A: Abk. für → Ampere.

Abschattung: die durch die Wolken oder Gegenstände, z.B. Kamine, Bäume oder Antennen geworfenen Schatten führen zu Ertragseinbußen der Photovoltaikanlage und teilweise zu Schäden durch →hot spots.

Absorption: lat. für „in sich aufnehmen”. Wird die Intensität von Licht beim Durchgang durch ein Material abgeschwächt, spricht man von Absorption.

Absorptionskoeffizient: Maß für die Stärke der →Absorption. Der Absorptionskoeffizient ist abhängig von der Wellenlänge des Lichts.

AC: Abk. für alternate current, engl. für Wechselstrom.

Ah: Abk. für ampere hour, engl. für Amperestunde.

AM: Abk. für Air Mass, engl. für Luftmasse. Die Luftmasse der Erdatmosphäre, durch die das Sonnenlicht dringt, beeinflußt dessen spektrale Zusammensetzung. Der Wert AM 1,5 bezeichnet den Faktor, um den der minimale Weg durch die Atmosphäre bei senkrechtem Einfall verlängert wird.

amorphes Silizium: (Abk. a-Si:H) Atome in amorphem Material sind unregelmäßig angeordnet (amorph: griech. für gestaltlos). Wegen des hohen Absorptionsvermögens dieses Materials genügen in der Solarzelle Schichten von 0.5μm Dicke und es findet Verwendung bei der Dünnschichttechnik.

Amortisationszeit: Zeitraum, in der eine Photovoltaikanlage durch Stromerzeugung die Investitionskosten erwirtschaftet. Die Amortisationszeit ist abhängig von der Einspeisevergütung und deren Laufzeit, den Investitionskosten, sowie dem Jahresenergieertrag der Anlage. Nicht zu verwechseln mit der →Energierücklaufzeit.

Ampere: (Abk. A) Maßeinheit für die elektrische Stromstärke.

Amperestunde: (Abk. Ah) physikalische Einheit der elektrischen Ladung. Dieses Produkt aus Stromstärke und Zeit gibt die gespeicherte Ladungsmenge in einer Batterie oder einem Akku an.

Antireflexschicht: wenige millionstel Millimeter dünne, transparente Schicht, die Reflexionsverluste minimiert. Lich, das von der Oberfläche der Solarzelle reflektiert wird, kann nicht absorbiert werden und trägt somit nicht zur Stromerzeugung bei. Die Antireflexschicht erhöht bei Solarzellen also die Lichtausbeute und somit den Wirkungsgrad.

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Becquerel: Alexandre-Edmond Becquerel, franz. Physiker, entdeckte im Jahr 1839 den photovoltaischen Effekt. Bei Bestrahlung einer Silberelektrode in einem Elektrolyt tritt eine elektrische Spannung auf.

Bypass-Diode: parallel zu einer Solarzelle geschaltete Diode, die bei →Abschattung einer einzelnen Zelle (in einer Reihenschaltung) den Strom der übrigen Solarzellen an dieser vorbeileitet.

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DC: Abk. für direct current, engl. für →Gleichstrom.

diffuse Strahlung: die einfallende Sonnenstrahlung teilt sich in einem direkten und einen diffusen Anteil auf. Diffuse Strahlung ist all die Strahlung, die nicht auf geometrisch geradlinigem Weg von der Sonne auf den Beobachtungspunkt fällt.

Diode: elektronisches Halbleiterbauelement, das elektrischen Strom nur in eine Richtung fließen läßt. Eine Solarzelle ist im Prinzip eine großflächige, beleuchtete Diode. Eine Diode wird durch ihre →I-U Kennlinie beschrieben.

direkte Strahlung: Sonneneinstrahlung, die auf direktem Weg von der Sonne die Erdoberfläche erreicht. Zur Sonneneinstrahlung addiert sich die diffuse Strahlung.

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Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG): Gesetz über den Vorrang erneuerbarer vor fossiler oderatomarer Energie.

Einspeisevergütung: Vergütung für die Einspeisung von regenerativ erzeugtem elektrischen Strom in das allgemeine Stromnetz.

Energierücklaufzeit: die Zeit, die eine Photovoltaikanlage braucht, um die bei der Herstellung benötigte Energie zu erzeugen.

Energie Versorgungsunternehmen (EVU): in Rheinhessen z.B. die EWR (Elektrizitätswerk Rheinhessen AG).

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Gleichstrom: Stromfluss ohne Richtungswechsel, wie er z.B. von Batterien oder Photovoltaikanlagen erzeugt wird.

