SOLAR PV-Objekt

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Das SOLAR-PV-Objekt funktioniert ähnlich wie z.B. das WEA-Flächen-Objekt oder das Höhenlinien-Objekt: Es wird auf der Karte platziert und hat eine spezifische Position, tatsächlich ist es aber ein Datencontainer für digitalisierte Solarparkflächen und deren Eigenschaften.

"Solarparkfläche" bezeichnet hier jeweils eine Fläche, in der Module mit einheitlicher Konfiguration (Modultyp, Reihenabstände, Winkel, Tischkonfiguration etc.) verwendet werden. Wenn Sie einen ausgedehnten Solarpark planen, in dem in verschiedenen Bereichen verschiedene Modultypen verbaut werden, so stellen Sie dies durch mehrere Teilflächen in einem SOLAR-PV-Objekt dar.

Platzieren Sie ein SOLAR-PV-Objekt in die Nähe des Solarpark-Standorts:

Die exakte Position ist nicht von Belang, sollte aber in der Nähe der PV-Fläche sein, da die Top-Of-Atmosphere-Daten (TOA-Daten) für diese Position ermittelt werden.

Der Cursor wechselt direkt nachdem das Objekt platziert wurde in den Zeichenmodus und Sie können beginnen, die erste PV-Fläche zu digitalisieren.

Um die Fläche zu schließen, Rechtsklick → Stop .

Die Fläche wird automatisch mit Solarmodulen gefüllt (Beachten Sie, dass Sie evtl. einzoomen müssen, um diese zu sehen).

In der oberen Bildschirmhälfte hat sich das Statusfenster geöffnet. Hier können Sie die Eigenschaften der Fläche ändern. Klicken Sie nach Änderungen, die das Layout betreffen, auf den Knopf GEWÄHLTE Fläche aktualisieren, so wird das Modullayout aktualisiert.

Die Fläche wird so gefüllt, dass die maximale Menge Module untergebracht wird. Lediglich die niedrige Kante eines Moduls bzw. Modultischs (also auf der Nordhalbkugel die südliche, auf der Südhalbkugel die nördliche Kante) muss sich innerhalb der Fläche befinden, die hohe Kante darf außerhalb sein.

Es können Ausschlussflächen definiert werden, um z.B. Bereiche für Trafostationen oder Zuwegung frei zu halten. Diese Definieren Sie durch Rechtsklick auf einen Eckpunkt der zu digitalisierenden Fläche auf der Karte:

→ Neue Solar-PV-Fläche erzeugen

Im folgenden Fenster mit den Flächeneigenschaften setzen Sie das Häkchen ganz oben:

(Hier klicken für Versionen vor windPRO 3.5)

Achtung: Wenn zwei Ausschlussflächen sich überlappen, negieren sie sich.

Hier eine Fläche mit zwei Ausschlussflächen, die bei der Modulfüllung ausgespart bleiben:

Rechts unten in pink eine zusätzliche Teilfläche innerhalb desselben SOLAR-PV-Objekts. Um unterschiedliche Einstellungen für die Teilflächen eines SOLAR-PV-Objekts zu treffen, wählen Sie die Teilflächen im Statusfenster über das Fläche-Menü aus:

TIPP: Bei größeren Solarparks kann die Berechnung der Verschattung zeitraubend sein. Die Verschattungsberechnung kann für einen schnellen Vorab-Überblick in den SOLAR PV Berechnungseinstellungen deaktiviert werden.

Statusfenster SOLAR-PV-Objekt (Flächeneigenschaften)

Das Statusfenster eines SOLAR-PV-Objekts ist ein Bindeglied zwischen dem Kartenobjekt (SOLAR-PV-Objekt) und einer dazugehörigen AEP-Berechnung.

Es hat zwei Funktionen:

1. Es dient der Ansicht und Änderung der Modul- und Layouteigenschaften für die Teilflächen eines SOLAR-PV-Objekts.
2. Über das Statusfenster werden die Optionen für die Ertragsberechnung – z.B. die Quelle der Strahlungsdaten – definiert.

