Photovoltaik Midterm

Tom Rüther
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Description

Elektrotechnik (Photovoltaik) Flashcards on Photovoltaik Midterm, created by Tom Rüther on 07/05/2017.

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Question Answer
Wie kann der Begriff “Bandabstand” erklärt werden? In einer Gitteranordnung können die Elektronen des Siliziumatoms nicht mehr die energetisch günstigste Position einnehmen, da diese von den Nachbaratomen besetzt ist. Es kommt zu einer Aufspaltung der Energieniveaus. Hierdurch entsteht das SP³ Hybridorbital, in welche die erlaubten Energieniveaus neu angeordnet sind. Die Energieniveaus der Bindung spalten sich auf und das untere Energieniveau wird von jeweils 2 Elektronen (Spin up und Spin down) besetzt. Das obere Energieniveau bleibt unbesetzt. Der Abstand zwischen dem besetzten und dem unbesetzten Energieniveau wird als Bandabstand definiert. Bei einem Siliziumkristall entstehen Energiebänder, der Abstand zwischen dem Leitungs und Valenzband wird ebenfalls als Bandabstand bezeichnet.
Was unterscheidet einen Halbleiter von einem Leiter? • Halbleiter haben einen höheren spezifischen Widerstand als Leiter • Halbleiter haben einen Bandlücken, Leiter nicht, bei Leitern überlappen Valenz und Leitungsband
Wie funktioniert n-Dotierung (im Energieschema)? Bei der negativ Dotierung wird der Halbleiter mit Elementen versetzt, welche ein Elektron mehr in der Außenschale haben. Beispiele sind z.B. Silizium mit Phosphor. Das überflüssige Elektron kann sich frei im Siliziumkristall bewegen. Die Leitfähigkeit erhöht sich.
Wie kann der Begriff Grenzwellenlänge erklärt werden? Ist die Wellenlänge, bei welcher das Photon genau die Energie des Bandabstandes Eg besitzt. Nur Wellenlängen die kleiner als die Grenzwellenlänge sind können Elektronen vom Valenz in das Leitungsband anheben
Wie entsteht eine Raumladungszone? Ein p und ein n Gebiet werden neben einander gelegt. Die Elektronen sind frei beweglich und diffundieren vom n in das p gebiet. Ebenso diffundieren die Löcher vom p in das n gebiet. Die Atomrümpfe der Dotierstoffe(Positiv geladen im N-Gebiet, Negativ geladen im P Gebiet) bleiben Ortsfest. Durch das diffundieren entsteht am Rand des p Gebietes eine negativ geladene Zone und am Rand des n Gebiets eine positiv geladene Zone. Diese entstandenen Zonen werden Raumladungszonen genannt. Das entstanden Elektrische Feld wirkt hier mit einem Feldstrom dem Diffusionsstrom entgegen. Folglich befinden sich kaum Ladungsträger in dieser Zone, weshalb sie auch Verarmungszone genannt wird.
Warum fließt im Dunkeln bei negativer angelegter Spannung nur en sehr geringer Strom durch den p-n Übergang? Das elektrische Feld wird mit der negativen Spannung größer und die Feldstromdichte der Minoritäten steigt an, wobei die Diffusionsstromdichte der Majoritäten sinkt. Die Feldstromdichte ist jedoch proportional zu der Minoritätsladungsträgerkonzentration, welche extrem gering ist. Dementsprechend ist der Stromfluss klein
Warum erhöht sich dieser Strom um den Faktor 1010 bei Bestrahlung mit Sonnenlicht Durch die Bestrahlung entstehen zusätzliche Elektronen Lochpaare. Da der Strom von den Minoritäten abhängig ist, erhöht sich der Stromfluss massiv. Grund hierfür ist, dass im Verhältnis die Minoritäten starkt ansteigen. Hingegen steigt proportional gesehen der Anteil an Majoritäten nicht so sehr.