Globalstrahulung: gesamte Strahlungsenergie der Sonne, die pro Zeiteinheit auf eine horizontale Fläche auf der Erdoberfläche fällt. Die Globalstrahlung setzt sich aus →diffuser Strahlung und →direkter Strahlung zusammen. Sie beträgt etwa 1.000 W/m² bei einem senkrechten Einfall (Zenit) der Sonnenstrahlen. Berücksichtigt man die geographische Lage und die unterschiedliche Zahl der Sonnenstunden im Jahr, so beträgt die jährlich eingestrahlte Energie pro Jahr in Deutschland etwa 1.000 kWh/m², am Äquator ca. 2.200 kWh/m².

grid: engl. für Raster oder Gitternetz, hier für Versorgungs- oder Stromnetz. Im Zusammenhang mit Solarzellen bezeichnet grid die metallischen Leiterbahnen, die nötig sind, um die an der Oberfläche einer Solarzelle gesammelten Ladungsträger abzuleiten. Ein Grid sollte möglichst wenig der Solarzellenoberfläche bedecken und einen möglichst kleinen elektrischen Widerstand haben, um die Leistungsverluste gering zu halten.

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hot spots: engl. für Brennpunkt oder Gefahrenherd, entsteht bei →Abschattung einer einzelnen Solarzelle in einer Reihenschaltung auf einem Modul. Eine solche Zelle verhält sich wie ein Ohmscher Widerstand und kann sich, wenn der Strom der übrigen Zellen hindurchfließt, bis zur Zerstörung erhitzen. Um dies zu vermeiden, werden →Bypass-Dioden parallel zu den einzelnen Zellen geschaltet.

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I: Abk. für den elektrischen Strom. Wird in der Einheit →Ampere gemessen.

I-U Kennlinie: stellt das charakteristische Verhalten einer Solarzelle dar. Dabei wird der Solarzellenstrom über der angelegten Spannung aufgetragen. Aus der I-U Kennlinie können die wichtigsten Solarzellengrößen bestimmt werden: →Füllfaktor, →Kurzschlußstrom, →offene Klemmspannung und →Wirkungsgrad.

Inselsystem: Photovoltaiksystem, das ohne Netzkopplung zur Energieversorgung eines isoliert gelegenen Verbrauchers beiträgt, z.B. in den Bergen oder in länglichen Gegenden.

Intensität: physikalische Messgröße für die einfallende Strahlungsleistung pro Fläche. Wird in der Einheit Watt/m² gemessen.

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Kapselung: witterungsbeständiger Schutz eines Moduls. Hierfür findet z.B. Glas oder Laminat Verwendung.

Kennlinie: →I-U Kennlinie.

Kilowattstunde: (Abk. kWh) eine Kilowattstunde entspricht 1.000 Watt. Maßeinheit der elektrischen Energie.

Kilowatt peak: (Abk. kWp) peak, engl. für Gipfel oder Spitze. Ein Kilowatt peak entspricht 1.000 Watt peak.

Konzentrator-Solarzellen: Zellen, auf die mit Hilfe von Spiegeln oder Linsen konzentriertes Sonnenlicht fällt. Ein Nachteil ist die Notwendigkeit der →Nachführung, weil der Brennpunkt immer auf der Solarzelle liegen muss.

kristallines Silizium: →monokristallines oder →polykristallines Silizium.

Kurzschlussstrom: (Abk. Isc) Strom, den eine Solarzelle liefert, wenn beide Klemmen ohne jeden zusätzlischen Widerstand verbunden werden (Kurzschluss).

kWh: Abk. für →Kilowattstunde.

kWp: Abk. für →Kilowatt peak, Maximal-Leistung eines Moduls unter Standard Test Bedingungen (STC - standard test conditions), d.h. bei einem →AM-Faktor von 1,5.

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Laderegler: wird zwischen PV-Anlage (z.B. bei Inselbetrieb) und Akku geschaltet. Er regelt und überwacht den Ladevorgang und schützt die Akkus von Tiefenentladung.

Laminat: Werkstoff, der zur Kapselung von PV Modulen dient, z.B. EVA oder Tedlar. Beim Laminieren wird das Modul in durchsichtige Folien eingeschweißt.

Leerlaufspannung: →offene Klemmenspannung.

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maximum power point: (Abk. MPP) engl. für den Punkt maximaler Leistung. An diesem Punkt der I-U Kennlinie einer Solarzelle kann die maximale Leistung entnommen werden. Durch →MPP tracking kann dieser Punkt in jedem Betriebszustand gefunden und eingestellt werden.

Modul: Verschaltung mehrerer Solarzellen, die witterungsbeständig verkapselt eine Grundeinheit der Photovoltaikanlage bilden.

Modulwirkungsgrad: →Wirkungsgrad.

monokristallines Silizium: Bezeichnung für →Silizium, das auf atomarer Ebene in Form von Einkristallen vorliegt.

MPP: Abk. für →maximum power point.

MPP tracking: Nachregeln der Leistungsentnahme, so dass eine Solaranlage ständig am →maximum power point betrieben wird. Dies vermeidet elektrische Leistungsverluste.

multikristallines Silizium: weniger gebräuchlich als →polykritallines Silizium.