Modul- und Layouteigenschaften

Fläche: Auswahl der Teilfläche innerhalb des SOLAR-PV-Objekts. Für jede Teilfläche können unterschiedliche Modul- und Layouteigenschaften gelten. Wenn das SOLAR-PV-Objekt im Bearbeitungsmodus ist, ist stets die Fläche ausgewählt, die gerade auf der Karte bearbeitet wird (außer wenn es eine Ausschlussfläche ist). Mit der ...-Schaltfläche können Sie den Namen und die Farbe ändern, die Fläche löschen oder auf der Kartenansicht zeigen. In der Zeile darunter wird die Größe der gewählten Fläche und die Summe aller Flächen sowie nach gleichem Prinzip Modulanzahl, GCR (Ground Coverage Ratio) und Nennleistung (Modulvorderseite) angezeigt.

Modul: Mit der ...-Schaltfläche können Sie anfangs zwischen einigen generischen Modultypen wählen. Es können aber auch eigene Modultypen definiert und gespeichert werden (siehe Modulspezifikationen).

Modulorientierung: Hochformat oder Querformat.

windPRO prüft anhand der Modulorientierung, ob die Bypass-Dioden die Module in horizontale Streifen teilen (Normalfall) oder in vertikale Streifen (Warnmeldung „Bypass-Dioden prüfen!“). Der Normalfall wird für Freifeld-Anordnungen empfohlen, in der eine Modulreihe bei Sonnentiefstand durch die davor liegende Reihe teilverschattet wird. Außerhalb dieses Standardfalls, z.B. bei Dachflächenanlagen, kann eine Unterteilung in vertikale Streifen durchaus sinnvoll sein.

Modultisch: Modultische kombinieren konstruktiv eine feste Anzahl PV-Module horizontal und/oder vertikal. Werden Modultische verwendet, kann die Dimension hier definiert werden. Ab windRPO 3.5 kann über Anordnung die Ausrichtung der Modultische festgelegt werden. Die Standardeinstellung ist dabei, dass sich die Module bei linksbündiger Ausrichtung mit 0° Neigung komplett innerhalb der Fläche befinden.

Azimut: Die Winkelangaben folgen dem generellen Standard in windPRO, 0° ist Nord, 90° Ost, 180° Süd, 270° West. Nach Erzeugen einer Fläche sind die PV-Module zunächst auf den Äquator ausgerichtet (also auf der Nordhalbkugel 180°, auf der Südhalbkugel 0°).

Reihenabstand: Der Reihenabstand gilt für alle Modulreihen innerhalb einer PV-Fläche. Er misst von der Unterkante der Module einer Reihe bis zur Unterkante der Module der nächsten Reihe, schließt also die Modulfläche mit ein. Der Reihenabstand kann pro Fläche frei gewählt werden.

Neigung: 0° ist horizontal. Standardmäßig wird von windPRO anfangs der Winkel verwendet, der auf dem Breitengrad des Projekts die größte Produktion eines verschattungsfreien PV-Moduls ergibt. Häufig werden in der Praxis aber geringere Winkel verwendet, um ein wirtschaftliches Maximum zu erzielen. Dabei spielen die Verschattung durch vorgelagerte Modulreihen eine Rolle, die Anzahl möglicher Module pro Fläche, der Bodenwert, aber auch Windlasten, Anteil diffuser Strahlung, Kosten für die Unterkonstruktion, Strombörsenpreis nach Tageszeit bis hin zur Verfügbarkeit von Agrarsubventionen, wenn zwischen den Modulreihen noch Landwirtschaft betrieben werden kann. Mit der ...-Schaltfläche daneben wird der Neigungswinkel anhand des Referenzmoduls für die beste Proktion bei geringster Verschattung optimiert. Basis dafür sind die weiter oben definierten Berechnungseinstellungen.

Bodenfreiheit: Abstand vom Boden zum Modul. Bei fixem Neigungswinkel: Abstand zur unteren Modulkante. Bei nachgeführten Modulen: Abstand zur Modulmitte, wo üblicherweise die Nachführung montiert ist.

Nachgeführt: Wird weiter unten ausführlicher beschrieben.