Wie entsteht die Leerlaufspannung? Im Falle der offenen Klemmspannung (im geöffneten Stromkreis), entstehen zusätzliche Minoritätsladungsträger in den jeweiligen Gebieten. Durch den Feldstrom werden die Elektronen in das n-Gebiet und die Löcher in das p-Gebiet transportiert. Dementsprechend entsteht im n-Gebiet eine negative Ladung und im p-Gebiet eine positive. Greift man diese Ladung als Spannung ab erhält man die so genannte Leerlaufspannung (UL).
Wie entstehen Energiebänder? Energiebänder entstehen aufgrund der Kristallinen Anordnung von z.B. Silizium. In einem Atom weist dieses verschiedene Energieniveaus auf, aufgrund des SP³-Hybridorbitals kommt es bereits in Molekülen zur Aufspaltung dieser Energieniveaus. In einem Kristallgitter überlagern sich diese Energieniveaus zu Energiebändern. Dementsprechend sind in einem Kristallgitter Energiebereiche erlaubt.
Was ist das Pauli-Prinzip? Laut dem Pauli Prinzip müssen sich zwei Elektronen in einem Energieniveau mindestens um einen Quantenzustand unterscheiden. Dies kann auch der unterschiedliche Spin sein.
Was ist ein Halbleiter? Ein Halbleiter liegt in seiner Leitfähigkeit zwischen Leitern und Isolatroen. Die Elektronen können sich teilweise frei bewegen und sind teilweise gebunden. Ein Halbleiter verfügt energetisch gesehen über einer Bandlücke vom Valenz in das Leitungsband welche kleiner als 4 eV ist.
Was ist ein Elektronvolt? Ein Elektronenvolt entspricht der Elementarladung mal 1 Volt. D.h. in etwa 1,6 * 10-19J.
Wie kann der Begriff „Füllfaktor“ erklärt werden? Der Füllfaktor gibt die Qualität einer Solarzelle an. Er ist das Verhältnis von der maximal erzeugten Leistung im MPP zur theoretisch möglichen Leistung (Leerlaufspannung mal Kurzschlussstrom) einer Zelle.
Was unterscheidet eine ideale Solarzelle von einer realen Solarzelle? In einer Realen Solarzelle treten Verluste durch: • Thermalisierung • Reflexion / Absoprtion • Transmissionsverluste • Widerstände • Elektrische Kontakte • Verunreinigungen
Wie verhält sich die Leerlaufspannung in Abhängigkeit der Temperatur? Die Leerlaufspannung ist umgekehrt proportional zu der Temperatur.
Wie verhält sich der Wirkungsgrad einer Solarzelle in Abhängigkeit der Bestrahlungsstärke? Der Wirkungsgrad erhöht sich proportional zum Logarithmus der Bestrahlungsstärke.
Was sind Thermailisierungsverluste in einer Solarzelle? Thermalisierungsverluste in einer Solarzelle entstehen dadurch, das die meisten Photonen eine höhere Energie haben als benötigt wird um Elektronen vom Valenz in das Leitungsband anzuheben. Die hier übrige Energie geht in Form von Wärme verloren.
Welche zwei Arten von Transmissionverlusten gibt es in einer Solarzelle? Transmissionverluste kommen vor, wenn die Wellenlänge der Photonen größer ist als die der Grenzwellenlänge oder die Photonen nicht absorbiert wurden, aufgrund eines zu niedrigen Absorptionskoeffizienten.
Welchen Vorteil bietet die Messung der Quanteneffizienz gegenüber der Wirkungsgrad-Bestimmung einer Solarzelle? Bei der Quanzeneffizienz können die entstehenden Verluste direkt zugeordnet werden, da man hier die Wellenlänge berücksichtigt. So können die entsprechenden Reduktionen des Effizienz gezielt verbessert werden.
Unter welchen Bedingungen rekombinieren Minoritätsladungsträger in einer Solarzelle? • Direkte Rekombination  Ein Elektron fällt vom Leitungs in das Valenzband ab und emittiert so ein Photon • Shockley-Read-Hall Rekombination  Ein elektron fällt auf ein Energieniveau in der verbotenen Zone und dann in das Valenzband ab (Verunreinigungen im Kristallgitter) • Auger Rekombination  Ein Elektron gibt seine Energie an ein anderes Elektron im Leitungsband ab , damit dieses aufsteigt, es selbst fällt in das Valenzband zurück • Oberflächenrekombination  Die Oberfläche der PV-Zelle besteht aus anderen Materialien als der Kristall. Diese besitzen ebenfalls weitere Energieniveaus, auf welche rekombiniert werden kann. Dies kann durch Elektrische Felder verhindert werden.
