So­lar Elec­tric Ener­gy Sys­tems

Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität zur Energieversorgung: Grundlagen, Eigenschaften der Wandler und Materialien, Performance, Energieertrag, Lebensdauer, Normen, Prüfung, Systeme, Modellierung, Simulation.

Conversion of solar energy into electricity for power supply: Basics, properties of devices and materials, performance issues, energy yield, durability, standards, testing, systems, modeling, simulation.

1. Potentiale, astronomische Gegebenheiten, Einstrahlung, Konzentration

2. Solarthermische Energiewandlung

3. Prinzip der photovoltaischen Energiewandlung

4. Parameter der photovoltaischen Umwandlung, Umsetzung Wandler

5. Herstellung von Solarzellen, Solarmodulen

6. PV-Anlagen: Komponenten, Aufbau, Leistung

7. Leistung: optische, thermische und elektrische Modellierung, Simulation, Messung

8. Haltbarkeit von PV-Modulen und Systemen: Standards, Tests, Degradationseffekte

9. PV für die Stromversorgung: Vorhersagbarkeit der PV-Leistung, Kombination mit anderen Energiequellen, Speicher, Leistung in großen Energienetze, individuelle Stromversorgung

10. Marktentwicklung der PV: Off-Grid-Märkte, Märkte durch Einspeisetarife (FIT), Eigenversorgung, Kostenentwicklung

11./12. Exkursion zu einem PV-Kraftwerk (Besuch, Interview mit dem Betreiber, Dokumentation)

1. Potentials, Irradiance, Concentration

2. Solar Electricity via solar thermal systems

3. Principle of photovoltaic energy conversion

4. Characteristics of photovoltaic conversion devices

5. Manufacturing of solar cells, solar modules

6. PV systems: components, set-up, performance

7. Performance: optical, thermal and electrical modeling, simulation, measurement

8. Durability of PV modules and systems: Standards, tests, degradation effects

9. PV for power supply: predictability of PV output, combination with other energy sources, storage, performance in large energy grids, individual power supply

10. Market development of PV: off-grid markets, markets triggered by feed-in tariffs (FiT), self-sustainable markets, cost and price development

11./12. Excursion to a PV power plant (visit, interview with the operator, documentation)

Fachkompetenz / Domain competence:

Die Studierenden sind nach dem Besuch der Lehrveranstaltung in der Lage,

• die spezifischen Eigenschaften einer Energieerzeugung mittels solarthermischer und photovoltaischer Wandler zu verstehen.
• solarelektrische Kraftwerke sowohl in ihrer Gesamtheit also auch in gewissen Details zu verstehen, zu analysieren, zu beurteilen, und im groben Umfang PV-Kraftwerke zu planen.

After completing the course the students should be Students in a position to:

• be familiarized with the basics of solar electric power engineering.
• understand the specific characteristics of a power supply via solar-thermal and photovoltaic energy conversion.
  understand, analyze and evaluate solar electric power plants and to be enabled to plan a layout of a PV power plant

Fachübergreifende Kompetenzen / Key qualifications:

Die Studierenden

• sind in der Lage die Kenntnisse und Fertigkeiten disziplinübergreifend einzusetzen,
• können methodenorientiertes Vorgehen bei der Implementierung einer nachhaltigen Energieversorgung einsetzen
• sind in der Lage, sich in der Zukunft selbst weiterzubilden

The students

• are enabled to apply the knowledge and skills across disciplines
• are enabled to use method-oriented approaches for the implementation of sustainable energy supply
• are enabled to educate themselves in the future.

Vorlesung mit praktischen Beispielrechnungen & Simulationen; Exkursion zu Praxisbeispielen.

Lecture combined with practical examples & simulations; Excursion to see applications in practice

Keine / None

Keine / None

Schriftliche Prüfung / written exam

Englisch / English

Martin A. Green: Solar Cells Solar Cells: Operating Principles, Technology, and System Applications, UNSW, Sydney, Publisher: Prentice Hall, 1981.

Stuart R. Wenham, Martin A. Green, Muriel Watt, Richard Corkish, Alistair Sproul: Applied Photovoltaics, UNSW, Sydney, softcover version: Earthscan, 2012.

Stefan Krauter: Solar Electric Power Generation. 1st  Ed. Springer: Berlin, Heidelberg, New York, 2006.
Stefan Krauter: Solar Electric Power Generation. 2nd Ed. Springer: Berlin, Heidelberg, New York, 2015 (under preparation, preprint available).

Stephen W. Fardo, Dale R. Patrick: Electrical Power Systems Technology. The Fairmont Press, Inc., 2009.