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Um die Effizienz der Anlagen zu verbessern, werden Photovoltaikanlagen zunehmend mit höheren Systemspannungen von bis zu 1000 V und trafolosen Wechselrichtern betrieben. Dadurch können jedoch, je nach Modultyp und Zelltechnologie, schädigende Potentialunterschiede zwischen Modulrahmen und Zelloberfläche entstehen, sodass sich der Wirkungsgrad der Module stetig verringert. Diese Form der Leistungsabnahme wird als potentialinduzierte Degradation (PID) bezeichnet. Dieser Effekt wurde erst in den letzten Jahren und zunächst nur bei bestimmten Zelltypen entdeckt [SCHW11]. Infolge einer Veröffentlichung im Fachmagazin Photon im Dezember 2010 wurde dieses Phänomen auch außerhalb von Forschungskreisen diskutiert [PHOT10]. In dieser Publikation wurden bei einigen Modulen Leistungsabnahmen von über 50 % angeführt. Derartige Meldungen führten zu einer allgemeinen Verunsicherung bei den Betreibern und Investoren von Photovoltaikanlagen. Aus diesem Grund sah sich die gesamte Photovoltaikbranche gezwungen zum PID-Effekt Stellung zu nehmen. Ganz gleich, ob die Presseerklärung von BP Solar, Schott Solar, Solar Park oder anderen Modulherstellern veröffentlicht wurde, der Grundtenor war stets der gleiche: Man kenne zwar den PID-Effekt, dieser sei aber bisher nicht bei den eigenen Solarmodulen im Feld aufgetreten. Den Kunden wurde versichert, der Effekt habe auch in Zukunft für die eigenen Produkte keinerlei Bedeutung. Zusätzlich zu dieser Entwarnung wurde auf eigene Projekte zur Erforschung der PID und die entsprechenden Produktoptimierungen verwiesen [BPSO12, SCHO11b, SOLA12]. Trotz der anfänglichen Verharmlosung des PID-Effekts stellt dieser eine potentielle Bedrohung für den langfristigen Ertrag von Photovoltaikanalgen dar. In unabhängigen Forschungskreisen ist das Phänomen der PID bereits seit 2005 bekannt und wird seitdem von wissenschaftlichen Instituten sowie den Zell- und Modulherstellern erforscht [SCHW11]. Um die Entstehung des PID-Effekts zu verhindern bzw. um bei bereits eingetretenen Effekt korrigierende Maßnahmen einzuleiten, ist die Untersuchung der Entstehungsbedingungen wichtig. Um den PID-Effekt im Labor oder Freiland nachzuweisen, werden derzeit verschiedene Verfahren zur beschleunigten Degradation genutzt. Diese Versuche werden als PID-Stresstests bezeichnet und ermöglichen eine Bestimmung der PID-Resistenz von Modulen und Solarzellen. Die meisten Stresstests werden an Solarmodulen und unverkapselten Solarzellen durchgeführt, indem eine hohe Gleichspannung von über 600 V zwischen Modulrahmen und den Zellkontakten angelegt wird. Aufgrund der Verkapselung sind jedoch nachfolgende Untersuchungen an den einzelnen Zellen schwierig und nur bedingt möglich. Daher werden derzeit Versuche mit Koronaentladungen genutzt, um eine Degradation an unverkapselten Solarzellen herbeizuführen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein prognosebasiertes Dimensionierungsverfahren für Speichersysteme im Einsatzfall Lastspitzenkappung mit "Begrenzung der Jahreshöchstlast" entwickelt. Ausgehend von den theoretischen Überlegungen zum möglichen Ablauf der Dimensionierung, konnte das Verfahren erfolgreich in ein MS VBA Programm implementiert werden, welches dann die zur Speicherdimensionierung notwendigen Berechnungen vollständig automatisiert durchführt.
Dieses umfasst auch ein entwickeltes Näherungsverfahren zur Bestimmung des optimalen Speicherenergieinhaltes sowie die Erzeugung von verschiedenen Modifikationen eines vorliegenden Lastgangs. Dabei besteht noch Optimierungspotenzial hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit, da die Simulation von Jahreslastgängen mit einer hohen Anzahl an Lastgangvariationen mehrere Stunden bis Tage in Anspruch nehmen kann.
Für die Bewertung des Verfahrens und der erstellten Algorithmen erfolgte ein umfangreicher Test am Beispiel der Lastgangdaten einer realen Industrieanlage zur Fahrzeugproduktion. Dabei wurde ausschließlich die im Programm implementierte, häufig genutzte Variante der Lastspitzenkappung bei jährlicher Abrechnung betrachtet und die benötigten Simulationsparameter aus aktuellen Großprojekten, Stromtarifen und der Literatur recherchiert.
Die weiteren Möglichkeiten zur Reduzierung der Netzentgelte sind noch nicht im Programm enthalten, können jedoch aufgrund der im Rahmen der Arbeit geschaffenen Programmstruktur einfach eingebunden werden.