ET Band 4 Kapitel 18 "Netzersatzanlagen, Stromerzeugung"
Elektrotechnik für Elektroberufe, Auflage 2022
Elektrotechnik für Elektroberufe, Auflage 2022
Was ist eine Wärmekraftkopplungsanlage?
Wird in einer Anlage gleichzeitig Wärme und elektrische Energie (Kraft) genutzt, spricht man von Wärme-Kraft-Kopplung (WKK).
Nennen Sie vier Räume, wo Stromquellen für Sicherheitszwecke notwendig sind.
Räume mit grosser Personenbelegung, Beleuchtung und Belüftung von Parkgaragen, Operationsräume, Einkaufszentren ohne Tageslicht usw.
Wieviel Leistung erzeugt ein Quadratmeter einer PV-Anlage bei einem schönen Sommertag?
Die Leistung, die mit PV-Anlagen erzeugt werden kann, variiert sehr stark aufgrund der Sonneneinstrahlung. Bei einem wolkenlosen Sommertag beträgt die maximale Sonneneinstrahlung etwa 1000 W/m2. Daraus erzeugt eine PV-Anlage etwa eine Leistung von 180 W/m2. An einem trüben Wintertag hingeben, reduziert sich die Leistungsabgabe etwa einen Zehntel.
Was ist ein PV-Generatorenanschlusskasten?
Gehäuse, in dem alle PV-Stränge eines PV-Arrays oder die Arrays elektrisch untereinander verbunden sind und in dem, falls erforderlich, Schutzeinrichtungen angeordnet sind.
Was entsteht, wenn verschiedene Solarmodule zusammengeschaltet werden?
Ein Solargenerator
Wie sind die Solarzellen in einem Solarmodul geschalten?
In Serie
Welche Spannung und Spannungsart wird durch eine einzelne Solarzelle erzeugt?
0,5 bis 0,6 V; DC
Unter welchen zwei Bedingungen erzeugen Solarzellen am meisten elektrische Energie?
- Bei optimaler Sonneneinstrahlung.
- Wenn die Temperatur an den Solarzellen nicht zu hoch wird.
Welche drei Arten von Solarzellen kommen bei heutigen PV-Anlagen zum Einsatz?
Monokristalline, Polykristalline und Dünnschicht-Solarzellen
Welche grundsätzliche Aufgabe haben die Solarpanels einer PV-Anlage?
Sie wandeln die ankommende Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie um.
Wie heisst das wichtigste Bestandteil einer PV-Anlage?
Wechselrichter
Was versteht man unter dem Begriff Photovoltaik?
Unter Photovoltaik versteht man allgemein die direkte Umwandlung von Licht in einer Solarzelle (Fotoelement) in elektrische Energie.
Auf welche beiden Arten werden Stromquellen für Sicherheitszwecke eingeschaltet?
Nicht selbsttätig (von Hand) oder automatisch
Das Blockschaltbild zeigt den Aufbau einer statischen USV-Anlage.
Erklären Sie wofür a) der Gleichrichter und b) der Wechselrichter benötigt werden.
a) Er übernimmt im Normalbetrieb die Speisung der Verbraucher über den Wechselrichter sowie die Pufferung der Akkumulatoren via Batterieankopplung.
b) Wandelt die Gleichspannung in eine 50 Hz-Wechselspannung um.
Nennen Sie einige erneuerbare Energiearten.
Wasserkraft, Windenergie, solare Strahlung (Sonnenenergie), Erdwärme (Geothermie), Biomasse.
Was sind erneuerbare Energien?
Erneuerbare Energien sind Energien aus Quellen, die sich entweder kurzfristig von selbst erneuern oder deren Nutzung nicht zur Erschöpfung der Quelle beiträgt.
Wofür steht die Abkürzung USV?
Unterbrechungsfreie Stromversorgung
In Beleuchtungsanlagen für Sicherheitszwecke kommen Nullspannungsrelais vor. Erklären Sie in einfacher Form, welche Aufgabe diese Relais haben.
