Solarzellen färben sich nicht um

 
Maerten
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Solarzellen färben sich nicht um

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Gepostet: 21.09.2015 - 14:32 Uhr  ·  #1
Hallo Leute,

mal eine spezielle Frage von mir, der ein oder andere mag die Frage vielleicht auch blöd finden, ich frag trotzem.
Bei Windkraftanlagen trifft man Vorkehrungen dass falls das Netz bzw. der Verbraucher ausfällt der Strom sicher abgeführt/verbrutzelt wird.
Was passiert eigentlich wenn man das nicht macht? Dreht das Windrad gegen Unendlich, wird die Spanung so hoch dass was überschlägt?
Das war aber noch nicht meine Hauptfrage. :-)
Bei Solarzellen macht man das meines Wissens nach nicht. Wenn ich ein Solarmodul in die Sonne lege und nix anschliesse passiert nix schlimmes, müsste sich nicht rein theoretisch bei mehr oder weniger Belastung die Farbe des Moduls ändern, d.h. so dass mehr oder weniger Photonen absorbiert/reflektiert werden? Nachdem ich noch nie sehen konnte dass sich solarzellen umfärben frage ich mich was mit der Energie wenn nix elektrisch abverlangt wird?

Ich freu mich schon auf Eure Antworten. :D

Gruß, Maerten.
strawberry
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Re: Solarzellen färben sich nicht um

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Gepostet: 21.09.2015 - 23:14 Uhr  ·  #2
Hallo Maerten,

bei der Solarzelle ist die erzeugte Spannung praktisch unabhängig von der Bestrahlung. Sie beträgt etwa 0,5 Volt im Leerlauf. Ob blauer Himmel oder Wolken, egal. Nur die Temperatur der Zelle beeinflusst die Spannung etwas. Bei Kälte geht die Spannung hoch, bei Hitze runter, aber nicht sehr viel.
Unter Last sinkt die Spannung grob um 10%.
Du siehst also ganz klar, bei richtiger Auslegung der Anlage besteht weder eine Gefahr für das System selbst, noch für angeschlossene Verbraucher/Geräte. Die Anlage ist von sich aus eigensicher.


Ganz anders beim Permanentmagnetgenerator.
Ein Beispiel.
Sagen wir mal der PMG erzeugt 100 Volt bei 100 Upm, der Einfachheit halber.
Bei 200 Upm kämen schon mal 200 Volt raus (ohne Last wohlgemerkt!).
Die Spannung steigt fast linear mit der Drehzahl!

Das Windrad dreht natürlich nicht gegen Unendlich, wie Du dich ausdrückst. Vorher fliegt Dir der Rotor um die Ohren. Mir ist das auch passiert, in meinen Lehrjahren :'(

Und ja, im anderen Fall würde die Spannung so hoch steigen bis die Isolation durch schlägt oder angeschlossene Verbraucher/Geräte wegen Überspannung sterben.

Die Strahlung der Sonne ist berechenbarer für die Solarzelle als der Wind für die Windkraftanlage was die Dynamik betrifft. Die Leistung des Windes kann in Bruchteilen von Sekunden sehr stark schwanken. Das stellt hohe bis sehr hohe Anforderungen an die angeschlossenen Regler/Wechselrichter und alle anderen Bauteile.
Es ist demnach sehr wichtig dass gerade diesem Punkt die größte Beachtung geschenkt wird. Eine, wie auch immer realisierte, Sturmsicherung muss dafür sorgen dass mechanische und elektrische Belastungen über den Grenzwert aller Komponenten in allen Betriebszuständen ausgeschlossen sind. Dann ist ein sicherer Betrieb möglich und Du wirst lange Freude an deiner Anlage haben.

Zum "umfärben" von Solarzellen kann ich nur sagen dass die Zelle danach meistens defekt ist. Das hat aber andere Ursachen und nichts zu tun mit Energie abführen oder nicht.

mfG
strawberry
Erdorf
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Re: Solarzellen färben sich nicht um

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Gepostet: 22.09.2015 - 10:02 Uhr  ·  #3
Hallo,

eine Solarzelle wandelt 'nur' ca. 20% der Sonnenenergie in Strom um.
Etwa 80 % der Sonnenenergie werden auch schon bei normalem Betrieb in Wärme umgewandelt, d.h. die Module werden warm und heiß.

Nimmt man nun keine elektrische Energie ab, wird eben 100 % der Sonnenenergie in Wärme umgewandelt
und, wie strawberry schon ausführte, steigt die Spannung nicht wesentlich.

Solarzellen müssen, ihrem Wesen nach, hohe Temperaturen vertragen können.
Sie altern vielleicht dadurch etwas flotter, aber das ist zu vernachlässigen für solche Sondersituationen,
die selten aber zuverlässig vorkommen.

Einige Laderegler schließen die Solarmodule kurz, wenn deren Energie nicht benötigt wird.
Hierdurch wird immerhin ein wenig der Sonnenenergie in die Zuleitungen der Module abgeführt.
Da beim Kurzschluss der Strom der Module nur etwa 10 % höher ist als beim Normalbetrieb,
werden die Zuleitungen dafür mit ausgelegt.

Insgesamt ist es, aufgrund dieser Eigenschaften, deutlich einfacher Solarmodule anzubinden.

Grüße
Maerten
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Re: Solarzellen färben sich nicht um

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Gepostet: 22.09.2015 - 12:59 Uhr  ·  #4
Vielen Dank für die ausführliche Erklarungen.

Gerade dass man einen Elektromotor im sog. Vier-Quadrantenbetrieb nutzen kann als Generator/Motor gefiel mir immer sehr. Dass das im Windkraftbereich ein riesen Problem darstellt war mir gar nie so bewusst. Da könnte sich die Solarzelle eine Scheibe abschneiden, die sollte von der Logik her eigentlich zu leuchten beginnen wenn ich Spannung anlege. ;-)
Aber ein Verbrennungsmotor pumpt auch keinen Sprit in den Tank wenn ich bergab fahre und die Motorbremse nutze. :-)

Gruss Maerten.
Erdorf
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Re: Solarzellen färben sich nicht um

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Gepostet: 22.09.2015 - 13:46 Uhr  ·  #5
Hallo,

Solarzellen werden in Sperr-Richtung, (vierter Quadrant) betrieben.
In Durchlass-Richtung wirkt die Zelle, wie eine Diode, konsumiert also Energie.

Dieser Effekt wird von einigen Systemen teilweise sogar genutzt,
um im Winter den Schnee an zu schmelzen,
damit der Schnee, geeignete Bedingungen wie Dachneigung ... vorausgesetzt,
abrutschen kann und die Solarmodule wieder Strom liefern können.

Grüße
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