniger Verschattungsverluste zu erhalten. Üblicherwei-se wird ein Anstellwinkel von 20° nicht unterschritten, damit der Selbstreinigungseffekt der Module gewährleistet ist und sich Schmutz nicht an der Unterkante des Modulrahmens sammeln kann. Ein so entstehender Schmutzrand würde zu Ertragsverlusten führen, sollte er die Zellen des Modules bede-cken. Aufgrund der Drehung kann sich der Schmutz am Modulrahmen schlechter ansammeln und wird bei Regen über die Modulecke weggespült. Um diesen Effekt besser zu untersuchen, wurde von der Enerparc AG eine Versuchsanlage gebaut, welche sowohl einen konventionell gebauten Abschnitt mit 20° Anstellwinkel enthält als auch einen Abschnitt nach der X-Modul-Ausrichtung mit einem Anstellwinkel von 12°. Über einen Messzeitraum von ca. zwei Monaten wurden verschiedene Daten über Wetter, Einstrahlung sowie Energieerträge ge-sammelt und anhand dieser für beide Ausrichtungsvarianten Simulationen mit der Simulationssoftware PVsyst erstellt. Die so erhaltenen Ergebnisse wurden mit den Messdaten der Versuchsanlage vergli-chen. Während die Simulation der X-Modul-Montage, trotz der für PVsyst unüblichen Ausrichtung, die Messwerte gut nachstellte, zeigte die Simulation der konventionellen Anlage deutliche Abweichungen an strahlungsintensiven Tagen. Diese Abweichung floss auch in den direkten Vergleich der beiden Ausrichtungsvarianten ein, weswegen dieser deutlich niedrigere Mehrerträge für die X-Modul-Ausrichtung angibt, als die Messwerte zeigen. Die auf diesen Simulationen aufbauende Prognose für ein durchschnittliches Jahr, zeigt für fast sämtli-che Monate einen Mehrertrag der X-Modul-Ausrichtung an. Mittelt man hierfür die Ergebnisse der beiden in PVsyst vorhandenen Simulationsmodelle (Perez und Hay), erhält man einen Mehrertrag von ca. 2,2 % an Energie pro Jahr.