Referenzmodul für Berechnung verwenden: Ein wichtiges Feature für die Planung, denn so werden auch große Solarparks in kurzer Zeit berechnet. Dafür wird ein großer Park nach dem Ähnlichkeitsprinzip in kleinere PV-Flächen aufgeteilt, für jeweils ähnliche Bedingungen innerhalb der Fläche. Für jede einzelne PV-Fläche wird ein repräsentativer Referenzstack festgelegt oder manuell ausgewählt per Rechtsklick, während sich das Solar PV-Objekt im Bearbeitungsmodus befindet. Wenn es z.B. im Gelände einen Ost-West-Hang gibt und außerdem ein Gefälle im Nord-Süd-Ausrichtung, sollten jeweils einzelne PV-Flächen pro Hang erstellt werden. Wenn es kritische Verschattung wie WEA, bzw. Hindernisse gibt, erstellen Sie auch dafür eine separate Fläche. Das Referenzmodul ist als Modul"stapel" zu verstehen: Wenn ein Tisch vertikal mehrere Module enthält und dabei die unteren Module stärker verschattet werden als die oberen, wird der ganze Stack berücksichtigt.

Bifazial: Wird genutzt bei Modulen mit transparenter Rückseite, die dadurch zur Stromerzeugung beitragen kann. Hauptsächlich wird die am Boden reflektierte Strahlung (Albedo) genutzt, bei entsprechenden Winkeln kann es aber auch direkte und diffuse Bestrahlung sein. Bifazial kann mit dem entsprechenden Reduktionsfaktor für die geringere Effizienz auf der Modul-Rückseite (Standard = 0,75) schon in den Moduleigenschaften definiert werden. Eine manuelle Aktivierung nimmt - unabhängig von den Moduleigenschaften - an, dass das Modul bifazial arbeiten kann. Der bifaziale Reduktionsfaktor wird dann aus den Berechnungseinstellungen, Register Verluste, übernommen.

Albedo von Berechnungseinstellungen: Albedo bestimmt das Rückstrahlvermögen einer Oberfläche. Das Feld aktiviert die Übernahme der Albedo-Definition aus den Berechnungseinstellungen, Register Verluste. Ist das Feld nicht aktiviert, kann direkt hier der passende Wert ausgewählt werden.

Unterkonstruktion: Nur für PHOTOMONTAGE. Aktiviert die Bearbeitung der Unterkonstruktion für die Visualisierung.

Werden ein oder mehrere dieser Parameter geändert, werden die Änderungen mit dem Knopf GEWÄHLTE Fläche aktualisieren angewandt.

Alternativ auf ALLE Flächen:

3D-Ansicht zeigt eine 3D-Ansicht eines Modultischs, basierend auf dem ausgewählten Modultyp und ggf. der Unterkonstruktion.

Schatten zeigen: Zeigt auf den auf der Karte dargestellten Modulen der PV-Fläche den Schatten von benachbarten WEA.

Modulspezifikationen

Wähle...: Auswahl aus den gespeicherten Modultypen. Anfänglich existiert eine Anzahl generische Modultypen, die Liste kann aber durch eigene gespeicherte Module erweitert werden. Module werden als Dateien (unter windPRO Data\PVPanels\) abgespeichert, so dass sie einfach zwischen Nutzern ausgetauscht werden können.

Bearbeiten: Bearbeitet den aktuell gewählten Modultyp (siehe unten). Wenn es sich dabei um einen der vordefinierten generischen Modultypen handelt, muss dieser unter einem neuen Namen gespeichert werden. Selbst angelegte Modultypen können frei verändert werden.

Neu: Öffnet eine Eingabemaske für Moduleigenschaften:

Dateiname: Wird beim Speichern festgelegt

Modultyp: Optionen: Monokristallin, Polykristallin, Amorph/Dünnschicht, Nicht-Standard. Anhand des Modultyps wird abgeschätzt, ob die angegebene Peak-Leistung im realistischen Rahmen für die Technologie ist.

Äußere Abmessungen: Länge der langen und der kurzen Seite des Moduls.