Warum spalten sich die Energieniveaus innerhalb eines Silizium Kristalls im Vergleich zu denen innerhalb eines Atoms auf? Ein Siliziumatom geht innerhalb eines Kristalls kovalente Bindungen mit den Nachbaratomen ein. Hierbei steuert jedes Silizium Atom 2 Elektronen dieser Bindung bei. Das Silizium befinden sich so theoretisch gesehen im Edelgasstatus. Das Silizium nimmt eine tetraeder Form ein. Die Bindungen sind zu einander geneigt. Somit können die Elektronen nicht mehr automatisch auf die Energetisch günstigste Position rücken, da diese von den Nachbaratomen besetzt ist. Folge dessen entsteht ein SP³ Hybridorbital, in welchem die Energieniveaus neu angeordnet werden.
Warum vergrößert sich der Diffusionsstrom in einem p/n-Übergang bei angelegter Spannung in Vorwärtsrichtung? Es entsteht ein elektrisches Feld, was dem bereits vorhandenem Elektrischen Feld entgegenwirkt. Da der Diffusionsstrom von der Ausdehnung der Raumladungszone abhängt wird dieser größer.
Warum liegt das Ferminiveau bei einem Halbleiter ausgerechnet in der Mitte der Bandlücke? Das Ferminiveau beschreibt die Besetzungswahrscheinlichkeit. Bei einen Halbleiter bei 0K befinden sich keine Elektronen im Leitungsband, sondern alle im Valenzband. Folge dessen liegt das Ferminiveau genau in der Mitte von diesen beiden, in der Bandlücke.
Erklären Sie den Begriff Diffusionslänge. Die Diffusionslänge gibt an wie weit Minoritäten diffundieren könne bevor diese rekombinieren. Sie ist definiert als ein Abstand zur Raumladungszone.
Was haben Prinzen und Prinzessinnen mit dem Photostrom zu tun? Sie beschreiben das Verhältnis von Minoritäten zu Majoritäten. Steigt durch Bestrahlung die Anzahl der Elektronen-Lochpaare so steigt das Verhältnis der Minoritäten drastisch, das der Majoritäten kaum.
Warum fließt im dunkeln bei angelegter negativer Spannung nur ein sehr geringer Strom durch den p/n-Übergang? Das elektrische Feld wird mit der negativen Spannung größer und die Feldstromdichte der Minoritäten steigt an, wobei die Diffusionsstromdichte der Majoritäten sinkt. Die Feldstromdichte ist jedoch proportional zu der Minoritätsladungsträgerkonzentration, welche extrem gering ist. Dementsprechend ist der Stromfluss klein
Wie beeinflussen Serien- und Parallelwiderstand jeweils den Wirkungsgrad einer Solarzelle? Der Serienwiderstand sorgt für ein früheres fließen des Diodenstroms bei niedrigeren Spannungen. Die Diodenkennlinie knickt früher ab (schlecht). Der Parallelwiderstand sorgt bei steigender Spannung für ein späteres einknicken der Diodenkennlinie. Der Parallelwiderstand sollte möglichst groß und der Serienwiderstand möglichst klein sein.
Wie unterscheiden sich Quanteneffizienz und spektrale Empfindlichkeit innerhalb einer Solarzelle? Die spektrale Empfindlichkeit beschreibt das Verhältnis von Photostromdichte zu der absorbierten monochromatischen Strahlungsleistung. Die Quanteneffizienz beschreibt die Anzahl der gesammelten freien Ladungsträger im Verhältnis den eingestrahlten bzw. absorbierten Photonen (ext. O. int.)
Wie kann der Arbeitspunkt auf einer Generatorkennlinie ermittelt werden, wenn eine Batterie geladen werden soll? Zunächst muss der Spannungsabfall durch die Kabel ermittelt werden. Folglich wird dann dieser mit der Ladespannung der Batterie addiert. Das Ergebnis wird auf der X-Achse linear aufgetragen. Der Arbeitspunkt ist die Schnitstelle mit einer Kennlinie (Abhängig von Bestrahlungsstärke und Temperatur). Der Strom kann der Y-Achse entnommen werden.
