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Ziel dieser Arbeit ist es, anhand des Lastgangs eines Produktionsbetriebs in der Stahlverarbeitung eine PV-Anlage optimal auszulegen. Anhand genauer Analysen für den Beispielbetrieb H. Janssen GmbH & Co. Maschinen- und Stahlbau KG soll der Auslegungsprozess für vergleichbare Betriebe vereinfacht werden. Hierfür sollen Auslegungsgrenzen herausgearbeitet werden, die auf ähnliche Projekte übertragen werden können. Um die PV-Anlage optimal für den Lastgang auszulegen, werden mithilfe der Simulationssoftware PV-SOL mehrere verschiedene Anlagen- und Speichergrößen simuliert und analysiert. Diese Analysen haben gezeigt, dass es bei der Dimensionierung der Anlagengröße sowie bei der Speichergröße Grenzen gibt, ab denen eine Vergrößerung der Anlagen oder des Speichers zur Optimierung der Anlagen nicht mehr sinnvoll ist. Für die Anlagengröße stellte sich heraus, dass die Grenzen der Anlagengröße bei 1,00 kWp/MWh und für die Speichergröße bei 1,00 kWh/kWp liegt. Außerdem hat sich gezeigt, dass die Nutzung eines Speichers erst ab einer gewissen Anlagengröße (0,50 kWp/MWh) zur Optimierung einer PV-Anlage führt. Neben der technischen Optimierung wurde auch die wirtschaftliche Sicht genauer betrachtet. Hierbei wurde mithilfe der Simulationsergebnisse aus PV-SOL eine Amortisationsrechnung durchgeführt. Es wurden drei verschiedene Anlagentypen untersucht die Volleinspeisung, die Eigenverbrauchsdeckung ohne Speicher und die Eigenverbrauchsdeckung mit Speicher. Diese Wirtschaftlichkeitsbetrachtung hat ergeben, dass der Anlagentyp „Eigenverbrauchsdeckung ohne Speicher“ die wirtschaftlichste Option ist. Die Auslegungsgrenzen, die sich in der technischen Analyse herausgestellt haben, lassen sich auf ähnliche Projekte übertragen.
Ziel der hier vorgestellten Arbeit ist es, Handlungsempfehlungen für einen forcierten Photovoltaik-Ausbau zu nennen. Dazu wird die folgende Forschungsfrage gestellt: Welche Handlungen sind notwendig, um das PV-Ziel der Bundesregierung - 215 GW installierte PV Leistung bis zum Jahr 2030 - zu erreichen? Um die Frage zu beantworten, wird auf die aktuelle gesetzliche Grundlage eingegangen und Rahmenbedingungen identifiziert, die dem Photovoltaik-Ausbau entgegenstehen und entsprechende Handlungsempfehlungen genannt. Das Osterpaket steht hierbei im Vordergrund, da dieses die gesetzliche Grundlage für das Erneuerbare-Energien-Gesetz 2023 bilden soll. Auch wird vor dem Hintergrund des Ukraine-Krieges und der damit angespannten Lage der Energieversorgung auf das Thema Bezug genommen. Zur Bearbeitung des Themas wird speziell auf Photovoltaik-Dachanlagen, Freiflächenanlagen und Anlagen, die nicht über das Erneuerbare-Energien-Gesetz gefördert werden, eingegangen. Es zeigt sich, dass am Osterpaket noch Handlungsempfehlung besteht, weshalb am Ende spezifische Änderungs-vorschläge für Paragraphen genannt werden.
Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist die Umsetzung und die Analyse des Vorgehens
einer gezielten Steigerung der Photovoltaik-Quote in ausgewählten Stadtteilen
in Deutschland mit dem Ziel, die von der Bundesregierung angeordneten Klimaziele
sowie die Treibhausneutralität bis zum Jahr 2045 zu erreichen. Die hier vorliegende
Arbeit unfasst sowohl die Vorbereitung für die Umsetzung ausgewählter Kommunikationsstrategien
als auch durchgeführte Beratungen sowie Interviews. Auf diese Weise
wird die in der Ausarbeitung vorgestellte theoretische Vielfalt der Umweltpsychologie
und der theoretische Hintergrund praktisch angewendet und die Verhaltensweisen der
befragten Bürgerinnen und Bürger analysiert und ausgewertet. Darauf aufbauend wird
der gegenwärtige Wissensstand bezüglich der Photovoltaik und die Signifikanz des
Umweltschutzes transparent. Es ist auffällig, das der Begriff „Photovoltaik“ noch nicht
im Volksmund angekommen ist und somit Aufklärungsbedarf herrscht. Durch eine Analyse
und Bewertung der üblichen Verhaltens- sowie Vermeidungsmuster von Bürger*innen bezüglich einer alternativen Stromversorgung, kann eine zielorientiertere sowie Verhaltensangepasste Strategie entwickelt werden. Sowohl die des Einflusses des eigenen Handelns auf die Umwelt als auch die Art der Umweltwahrnehmung werden
unterschätzt. Die Nachfrage nach Photovoltaik steigt vor dem Hintergrund der
Energiekrise in Verbindung mit der erfolgreichen Beratungsstrategie rasant.
