Photovoltaik beschreibt die direkte Umwandlung von Solarstrahlung in elektrischen Strom. Sie ist zusammen mit der Windkraft die erneuerbare Energie mit dem höchsten Potential und der höchsten Flächeneffizienz. Sie erzeugt in Deutschland bereits 9 Prozent des elektrischen Stroms und wird zukünftig rund ein Drittel des deutschen Strombedarfs decken.
Die Vorlesung behandelt die Grundlagen, die Technologie und den praktischen Einsatz von Photovoltaikanlagen.
Nach einer Übersicht über die verschiedenen erneuerbaren Energien wird zunächst das Strahlungsangebot der Sonne betrachtet.
Daran schließt sich die Darstellung der Funktionsweise von Solarzellen an. Es werden verschiedene Zellentechnologien (kristallines Silizium, verschiedene Dünnschichtmaterialien, etc.) und Fertigungsverfahren mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen vorgestellt.
Im folgenden Kapitel geht es um Solarmodule und Solargeneratoren: Wie sind sie aufgebaut? Welche Auswirkungen haben Teilverschattungen? etc.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Betrachtung netzgekoppelter photovoltaischer Systeme und deren Einbindung in bestehende Energieversorgungsstrukturen.
Ein eigenes Kapitel behandelt die Speicherung von Solarstrom. Betrachtet werden verschiedene Batteriesysteme und ganze Hausspeicheranlagen. Weiterhin werden die Kosten der Stromspeicherung thematisiert.
Da die Qualitäts- und Fehleruntersuchung an PV-Anlagen immer wichtiger wird, behandelt ein eigenes Kapitel die photovoltaische Messtechnik. Hier greifen wir auf das besondere Know-How unseres Labors im Bereich der Vorort-Vermessung von Photovoltaikanlagen zurück,
Im folgenden Kapitel wird die Planung und der Betrieb von PV-Anlagen betrachtet. Wesentliches Thema ist hier die Ermittlung der Rendite von Anlagen.
Den Abschluss der Vorlesung bildet die Betrachtung verschiedener Szenarien einer zukünftigen nachhaltigen Energieversorgung.
Parallel zur Vorlesung findet eine Übung statt.
Außerdem wird ein Praktikum mit Versuchen an Solarzellen und Solarsystemen angeboten.
Die Folien zur Vorlesung finden Sie links in der Navigation.
Als begleitende Lektüre zu Vorlesung, Übung und Praktikum verwenden wir das folgende Lehrbuch:
K. Mertens: Photovoltaik - Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis, Hanser Verlag