Solange das Netz vorhanden ist, liegt das Nullspannungsrelais an Spannung und sorgt dafür, dass die Verbraucher vom Netz gespeist werden. Bei Netzausfall fällt es ab und die Speisung erfolgt durch den Akku.
Erklären Sie den Begriff „Eigenerzeugungsanlage“.
Hierbei handelt es sich um eine Notstromanlage (z. B. Dieselgenerator) oder PV-Anlage, die elektrische Energie ins Netz einspeist.
Damit ein Dieselgenerator parallel zum Einheitsnetz geschaltet werden darf, müssen verschiedene Voraussetzungen erfüllt sein. Nennen Sie die vier wichtigsten Voraussetzungen, die bei der Parallelschaltung zu beachten sind.
Gleiche Phasenfolge (Drehfeld)
gleiche Phasenlage
gleiche Frequenz
gleicher Effektivwert der Spannung
Erklären Sie in einfacher Form, was eine „statische USV-Anlage“ ist.
Solche Anlagen haben einen in Betrieb stehenden Wechselrichter, welcher durch Akkumulatoren gespeist wird.
statisch: keine bewegten Teile
Wonach richtet sich die Anzahl der Solarmodule in einem Solargenerator?
Der Leistungsbedarf bestimmt die Anzahl.
Wofür steht die Abkürzung MPP im Zusammenhang mit einer PV-Anlage?
Maximum Power Point
Was gibt der MPP an?
MPP ist der Punkt einer Solarzelle, an dem diese die maximale Leistung erzeugt.
Wofür stehen die Bezeichnungen «Strang» oder «String»?
Für seriell geschaltete Solarmodule
Dürfen in einer PV-Anlage beliebig viele Solarmodule in Serie geschaltet werden? Wonach richtet sich die Anzahl?
Nein, es braucht eine Abstimmung mit dem vorhandenen Wechselrichter.
In welchem Bereich liegt die DC-Eingangsspannung eines Wechselrichters?
Zwischen 60 und 1‘000 V
In welchen Fällen kann sich ein Wechselrichter vom Netz trennen?
Wenn die Spannungsgrenzen nicht eingehalten werden oder bei Überlastung.
Welche Folge hat die Beschattung einzelner Solarzellen in einem Solarmodul?
Der Wirkungsgrad sinkt, da durch die Serieschaltung nur ein kleiner Strom fliesst.
Muss die Anzahl parallelgeschalteter Solarmodule auch mit dem Wechselrichter abgestimmt werden?
Ja, die Anzahl richtet sich nach der maximalen Eingangsstromstärke des Wechselrichters.
In der Praxis werden Solarmodule in Serie und parallel geschaltet. Was wird dadurch erreicht?
Es lassen sich grosse Leistungen erzielen.
Was liegt in einer PV-Anlage zwischen den Solarpanels und dem Wechselrichter?
Generatoranschlusskasten (GAK)
Was muss in einem GAK nebst den Klemmen vorhanden sein?
DC-Trennschalter und Überspannungsableiter (SPD Typ 1/2)
Welche Hauptaufgabe hat ein Wechselrichter in einer PV-Anlage?
Er wandelt die Gleichspannung vom Solargenerator in eine Wechselspannung um.
Welchen beiden prinzipiellen Arten von Wechselrichtern werden unterschieden?
- selbstgeführte Wechselrichter für Inselbetrieb
- netzgeführte Wechselrichter für die Einspeisung ins Energieversorgungsnetz
Nennen Sie drei Merkmale von guten Wechselrichtern.
- Hoher Wirkungsgrad (auch bei Teillastbetrieb)
- Qualität der erzeugten Wechselspannung (auch bei hohen Einschaltströmen)
- Geringe Geräuschemissionen
Warum sind Warnhinweise auf Generatoranschlusskasten wichtig?
Weil sie auch im ausgeschalteten Zustand unter Spannung stehen.
Warum sind AC- und DC-Leitungen in PV-Anlagen stets getrennt zu verlegen?
Damit keine Blitzeinkopplungen entstehen (kein Durchschlag zwischen den Kabeln).
Warum gibt es in der Schweiz relativ wenig Windenergieanlagen?