Efficient and reliable onsite inspection methods are gaining importance as the construc-tion of PV power plants is expanding. For large PV installations, time- and cost-efficient failure detection is essential for optimized operation and maintenance. For this purpose, various optical methods as Infrared thermography (IR), Electroluminescence (EL), Pho-toluminescence (PL) and Ultraviolet Fluorescence (UVF) are employed and under con-stant development. For each method, the camera, and eventually the light source, can be handheld, or mounted on a drone, also called unmanned aircraft vehicle (UAV), to achieve higher throughputs.
IR is the most widely used optical onsite PV inspection method, as many defects can be detected by the thermal radiation (heating) of the defect component. EL and PL reveal further information on the electrical behaviour of the Si-waver. They are also widely used and take the role of a complement to IR, showing electrically active/inactive areas of the semiconductor. On the other hand, UVF focuses on the degradation of the polymeric encapsulant of the Si-cell, most commonly consisting of EVA (ethylene-vinyl acetate). The degradation of the encapsulant can lead to its discoloration, also called yellow-ing/browning, which decreases the transmittance of visual light. UVF patterns can show this yellowing as well as humidity and oxygen entrances, which can lead to effects of corrosion. Both mechanisms (discoloration and corrosion) decrease the performance of the PV cell. The discoloration cannot be directly observed on IR or EL images, as the encapsulant is neither a heat source nor electroconductive. Using IR imagery, severe discoloration might be observed indirectly, as the reduced optical transmittance leads to changes in heat transfer mechanisms concerning the cell and the encapsulant.
Similarly, as long as corrosion does not lead to inactive cell areas or heating, it most likely will not be spotted using EL, PL or IR. So, UVF can fill the niche of inspecting the state of the encapsulant and detecting its defects due to climate impacts in early stages.
While a high number of studies on IR, EL, PL and some on UVF were performed in Europe and the USA, there are not yet many studies about the application of these tech-niques in South America (i.e., in Brazil). UVF mainly depends on climate factors (irradi-ation, temperature, humidity) and the operation time/”age” of the module. The UVF im-agery method has not yet been tested in climate and system conditions of Brazil. Fur-thermore, systems in Brazil are more recently installed. All this can affect differences in the results of UVF imagery applied in Europe, the USA and Brazil.
The present work focuses on the application of UVF imaging on PV power plants in Bra-zil, the creation of an experimental setup and the proposal of proceedings for the data analysis of the acquired images. The aim is to propose a method that is suitable for large-scale inspection.
Magnesium ist das leichteste Metall, das im konstruktiven Leichtbau Anwendung findet. Zusätzlich ist Magnesium ein wichtiges Element in Aluminiumlegierungen, was den derzeit bedeutendsten Einsatzbereich darstellt. Die Gewinnung von primären Magnesiummetall aus verschiedenen Rohstoffen ist ein sehr energieintensiver Prozess, der vorwiegend in China stattfindet. Die für die Herstellung von einem Kilogramm metallischen Magnesium benötigte Endenergie beträgt zwischen 18 und 80 kWh, je nach eingesetztem Energieträger und Prozess.
Das Umschmelzen von sauberen Neuschrotten erfordert lediglich rund 1 kWh je kg Magnesiumlegierung. Dies verdeutlicht bereits, dass sich durch ein Recycling, im Vergleich zur Primärproduktion, erhebliche Energieeinsparungen erzielen lassen. Altschrotte aus Produkten am Ende ihres Nutzungszyklus werden gegenwärtig kaum innerhalb des Kreislaufs von Magnesiumlegierungen recycelt. Meist werden Magnesiumlegierungen gemeinsam mit der Aluminiumfraktion dem Recycling zugeführt und so im besten Fall als Legierungselement genutzt.
Im Rahmen dieser Arbeit werden die theoretischen Potenziale von Energie- und Treibhausgasemissionseinsparungen durch das Recycling von Magnesium-Altschrotten im Vergleich zum Primärmarkt einer AZ91D-Legierung untersucht. Mittels einer modellierten Ökobilanz werden die Einsparpotenziale für die Wirkungskategorien Treibhausgasemissionen (Global Warming Potential) sowie den kumulierten Energieaufwand (KEA) ermittelt.
Über die Modellierung und Ermittlung der Potenziale hinaus wurden mehrere Expert:inneninterviews geführt. Schlussfolgerungen aus diesen Gesprächen sind, dass die für ein geschlossenes Recycling nötige Technik zur Verfügung steht und gegenwärtig nicht gehobene Potenziale durch das Recycling bestehen. Hinsichtlich der wirtschaftlichen Rah-menbedingungen des Recyclings von Altschrotten wurden divergierende Einschätzungen festgestellt, wonach die geringen Mengen der Altschrotte hemmend, das gestiegene Preisniveau hingegen als fördernd für ein geschlossenes Recycling identifiziert wurden.