Wie können die „mismatch“ (Anpassungs)-Verluste in einem PV-Generator am effektivsten minimiert werden? • Sortieren der Solarzellen nach IMPP • Richtige Ausrichtung • Keine Verschattung
Welche 4 wesentlichen Funktionen erfüllt ein netzgekoppelter Wechselrichter? • Netzspannungsverfolgung (Phase und Spannung) • DC / AC-Wandlung • MPP-Tracking • Überlastungsschutz
Warum sind die Anpassungsverluste beim Strang-Wechselrichter geringer als bei Anlagen mit zentralen Wechselrichter? Es werden nicht so viele Strings mit dem WR verbunden, folglich können die WR besser angepasst werden. So können z.B. verschiedene Verschattungszonen auf einen WR geschaltet werden.
Warum haben sich Modulwechselrichter in Deutschland noch nicht durchgesetzt? Sehr hohe Investitionskosten und ein geringerer Wirkungsgrad gegenüber Strangwechselrichtern
Warum muss bei der Spannungsdimensionierung eines Wechselrichters die Bestrahlungsstärke nicht berücksichtigt werden? Die Spannung ist nur logarithmisch abhängig von der Bestrahlungsstärke, die Temperatur weist einen wesentlich höheren Einfluss auf.
was muss bei der Auslegung von Solarkabeln neben Länge und Querschnitt auch die Temperatur berücksichtigt werden? Die Spannung ist umgekehrt proportional zur Temperatur, folglich muss bei niedrigeren Temperaturen von höherer Spannung ausgegangen werden.
Welche Bedingungen sollten an den PV-Generator gestellt werden, damit sich der Einsatz eines zentralen Wechselrichters lohnt? Ein Zentralwechselrichter eignet sich wenn die PV-Module gleichen Bedingungen, Neigung und Ausrichtung unterliegen. Sie werden hauptsächlich in Großanlagen eingesetzt. Sie weisen kleine Ströme und somit einen geringen Kabelquerschnitt auf.
Welche Faktoren müssen berücksichtigt werden, wenn ein Solarwechselrichter an das öffentliche Stromnetz angeschlossen werden soll? Einhalten der Netzqualität: - Spannungserhöhung am Endverbraucher wird nicht überschritten - Spannungsschwankungen und Flicker sind ausgeschlossen - Oberschwingungen überschreiten maximal Wert an THD nicht - Es wird genügend Blindleistung zur Verfügung gestellt - Keine Phasenunsymetrie
Warum wird bei Wechselrichtern eine Pulsweitenmodulation durchgeführt? Mit der Pulsweitenmodulation kann genauer eine Sinuskurve nachgebildet werden. Folge dessen herrschen geringere Oberschwingungen. Dies schont das Netz.
Wie funktioniert die Pulsweitenmodulation in einem netzgekoppelten Wechselrichter? Die Gleichspannung wird in Pulse unterschiedlicher Breiten getrennt. Dies geschieht durch ein und Ausschalten von Leistungsschaltern mit einer Frequenz von 10 bis 100kHz. An der AC Seite wird eine Messung durchgeführt welche mittels der Wechselrichtersteuerung die Taktfrequenz der Leistungsschalter vorgibt. Durch einen Filter wird das herausgegebene Sinussignal noch einmal geglättet.
Woraus setzt sich der Gesamtwirkungsgrad eines Wechselrichters zusammen? Der Gesamtwirkungsgrad setzt sich aus dem stationären Wirkungsgrad des MPP-Trackers und dem Umwandlungswirkungsgrad zusammen.