3D-Daten (.dae): windPRO enthält eine Anzahl vordefinierter Modulmodelle für die 3D-Visualisierung (windPRO Data\3D.dae_models\Solar panels). Es können auch eigene 3D-Modelle im Collada-Format (*.dae) verwendet werden.

Pmax (W): Peak-Leistung des Moduls. Der angegebene Wirkungsgrad basiert auf den Standard-Testbedingungen (STC) mit einer Einstrahlung von 1000 W/m² und 25°C Modultemperatur (Pmax/m²/1000)

Temperaturkoeffizient [%/°C]; Nennbetriebstemperatur (NOCT) [°C]: Der Modulspezifikation zu entnehmen.

Bypass-Dioden: Dienen zur Reduktion von Verschattungsverlusten. Ohne Bypass-Dioden würde ein Modul bereits bei Verschattung eines kleinen Flächenanteils komplett ausfallen. Bypass-Dioden teilen das Modul in eine Anzahl Felder auf; so wird erreicht, dass bei Verschattung jeweils nur das Feld / die Felder, in denen Verschattung auftritt, ausfällt.

Der breiteste Einsatz für Bypass-Dioden ergibt sich daraus, dass bei Reihenanordnung von Solarmodulen eine Reihe bei Sonnentiefstand durch die vorgelagerte Reihe verschattet werden kann. Üblicherweise teilen die Bypass-Dioden das Modul deshalb in horizontale Felder auf. Da ein Modul im Hoch- oder im Querformat montiert werden kann, verwenden wir hier die allgemeineren Bezeichnungen "Lange Seite / Kurze Seite".

Schwelle (%): Die Schwelle gibt an, ab wie viel Prozent Verschattung ein Bypass-Feld als ausgefallen gilt.

Bifazial: Seit windPRO 3.5 kann hier die beidseitige Modulnutzung mit dem entsprechenden Reduktionsfaktor definiert werden. Achtung: Pmax sollte hier nicht manuell erhöht werden, um beidseitig arbeitende Module zu berücksichtigen! Das würde die Berechnungen verfälschen.

Tracking-Module

Seit windPRO 3.5 können auch Erträge aus einachsig nachgeführten Modulen ("Tracking") berechnet werden. Das kann entweder über fixe, manuelle Einstellungen für bestimmte Zeiträume geschehen oder über die permanente Nachführung.

Durch manuelle Nachführung wird die Modulneigung je nach Jahreszeit, monatlich oder wöchentlich eingestellt, üblicherweise für nach Süden ausgerichtete Module. Über eine Optimierungsfunktion wird der beste Winkel bestimmt, um den höchsten Ertrag zu erhalten. Backtracking bewirkt eine geringere Neigung bei niedrigen Sonnenwinkeln, um mehr Verschattungsverlust als Gewinn durch die Neigung zu verhindern, und wird in die Berechnung einbezogen, wenn die Verschattungsverluste in den Berechnungseinstellungen aktiviert sind. Durch einen Vergleich der vorgeschlagenen Winkel je einmal mit und einmal ohne Berücksichtigung der Verschattungsverluste, können die Gewinne durch Backtracking abgeschätzt werden. Werte unten verwenden fixiert diese Werte und spart dadurch Berechnungszeit. Wenn Änderungen an den Modul(tisch)en, Dimensionen oder Reihenabständen durchgeführt werden, sollten die Winkel immer überprüft / neu berechnet werden.

Für die permanten Nachführung aktivieren Sie idealerweise immer Backtracking, um Modulverschattung zu vermeiden. Für eine schnelle Berechnung kann hier das Referenzmodul gewählt werden, für die detailliertere Berechnungen, besonders in hügeligem Gelände, ist es sinnvoller für jeden Modultisch mit Worst-case-Annahmen zu rechnen. Die Einstellung ist jedoch auch davon abhängig, was im tatsächlichen Projekt realisierbar ist, es gibt auch Projekte, die über ein "Team-Tracking" nachgeführt werden, um die gesamten Schatteneinflüsse möglichst gering zu halten.

Weitere Themen

• SOLAR PV-Überblick
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• Visualisierung von Modulverschattung
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