Es gibt wenig gute Standorte, wo dauernd ein Wind bläst. Zudem darf der erzeugte Infraschall nicht unterschätzt werden.
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Flashcards
Was ist eine Wärmekraftkopplungsanlage?
Wird in einer Anlage gleichzeitig Wärme und elektrische Energie (Kraft) genutzt, spricht man von Wärme-Kraft-Kopplung (WKK).
Nennen Sie vier Räume, wo Stromquellen für Sicherheitszwecke notwendig sind.
Räume mit grosser Personenbelegung, Beleuchtung und Belüftung von Parkgaragen, Operationsräume, Einkaufszentren ohne Tageslicht usw.
Wieviel Leistung erzeugt ein Quadratmeter einer PV-Anlage bei einem schönen Sommertag?
Die Leistung, die mit PV-Anlagen erzeugt werden kann, variiert sehr stark aufgrund der Sonneneinstrahlung. Bei einem wolkenlosen Sommertag beträgt die maximale Sonneneinstrahlung etwa 1000 W/m2. Daraus erzeugt eine PV-Anlage etwa eine Leistung von 180 W/m2. An einem trüben Wintertag hingeben, reduziert sich die Leistungsabgabe etwa einen Zehntel.
Was ist ein PV-Generatorenanschlusskasten?
Gehäuse, in dem alle PV-Stränge eines PV-Arrays oder die Arrays elektrisch untereinander verbunden sind und in dem, falls erforderlich, Schutzeinrichtungen angeordnet sind.
Was entsteht, wenn verschiedene Solarmodule zusammengeschaltet werden?
Ein Solargenerator
Wie sind die Solarzellen in einem Solarmodul geschalten?
In Serie
Welche Spannung und Spannungsart wird durch eine einzelne Solarzelle erzeugt?
0,5 bis 0,6 V; DC
Unter welchen zwei Bedingungen erzeugen Solarzellen am meisten elektrische Energie?
- Bei optimaler Sonneneinstrahlung.
- Wenn die Temperatur an den Solarzellen nicht zu hoch wird.
Welche drei Arten von Solarzellen kommen bei heutigen PV-Anlagen zum Einsatz?
Monokristalline, Polykristalline und Dünnschicht-Solarzellen
Welche grundsätzliche Aufgabe haben die Solarpanels einer PV-Anlage?
Sie wandeln die ankommende Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie um.
Wie heisst das wichtigste Bestandteil einer PV-Anlage?
Wechselrichter
Was versteht man unter dem Begriff Photovoltaik?
Unter Photovoltaik versteht man allgemein die direkte Umwandlung von Licht in einer Solarzelle (Fotoelement) in elektrische Energie.
Auf welche beiden Arten werden Stromquellen für Sicherheitszwecke eingeschaltet?
Nicht selbsttätig (von Hand) oder automatisch
Das Blockschaltbild zeigt den Aufbau einer statischen USV-Anlage.
Erklären Sie wofür a) der Gleichrichter und b) der Wechselrichter benötigt werden.
a) Er übernimmt im Normalbetrieb die Speisung der Verbraucher über den Wechselrichter sowie die Pufferung der Akkumulatoren via Batterieankopplung.
b) Wandelt die Gleichspannung in eine 50 Hz-Wechselspannung um.
Nennen Sie einige erneuerbare Energiearten.
Wasserkraft, Windenergie, solare Strahlung (Sonnenenergie), Erdwärme (Geothermie), Biomasse.
Was sind erneuerbare Energien?
Erneuerbare Energien sind Energien aus Quellen, die sich entweder kurzfristig von selbst erneuern oder deren Nutzung nicht zur Erschöpfung der Quelle beiträgt.
Wofür steht die Abkürzung USV?
Unterbrechungsfreie Stromversorgung
In Beleuchtungsanlagen für Sicherheitszwecke kommen Nullspannungsrelais vor. Erklären Sie in einfacher Form, welche Aufgabe diese Relais haben.
Solange das Netz vorhanden ist, liegt das Nullspannungsrelais an Spannung und sorgt dafür, dass die Verbraucher vom Netz gespeist werden. Bei Netzausfall fällt es ab und die Speisung erfolgt durch den Akku.