Warum ist bei Anschluss einer Solaranlage das Hauptproblem die Netzspannungserhöhung am Endverbraucher? Vor allem im ländlichen Gebiet kann die zulässige Spannung am Endverbraucher unterschritten werden, um dem entgegenzuwirken wurden die Ausgangsspannung des Ortsnetztrafos angehoben. Kommt es nun zu einer Lastumkehr durch eine Photovoltaikanlage muss jedoch die am Ortsnetztrafo vorgegebene Spannung dort auch ankommen (diese ist dementsprechend >230V). Folge dessen kann es dazu kommen das am Endverbraucher eine Spannung eingespeist werden müsste, welche höher als die zulässige Spannung ist. Dies tritt vor allem an Anlagen auf, welche am Ende eines Niederspannungsstrings liegen.
Wie muss die Arbeitsweise eines Solarwechselrichters angepasst werden, um das Problem der Netzspannungserhöhung am Endverbraucher zu reduzieren? Die Spannung kann durch induktive Blindleistung abgesenkt werden. Dies geschieht durch Anpassung des Phasenverschiebungswinkels cosϕ.
Wie unterscheiden sich Anpassungs- und Umwandlungswirkungsgrad eines Solarwechselrichters? Der Anpassungswirkungsgrad beschreibt die Effizienz des MPP-Trackings und ist Abhängig von der bestrahlungsstärke, der Zellen und der Modultemperatur. Der Umwandlungswirkungsgrad beschreibt die Effizienz der DC-AC-Wandlung.
Welche Änderungen wurden an Solarwechselrichtern vorgenommen, damit es bei Änderungen der Netzfrequenz nicht zu einem Netzzusammenbruch kommt? Früher wurden aus Sicherheitsgründen alle Wechselrichter bei einer Überschreitung der Netzfrequenz von 50,2 HZ vom Netz getrennt. Heute werden beim Überschreiten dieser Frequenz die Leistung um 40%/Hz reduziert.
Unter welchen Umständen sollte die Leistung des Wechselrichter einer Photovoltaik-Anlage deutlich größer dimensioniert werden als der PV-Generator. Nennen Sie mindestens 3 Beispiele mit insgesamt 3 korrekten Fachbegriffen. Hohe Bestrahlungsstärke und folge dessen Hohe Leistungsausbeute Niedrige Temperaturen und folge dessen hohe Leistungsausbeute Hoher Anteil an Albedo Strahlung und folge dessen hohe Leistungsausbeute
Welche Faktoren erhöhen die Anforderung an den Querschnitt eines Solarkabels? Nennen Sie mindestens 5 Beispiele mit insgesamt 5 korrekten Fachbegriffen. - Temperatur - Strom - Spannung - Länge - Häufung
Welche Bedingungen sollten an den PV-Generator gestellt werden, damit sich der Einsatz eines zentralen Wechselrichters lohnt? Beschrieben Sie die Anforderungen mit in mindestens zwei ganzen Sätzen. Ein Zentralwechselrichter eignet sich wenn die PV-Module gleichen Bedingungen, Neigung und Ausrichtung unterliegen. Sie werden hauptsächlich in Großanlagen eingesetzt. Sie weisen kleine Ströme und somit einen geringen Kabelquerschnitt auf.
Wie entstehen Mismatch-Verluste in einem PV-Generator und wie können sie vermieden werden? Erklären Sie die Zusammenhänge in mindestens drei vollständigen Sätzen. Mismatch Verluste entstehen durch falsche Ausrichtung, Verschattung, niedriger Neigungswinkel oder Produktionsabweichungen. Die Produktionsabweichungen können durch ein sortieren der Zellen nach Impp minimiert werden. Module mit ähnlicher Ausrichtung und Verschattung sollten in einem String zusammengefasst werden.
Unter welchen Umständen sollte die Leitung eines Wechselrichter einer Photovoltaik Anlage deutlich kleiner dimensioniert werden als der PV-Generator. Nennen Sie mindestens 3 Beispiele mit insgesamt 3 korrekten Fachbegriffen. - Niedrige Bestrahlungsstärke und folgedessen niedrige Leistungsausbeute - Hohe Temepraturen und folgedessen niedrige Leistungsausbeute - Hoher Verschattungsanteil und somit niedrige Leistungsbeute - Ausrichtung in Zone mit niedrigerer Bestrahlung
Welche Probleme können bei PV-Batteriesystemen mit seriellen und mit parallelem Laderegler jeweils auftreten? Ein Serienladeregler weist enorme prozentuale Verluste auf. Ein Parallelladeregler würde bei Modulen ohne Schutzdiode das Modul zum Teil nutzen und somit Hotspots erzeugen und folge dessen das Modul beschädigen.
