Die Projektarbeit hat das Ziel in einem konkreten Anwendungsfall herauszufinden, ob sich die Integration eines Batteriespeichers an das Photovoltaik (PV) -System eines Einfamilienhauses lohnt oder nicht. In den ersten Kapiteln wird der Fokus auf die technischen Aspekte einer PV-Anlage, eines Batteriespeichers und im Verbund als PV-Batteriespeichersystem gelegt. Des Weiteren wird auf deren allgemeinen Aufbauweisen, Dimensionierung, Betriebsweisen und Kosten eingegangen. Im Anwendungsfall werden dann unter anderem wirtschaftliche Kennzahlen, Autarkiegrade, Eigenbedarfsquoten und CO2-Bilanzen herausgearbeitet. Die Kennzahlen der beiden Projektierungen mit und ohne Batteriespeicher werden zuletzt miteinander verglichen, um die Projektarbeit mit einem Fazit abzuschließen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Problemstellung
1.2. Gang der Analyse
2. Allgemeiner Teil
2.1. PV-Anlage
2.1.1. Aufbau, Funktionsweise und Arten von PV-Anlagen
2.1.2. Kosten für PV-Anlagen und deren Förderung
2.2. PV-Batteriespeicher
2.2.1. Arten, Aufbau und Funktionsweise von PV-Batteriespeichern
2.2.2. Kosten für PV-Batteriespeicher und deren Förderung
2.3. PV-Batteriespeichersystem
2.3.1. Mögliche Aufbauweisen des PV-Batteriespeichersystems
2.3.2. Dimensionierung des PV-Batteriespeichersystems
2.3.3 Betriebsweisen des PV-Batteriespeichersystems
2.3.4. Kosten eines PV-Batteriespeichersystems
3. Projektbezogener Teil
3.1. Vorstellung des Projektes – Gründe, Eckdaten und Annahmen
3.2. Projektierung PV-Anlage ohne PV-Batteriespeicher
3.3. Projektierung PV-Anlage mit PV-Batteriespeicher
3.4. Vergleich der beiden Projektierungen
4. Fazit
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Projektarbeit befasst sich mit der energiewirtschaftlichen Bewertung und konkreten Projektierung einer PV-Anlage für ein Einfamilienhaus. Im Zentrum der Forschungsfrage steht die ökonomische und energetische Analyse, ob die Integration eines Batteriespeichers in Verbindung mit der Photovoltaikanlage einen sinnvollen Mehrwert für den Haushalt generiert.
- Technische Grundlagen und Funktionsweisen von PV-Modulen und Batteriespeichersystemen.
- Analyse der Kostenstrukturen und Förderprogramme von PV- und Speichersystemen.
- Vergleichende Projektierung eines Einfamilienhauses mit und ohne Speicherkapazität.
- Untersuchung von Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad in Abhängigkeit zum Batteriespeicher.
Auszug aus dem Buch
2.1.1. Aufbau, Funktionsweise und Arten von PV-Anlagen
In Abb. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer solchen Solarzelle zu sehen. Diese besteht aus einer n-leitenden Schicht an der Oberfläche und einer p-leitenden Schicht unten. Zwischen diesen beiden Schichten herrscht ein elektrisches Feld. Hier findet die photovoltaische Wandlung und damit die Stromerzeugung statt. Die Antireflexschicht an der Oberseite der Zelle dient der Reduzierung von Reflexionsverlusten und verleiht z.B. einer Silizium-Zelle ihre typische Blaufärbung. Die Rückseite der Zelle ist ein ganzflächig metallischer Kontakt. Die Oberseite der Zelle ist ebenfalls ein metallischer Kontakt, allerdings im Sinne von Abschattungsverlusten gitterartig aufgebaut.