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Nachführung: durch Nachführung wird die Ausrichtung der Solarzellen ständig dem aktuellen Sonnenstand angepasst, so dass die Sonnenstrahlung immer senkrecht einfällt (siehe auch →Konzentrator-Solarzellen).

Neigungswinkel: Winkel zwischen der Solarzelle und der Horizontalen/Waagrechten. je nach Breitengrad des Aufstellungsortes der Photovoltaikanlage gibt es einen anderen, optimalen Neigungswinkel.

Nennleistung: maximal mögliche Leistungsabgabe eines Moduls bei senkrechter Bestrahlung der Oberfläche mit einem →AM von 1,5 Sonnenspektrum. Wird in der Einheit Watt peak gemessen.

Netzkopplung: Anschluss der Photovoltaikanlage über einen Wechselrichter an das Netz des Stromversorgers (→EVU) zwecks vollständiger oder teilweiser Einspeisung des photovoltaisch erzeugten Stroms. Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen benötigen keinen Energiespeicher (siehe auch →Inselsystem).

NOCT: die Nennbetriebstemperatur (engl. normal operation cell temperature) gibt an, welche Temperatur ein Modul beim Betrieb unter standardisierten Bedingunen (G = 800 W/m², Windgeschwindigkeit 1 m/s, Temperatur 20 °C, AM 1,5) annimmt.

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offene Klemmenspannung: auch Leerlaufspannung genannt (Abk. Voc). Elektrische Spannung einer Solarzelle, deren beide Pole nicht miteinander verbunden sind, zwischen denen also kein Strom fließt.

ohmsche Verluste: Verlust an elektrischer Energie, die zu einem bestimmten Grad in Wärme umgewandelt wird, wenn Strom durch einen Widerstand fließt.

open circuit voltage: (Abk. Voc) engl. für →offene Klemmenspannung.

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performance ratio: engl. für Leistungsgrad. Bewertungskriterium für Photovoltaikanlagen, das unabhängig von der Ausrichtung der Anlage und der Globalstrahlung ist. Der Leistungsgrad ist definiert als das Verhältnis zwischen tatsächlichem und theoretisch möglichen Energieertrag.

Photovoltaik: (Abk. PV) ist die Technik, mit deren Hilfe Sonnenenergie (Photonen) durch Solarzellen in elektrische Energie (Strom) umgewandelt wird.

polykristallines Silizium: besteht auf molekularer Ebene aus →Silizium in kleinen Kristallen gebunden, die zusammenhängend eine Größe von einigen Millimetern bis Zentimetern haben können.

PV: Abk. für →Photovoltaik.

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Reflexionsverluste: Licht, das von der Oberfläche der Solarzelle reflektiert wird, und damit nicht mehr zur Stromerzeugung beitragen kann.

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Serienwiderstand: (auch Reihenwiderstand) ist ein →ohmscher Widerstand, der in Reihe (in Serie) mit der Solarzelle geschaltet ist. Er entsteht an Kontaktschichten und sollte möglichst klein sein, um Energieverluste zu vermeiden.

short circuit current: engl. für →Kurzschlussstrom einer Solarzelle.

Silizium: chemisches Element, das vier Bindungen mit Nachbaratomen eingehen kann. Silizium ist der Halbleiter, der bisher für die Halbleiterindustrie und die Photovoltaik die wichtigste Rolle spielt. Der Rohstoff Siliziumdioxid (Quarz) kann zu →monokristallinem, →polykristallinem oder amorphem Silizium verarbeitet werden. Im deutschen Sprachraum wird Siliziumdioxid fälschlicherweise oft als Kieselsäure, oder einfach als Sand bezeichnet.

Solarenergie: (auch Sonnenenergie) bezeichnet die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung (Strahlungsenergie) zur Erde gelangt.

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Teillastbereich
Die Komponenten einer Solarstromanlage arbeiten die meiste Zeit im Teillastbereich,
in dem sie nur einen Teil der maximalen Leistung (Nennleistung) erzeugen.
Nur unter optimalen Einstrahlungs- und Ausrichtungsbedingungen wird die Spitzenleistung (Peakleistung) erreicht

 

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Überhitzungsschutz
Wenn während einer länger anhaltenden Schönwetterperiode keine Energie aus dem Solarspeicher entnommen wird, kann die Speichertemperatur auf den maximal zulässigen Wert steigen. Die Pumpe schaltet ab, es kommt zum Stillstand.

In der Folge steigt die Absorbertemperatur bis zur Stillstandstemperatur und ein Teil der Solarflüssigkeit verdampft. Um diesen Betriebszustand zu vermeiden ist es empfehlenswert, durch einen zusätzlichen Überhitzungsschutz dafür zu sorgen, dass der Solarspeicher in solchen Fällen die Maximaltemperatur gar nicht erst erreicht.