Wie unterscheiden sich Ah- und Wh- Wirkungsgrad von Akkumulatoren? Der Wh-Wirkungsgrad ist niedriger, bei ihm wird der Ah Wirkungsgrad mit den Lade und Entladespannungen mulitpliziert.
Wie können Sie durch eine geschickte Betriebsweise die Lebensdauer von Akkumulatoren verlängern? Nennen Sie mindestens zwei Ansätze Den Akkumulator bei niedrigeren Temperaturen lagern. Den Akkumulator nie Überladen oder Tiefenentladen.
Wie können Sie das Problem niedriger Solarerträge im Winter bei PV-Inselanlagen entschärfen? Nennen Sie mindestens zwei Ansätze Entweder durch das Abschalten von Verbrauchern wie z.B. dem Kühlschrank oder durch eine steilere Ausrichtung der Solarmodule.
Warum treten bei PV-Inselanlagen ohne Wechselrichter immer Anpassungsverluste auf? Nennen Sie mindestens zwei mögliche Ursachen. Zum einem gibt es kein MPP-Tracking, da dieses durch einen Wechselrichter gewährleistet wird. Zum anderen wird der Akku immer mit unterschiedlichen Spannungen geladen. Zudem werden die Module aufgrund der Systemspannung häufig parallel geschaltet, was zu höheren ohmschen Verlusten führt.
Warum werden bei PV-Inselanlagen ohne Wechselrichter meist größere Leitungsquerschnitte benötigt als bei netzgekoppelten PV-Anlagen? Die Systemspannung bei Inselanlagen beträgt in der Regel 12 bzw. 24V. Bei Anlagen mit Wechselrichtern beträgt die Systemspannung hingegen 230V. Aufgrund der Systemspannung steigt der Strom und die Verluste würden ohne Anpassung der Leitungsquerschnitte zu groß werden.
Warum ist die Dimensionierung von kleinen PV-Inselanlagen ohne Wechselrichter unabhängig vom Solarertrag? Es muss gewährleistet werden, dass alle Verbraucher versorgt werden können. Dementsprechend werden zuerst die Verbraucher betrachtet und folglich das Inselsystem ausgelegt.
Warum sind PV-Inselwechselrichter wesentlich teurer als PV-Wechselrichter, die Solarstrom in ein Netz speisen? Nennen Sie mindestens zwei mögliche Ursachen. Die Inselwechselrichter müssen mehr Anforderungen erfüllen, diese sind: - Sinusförmiger Wechselstrom mit stabiler Netzfrequenz - Guter Umwandlungswirkungsgrad auch im Teillastbereich - Toleranz gegenüber Spannungsschwankungen des Akkumulators - Fähigkeit, kurzzeitig (einige 100ms) große Anlaufströme zu liefern - Kurzzeitige Überlastbarkeit (50 bis 100%) für einige Sekunden bis Minuten - Schutz gegen Überlastung und Kurzschluss auf der Wechselstromseite - Ggf. Laderegler Aufgaben - Ggf. bidirektionale Funktion, d.h. Umwandlung von AC in DC um Akkus mit Wechselstromerzeugern zu laden.
Warum kann die Sonne als nachhaltige Energiequelle bezeichnet werden? Die Sonne verliert nur rund 0,01% ihres Gesamtgewichts in 1.000.000.000 Jahren, d.h. es kann davon ausgegangen werden, dass diese noch einige Milliarden Jahre die Kernfusion durchführt.
Durch welche Prozesse kommt die Oberflächentemperatur der Sonne zustande? Die Solarstrahlung entsteht durch Kernfusion, hierbei werden 4 Wasserstoffatomkerne in einer Kernreaktion zu einem Heliumatomkern verschmolzen. Hierbei entstehen zusätzlich 2 Positronen und 2 Neutrinos sowie viel Energie. Es geschieht zusätzlich ein Messendefekt.
