Chemie > Photovoltaik - Terrestrische Umwelteinflüsse auf das Lichtspektrum

Photovoltaik - Terrestrische Umwelteinflüsse auf das Lichtspektrum

von Dipl.-Ing. (FH) Thorsten Kopp

Dipl.-Ing. (FH) Thorsten Kopp ist im Labor für solare Energiesysteme und energietechnische Anlagen an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der FH München tätig.

Er befasste sich dort im Rahmen seiner Diplomarbeit mit dem Thema „Evaluation terrestrischer Umgebungseinflüsse auf das photo-voltaisch konvertierbare Lichtspektrum“ und gibt in labor&more einen Einblick in seinen Arbeitsbereich.

Abbildung:Mit der zweiachsigen Nachführung ist es möglich, den befestigten Detektor des Spektrometers genau nach der Sonne auszurichten und laufend ihrem Stand anzupassen. Ebenso kann der Detektor ohne Montageaufwand in verschiedene Himmelsrichtungen ausgerichtet und Messungen vorgenommen werden.

Ein bedeutender Anteil der solaren Einstrahlung erfährt durch Wechselwirkung mit der terrestrischen Umgebung eine Wandlung seines charakteristischen Spektrums, bevor es als diffuse Strahlung auf eine Solarzelle trifft. Die Ursache und Auswirkung der Änderungen durch Reflexion, Transmission oder auch Verschattung an Objekten und Oberflächen sind in der Photovoltaik noch weitestgehend unberücksichtigt geblieben.

Im Rahmen dieses Themas erfolgt eine Beurteilung und Analyse der verschiedenen Wechselwirkungen des Lichts mit der terrestrischen Umgebung, darunter auch verschiedene Fassaden und Dachflächen. Mithilfe eines hochauflösenden Photospektrometers (MultiSpec Solar; tec5AG) lassen sich die Veränderungen der einzelnen Bereiche im Lichtspektrum bei verschiedenen Randbedingungen aufzeigen. Die gemessenen Daten werden aufgezeichnet, analysiert und mit den theoretischen Modellen verglichen. Die Aufnahmen mehrerer Messzyklen an verschiedenen Objekten und Oberflächen wurden mit einem speziell für diese Anforderungen konzeptionierten Spektrometer durchgeführt. Dieses erfasst den für die unterschiedlichen Solarzellen relevanten Bereich von 300 – 1700 nm mittels Si- und InGaAs- Detektoren.

Es folgte eine Untersuchung der erhaltenen Spektren nach energiemeteorologischen Gesichtspunkten und die grafische Auswertung der Ergebnisse. Derzeit wird die Automatisierung der Messungen vorangetrieben, um gleichzeitig die nach der Wellenlänge aufgelöste Einstrahlung aus verschiedenen horizontalen und vertikalen Winkeln zu vermessen ( siehe Abb.). Im nächsten Schritt wird das Spektrometersystem in Verbindung mit einer PV-Anlage betrieben und ermöglicht so eine genauere Korrelation zwischen Ertrag einer Anlage und den spektralen Einstrahlungswerten vor Ort. Abschließend folgt eine Untersuchung zwischen dem Ertrag eines Moduls mit bestimmter Zelltechnologie und der in einer Umgebung vorherrschenden charakteristischen Diffusstrahlung.

Das Labor für solare Energiesysteme und energietechnische Anlagen (SE-Labor), dient dem neuen Studiengang regenerativer Energien für praxisnahe Vermittlung der Technologien. Das primäre Arbeitsfeld liegt im Bereich Photovoltaik (PV), das sekundäre sind die Bioenergie und solarthermische Anlagen. Über die Erlöse einer eigenen 30-kW-Anlage wird den Studenten ermöglicht, an Forschungsprojekten mitzuarbeiten. Derzeit laufen verschiedenste Projekte in enger Kooperation mit der Wirtschaft und führenden Forschungseinrichtungen in Deutschland. Zusätzlich zur Forschungsarbeit bietet die Einrichtung Fortbildungsseminare zur Simulation und Auslegung von PV-Anlagen an und organisiert Seminare zu den Themen Windkraft, Photovoltaik, Biogas und Energiemeteorologie.

>>http://ee.hm.edu/fk/lab/lse.html

Foto: © Dipl.-Ing. Thorsten Kopp