Überschüssige Energie lässt sich in kritischen Betriebsphasen zum Beispiel über den Nachheizkreis an den Brennraum des Heizkessels und den Heizungsabzug abführen.
Falls ein geeigneter Wärmeverbraucher an die Heizung angeschlossen ist, kann auch dieser über den Nachheizkreis versorgt werden.
 

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Vakuumröhren - Kollektor
Ein Vakuumröhrenkollektor sammelt, ähnlich wie ein Flachkollektor, Sonnenstrahlen ein und wandelt diese in Wärme um.
Bei einem Vakuumröhrenkollektor sind mehrere Röhren zu einem Kollektor zusammengefasst. Die Röhren bestehen aus Glas und sind zur Verhinderung von Wärmeverlusten evakuiert, in ihnen herrscht also ein Vakuum (Thermoskannenprinzip).
Der Absorber ist als Blechstreifen in die einzelne Röhre eingefügt und kann in den meisten Fällen leicht gedreht werden, so dass er ideal zur Sonne ausgerichtet werden kann. Das erhöht den Energieertrag des Kollektors.

Bauarten:

Es gibt zwei unterschiedliche Funktionsprinzipien bei Vakuumröhrenkollektoren:

direkt durchflossene Vakuumröhren und so genannte "Heat-Pipes".
Bei den direkt durchflossenen Vakuumröhren fließt die Wärmeträgerflüssigkeit durch ein Wärmerohr (das sich im eigentlichen Glasrohr befindet) und nimmt dabei die Wärme vom Absorber auf. Diese direkt durchflossenen Vakuumröhrenkollektoren können nach Süden ausgerichtet geneigt montiert werden oder auch horizontal auf einem Flachdach angebracht werden.

Bei Heatpipe- Systemen ist das Wärmerohr mit Wasser oder Alkohol gefüllt, das mit Unterdruck eingebracht wird.
Es verdampft schon bei niedrigen Temperaturen (ca. 25°C). Der entstehende Dampf kondensiert am oberen Ende des Wärmerohrs und wird über einen Kondensator an die durchfließende Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben. Das Kondensat fließt in das Rohr zurück. Hierfür müssen Heat- Pipe- Röhrenkollektoren mit einer Neigung von 25°C montiert werden.
Mit einem Vakuumröhrenkollektor lassen sich höhere Temperaturen erzielen als mit einem Flachkollektor.

Nachteil von Vakuumröhren ist der etwas höhere Preis im Vergleich zu Flachkollektoren. Außerdem eignen sich die meisten Röhrenkollektoren nicht für eine Indachmontage.
 

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Wärmedämmung
In thermischen Solaranlagen werden die rückwärtigen und seitlichen Flächen der Kollektoren, die Rohrleitungen des Solarkreislaufs und der Solarspeicher wärmegedämmt.
Die Güte dieser Maßnahmen hat einen entscheidenden Einfluss auf den jährlichen Energiegewinn einer Anlage.

Kollektoren: Die Temperaturbeständigkeit der eingesetzten Dämmstoffe ist wesentlich. Es kann zu Höchsttemperaturen von 200°C im Kollektor kommen. Geeignete Dämmstoffe sind Mineralfasern, PU-Hartschaumplatten (FCKW frei) und natürliche Dämmstoffe wie Schafwolle oder Isoflock. Es gibt auch Kollektoren mit transparenter Wärmedämmung (TWD) oder Konvektionsbremse.

Rohrleitungen: Für die Dämmstärken der Rohrleitungen des Solarkreislaufs gelten die Anforderungen der Heizungsanlagenverordnung (Temperaturbeständigkeit bis 170°). Die außenverlegten Leitungen müssen außerdem UV- und witterungsbeständig sein. Schutz vor Vogelfraß bietet ein Blechmantel.

Solarspeicher: Die Dämmung sollte seitlich 10 cm und oben 15 cm dick sein. Die Wärmeverluste des Speichers sollten unter 2 Watt/ Kelvin Temperaturdifferenz liegen.
Dämmungen für den Speicher sind Weichschaum- oder Hartschaumhüllen. Es gibt auch fest eingeschäumte Speicher in Kunststoff- oder Blechmantel.
 

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Zähler
Bei Installation einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage wird neben dem Bezugszähler für den vom EVU eingekauften Strom ein Einspeisezähler (oder ein Kombigerät) eingebaut, der die produzierte und in das öffentliche Stromnetz eingespeiste Menge Solarstrom erfasst.

Der Nachweis ist für die Abrechnung mit dem Energieversorgungsunternehmen laut Erneuerbare- Energien- Gesetz (EEG) sowie zur Überprüfung der Anlagenfunktion notwendig.
 

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