Wie kann die Temperatur der Sonnenoberfläche bestimmt werden? Durch das Wiensche Verschiebubgsgestez, welches aussagt dass die Wellenlänge bei welcher die höchste Strahlungsintensität anliegt (0,5µm) mal der Temperatur eines schwarzen Strahlers gleich einer Konstanten ist. Folglich hängt die Temperatur der Sonne an der Oberfläche von einer Konstanten und der Wellenlänge der maximalen Bestrahlungsstärke ab.
Wie kann die Leistungsdichte der Sonne an deren Oberfläche bestimmt werden? Mit Hilfe des Stephan Boltzmann Gesetztes. Die Leistung der Sonne ist von der Stephan Botlzmann Konstanten, der Fläche sowie der kubischen Temperatur abhängig.
Warum ist der Himmel bei gutem Wetter blau? Der Grund hierfür liegt in der Rayleigh-Streuung. Diese streut Licht an kleinen Teilchen, dessen Durchmesser kleiner als der von Licht ist. Mit abnehmender Wellenlänge nimmt die Streuung zu. Diese sorgt dafür das blaues Licht stärker gestreut wird. Der Himmel erscheint blau.
Warum ist der Direktstrahlungsanteil in Gebirgen besonders hoch? Nennen Sie mindestens 2 Gründe. In Gebirgen herrscht eine geringe Airmass, was geringe Streuung des Lichtes zur Folge hat. Des Weiteren wird das Licht nicht durch Aerosole gestreut, welche durch Industrie und Verkehr auftreten, die Mie-Streuung ist geringer.
Warum sind für eine genaue Berechnung des Sonnenstands die geographischen Koordinaten und die gesetzliche Uhrzeit nicht ausreichend? Die gesetzliche Zeit ist nicht die wirkliche Zeit, es wird die Wahre Ortszeit benötigt, da die Erde zum einen nicht in einem Kreis sondern einer Elipse um die Sonne kreist und zum anderen die Erdachse geneigt ist. Dieses muss in der Berechnung angepasst werden.
Welcher Strahlungsanteil erhöht sich, wenn die bestrahlte Fläche zur Sonne geneigt wird? Wenn die Fläche um 90° zur Sonne geneigt wird so erhöht sich der direkte Bestrahlungsanteil. Der difuse Bestrahlungsanteil verringert sich, weil die Difusstrahlung aus der entgegengesetzten Richtung der Neigung, an der Rückseite nicht absorbiert werden kann (außer bei Glas-Glas Modulen)
Warum ist der Himmel bei gutem Wetter blau? Verwenden Sie für die Erklärung mindestens zwei ganze Sätze mit mindestens 3 passenden Fachbegriffen. Bei der Rayleigh-Streuung wird das Licht an Teilchen, deren Durchmesser kleiner als 1µm ist, gestreut. Die Streuung steigt mit abnehmender Wellenlänge, so dass das blaue Licht am stärksten gestreut wird, weshalb der Himmel blau erscheint.
Warum ist der Direktstrahlungsanteil in Industriegebieten besonders niedrig? Nennen Sie mindestens 2 Gründe in 2 Sätzen mit mindestens 2 passenden Fachbegriffen. Die Gründe hierfür liegen in der Mie-Streuung, diese streut das Licht durch Aerosole mit einem Durchmesser von 1 bis 100µm. Dies Streuung sorgt für difuse Strahlung, da die Sonnenstrahlung so nicht mehr auf direktem Weg zur Erde gelangt. In Industriegebieten werden besonders viele Abgase in die Umluft gegeben, was diesen Effekt verstärkt.
Warum verringert sich die Leistung eines Solarmodul bei (stark) bewölktem Himmel, wenn die bestrahlte Fläche zur (verdeckten) Sonne geneigt wird? Verwenden Sie für die Erklärung mindestens zwei ganze Sätze mit mindestens 2 passenden Fachbegriffen. Bei bewölkten Himmel besteht die Solarstrahlung nur aus difuser Strahlung, die aus allen Himmelsrichtungen auf das Modul trifft. Durch die Neigung nach Süden wird der Diffusionsanteil, welcher aus Norden kommt ausgeblendet.
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