Erklären Sie den Begriff „Eigenerzeugungsanlage“.
Hierbei handelt es sich um eine Notstromanlage (z. B. Dieselgenerator) oder PV-Anlage, die elektrische Energie ins Netz einspeist.
Damit ein Dieselgenerator parallel zum Einheitsnetz geschaltet werden darf, müssen verschiedene Voraussetzungen erfüllt sein. Nennen Sie die vier wichtigsten Voraussetzungen, die bei der Parallelschaltung zu beachten sind.
Gleiche Phasenfolge (Drehfeld)
gleiche Phasenlage
gleiche Frequenz
gleicher Effektivwert der Spannung
Erklären Sie in einfacher Form, was eine „statische USV-Anlage“ ist.
Solche Anlagen haben einen in Betrieb stehenden Wechselrichter, welcher durch Akkumulatoren gespeist wird.
statisch: keine bewegten Teile
Wonach richtet sich die Anzahl der Solarmodule in einem Solargenerator?
Der Leistungsbedarf bestimmt die Anzahl.
Wofür steht die Abkürzung MPP im Zusammenhang mit einer PV-Anlage?
Maximum Power Point
Was gibt der MPP an?
MPP ist der Punkt einer Solarzelle, an dem diese die maximale Leistung erzeugt.
Wofür stehen die Bezeichnungen «Strang» oder «String»?
Für seriell geschaltete Solarmodule
Dürfen in einer PV-Anlage beliebig viele Solarmodule in Serie geschaltet werden? Wonach richtet sich die Anzahl?
Nein, es braucht eine Abstimmung mit dem vorhandenen Wechselrichter.
In welchem Bereich liegt die DC-Eingangsspannung eines Wechselrichters?
Zwischen 60 und 1‘000 V
In welchen Fällen kann sich ein Wechselrichter vom Netz trennen?
Wenn die Spannungsgrenzen nicht eingehalten werden oder bei Überlastung.
Welche Folge hat die Beschattung einzelner Solarzellen in einem Solarmodul?
Der Wirkungsgrad sinkt, da durch die Serieschaltung nur ein kleiner Strom fliesst.
Muss die Anzahl parallelgeschalteter Solarmodule auch mit dem Wechselrichter abgestimmt werden?
Ja, die Anzahl richtet sich nach der maximalen Eingangsstromstärke des Wechselrichters.
In der Praxis werden Solarmodule in Serie und parallel geschaltet. Was wird dadurch erreicht?
Es lassen sich grosse Leistungen erzielen.
Was liegt in einer PV-Anlage zwischen den Solarpanels und dem Wechselrichter?
Generatoranschlusskasten (GAK)
Was muss in einem GAK nebst den Klemmen vorhanden sein?
DC-Trennschalter und Überspannungsableiter (SPD Typ 1/2)
Welche Hauptaufgabe hat ein Wechselrichter in einer PV-Anlage?
Er wandelt die Gleichspannung vom Solargenerator in eine Wechselspannung um.
Welchen beiden prinzipiellen Arten von Wechselrichtern werden unterschieden?
- selbstgeführte Wechselrichter für Inselbetrieb
- netzgeführte Wechselrichter für die Einspeisung ins Energieversorgungsnetz
Nennen Sie drei Merkmale von guten Wechselrichtern.
- Hoher Wirkungsgrad (auch bei Teillastbetrieb)
- Qualität der erzeugten Wechselspannung (auch bei hohen Einschaltströmen)
- Geringe Geräuschemissionen
Warum sind Warnhinweise auf Generatoranschlusskasten wichtig?
Weil sie auch im ausgeschalteten Zustand unter Spannung stehen.
Warum sind AC- und DC-Leitungen in PV-Anlagen stets getrennt zu verlegen?
Damit keine Blitzeinkopplungen entstehen (kein Durchschlag zwischen den Kabeln).
Warum gibt es in der Schweiz relativ wenig Windenergieanlagen?
Es gibt wenig gute Standorte, wo dauernd ein Wind bläst. Zudem darf der erzeugte Infraschall nicht unterschätzt werden.