Nach dem Energiebändermodell für Festkörper existieren für einen Festkörper sogenannte Energiebänder für die einzelnen Energieniveaus der Elektronenbahnen. Diese können eine begrenzte Anzahl an Elektronen aufnehmen. Beginnend vom ersten Band aus, werden die Bänder nacheinander gefüllt. Das Valenzband ist das oberste vollständig gefüllte Band. Das Leitungsband stellt das nächsthöhere Band dar und ist entweder leer oder nur teilweise befüllt.
Wie in Abb. 2 zu sehen, nutzen Halbleiter wie Silizium dieses Prinzip. Im Leitungsband eines Halbleiters sind ausreichend viele Plätze für Elektronen frei. Außerdem ist die Bandlücke, also die Lücke zwischen Valenzband und Leitungsband und damit der spezifische Widerstand gering genug für den inneren Photoeffekt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Aufgabenstellung der Projektarbeit ein und erläutert den formalen Gang der Analyse.
2. Allgemeiner Teil: Dieser Abschnitt vermittelt das technologische Grundlagenwissen zu PV-Anlagen, Batteriespeichern sowie deren unterschiedlichen Arten, Aufbauweisen und Kosten.
3. Projektbezogener Teil: Hier erfolgt die konkrete Anwendung der Theorie auf ein Fallbeispiel, indem eine PV-Anlage mit und ohne Speicher geplant und anschließend verglichen wird.
4. Fazit: Das abschließende Kapitel bewertet die Integrationssinnhaftigkeit von Batteriespeichern und diskutiert zukünftige Herausforderungen wie die Entsolidarisierung der Netzinfrastruktur.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Batteriespeicher, Autarkiegrad, Eigenverbrauch, Projektierung, PV-Anlage, Lithium-Ionen-Batterie, Energiewirtschaft, Stromgestehungskosten, Netzparität, Energiewende, Haushaltsstrompreis, Systemdienstleistungen, Eigenbedarfsoptimierung, Amortisation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Projektarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die wirtschaftliche und technische Eignung und den Nutzen eines Batteriespeichers in Verbindung mit einer privaten PV-Anlage für ein Einfamilienhaus.
Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die Arbeit deckt die technologischen Grundlagen der Photovoltaik und Batteriesysteme, die Kostenstrukturen entsprechender Anlagen sowie die netzbetrieblichen und wirtschaftlichen Aspekte der Eigenverbrauchsoptimierung ab.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit soll die Frage beantworten, ob die Integration eines PV-Batteriespeichers bei dem untersuchten Anwendungsfall eines Einfamilienhauses sinnvoll ist.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt eine systemtheoretische Literaturanalyse der technologischen Aspekte sowie eine angewandte Projektierungsmethode inklusive Cashflow-Berechnungen für einen Vergleich zweier technischer Konfigurationen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in einen theoretischen Bereich zur Technik und Kostenlehre sowie einen projektbezogenen Teil, in dem ein konkretes Gebäude mit und ohne Speicher geplant und die Performance-Daten gegenübergestellt werden.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Photovoltaik, Eigenverbrauchsanteil, Autarkiegrad, Amortisationsdauer und Speicherparität definiert.
Warum ist laut der Arbeit die Integration eines Batteriespeichers bei aktuellen Strompreisen sinnvoll?
Die Arbeit zeigt, dass die Stromgestehungskosten bei PV-Systemen inklusive Speicher mittlerweile unter dem Haushaltsstrompreis liegen, weshalb der Eigenverbrauch ökonomisch vorteilhafter als der Netzbezug ist.
Was bedeutet der Begriff "Entsolidarisierung" im Kontext dieser Arbeit?
Der Begriff beschreibt die Problematik, dass Haushalte mit PV-Anlage und Speicher weniger Strom vom Netz beziehen und somit weniger zur Finanzierung der Netzentgelte beitragen, was die Kosten für Kunden ohne eigene Erzeugung erhöhen kann.
- Arbeit zitieren
- Nick Bulach (Autor:in), 2022, Lohnt sich eine Photovoltaik-Anlage mit oder ohne Batteriespeicher für ein Einfamilienhaus?, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1381948
