@phdthesis{Anneser2020, author = {Anneser, Katrin}, title = {Elektrochemische Doppelschichtkondensatoren zur Stabilisierung fluktuierender photovoltaischer Leistung}, doi = {10.25972/OPUS-19933}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-199339}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2020}, abstract = {Der Ausbau der regenerativen Energiequellen f{\"u}hrt vermehrt zu unvorhersehbaren Schwankungen der erzeugten Leistung, da Windkraft und Photovoltaik von nat{\"u}rlichen Bedingungen abh{\"a}ngen. Gerade Kurzzeitfluktuationen im Sekunden- bis Minutenbereich, die bei Solarzellen durch die Verschattung von vor{\"u}berziehenden Wolken zustande kommen, wird bislang wenig Beachtung geschenkt. Kurzzeitspeicher m{\"u}ssen eine hohe Zyklenstabilit{\"a}t aufweisen, um zur Gl{\"a}ttung dieser Leistungsfluktuationen in Frage zu kommen. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden elektrochemische Doppelschichtkondensatoren f{\"u}r die Kopplung mit Siliziumsolarzellen und organischen Solarmodulen mit Hilfe von Simulationen und Messungen untersucht. Zus{\"a}tzlich wurden grundlegende Fragestellungen zur Prozessierung und Alterung von Doppelschichtkondensatoren im Hinblick auf ein in der Literatur bereits diskutiertes System betrachtet, das beide Komponenten in einem Bauteil integriert - den sogenannten photocapacitor. Um die Druckbarkeit des gesamten elektrochemischen Doppelschichtkondensators zu erm{\"o}glichen, wurde der konventionell verwendete Fl{\"u}ssigelektrolyt durch einen Polymer-Gel-Elektrolyten auf Basis von Polyvinylalkohol und einer S{\"a}ure ersetzt. Durch eine Verbesserung der Prozessierung konnte ein gr{\"o}ßerer Anteil der spezifischen Fl{\"a}che der por{\"o}sen Kohlenstoffelektroden vom Elektrolyten benetzt und somit zur Speicherung genutzt werden. Die Untersuchungen zeigen, dass mit Polymer-Gel-Elektrolyten {\"a}hnliche Kapazit{\"a}ten erreicht werden wie mit Fl{\"u}ssigelektrolyten. Im Hinblick auf die Anwendung im gekoppelten System muss der elektrochemische Doppelschichtkondensator den gleichen Umweltbedingungen hinsichtlich Temperatur und Luftfeuchte standhalten wie die Solarzelle. Hierzu wurden umfangreiche Alterungstests durchgef{\"u}hrt und festgestellt, dass die Kapazit{\"a}t zwar bei Austrocknung des wasserhaltigen Polymer-Gel-Elektrolyten sinkt, bei einer Wiederbefeuchtung aber auch eine Regeneration des Speichers erfolgt. Zur passenden Auslegung des elektrochemischen Doppelschichtkondensators wurde eine detaillierte Analyse der Leistungsfluktuationen durchgef{\"u}hrt, die mit einem eigens entwickelten MPP-Messger{\"a}t an organischen Solarmodulen gemessen wurden. Anhand der Daten wurde analysiert, welche Energiemengen f{\"u}r welche Zeit im Kurzzeitspeicher zwischengespeichert werden m{\"u}ssen, um eine effiziente Gl{\"a}ttung der ins Netz einzuspeisenden Leistung zu erreichen. Aus der Statistik der Fluktuationen wurde eine Kapazit{\"a}t berechnet, die als Richtwert in die Simulationen einging und dann mit anderen Kapazit{\"a}ten verglichen wurde. Neben einem idealen MPP-Tracking f{\"u}r verschiedene Arten von Solarzellen und Beleuchtungsprofilen konnte die Simulation auch die Kopplung aus Solarzelle und elektrochemischem Doppelschichtkondensator mit zwei verschiedenen Betriebsstrategien nachbilden. Zum einen wurde ein fester Lastwiderstand genutzt, zum anderen eine Zielspannung f{\"u}r den Kurzzeitspeicher und somit auch die Solarzelle vorgegeben und der Lastwiderstand variabel so angepasst, dass die Zielspannung gehalten wird. Beide Betriebsmethoden haben einen Energieverlust gegen{\"u}ber der MPP-getrackten Solarzelle zu verzeichnen, f{\"u}hren aber zu einer Gl{\"a}ttung der Leistung des gekoppelten Systems. Die Simulation konnte f{\"u}r Siliziumsolarzellen mit einem Demonstratorversuch im Labor und f{\"u}r organische Solarzellen unter realen Bedingungen validiert werden. Insgesamt ergibt sich eine vielversprechende Gl{\"a}ttung der Leistungsfluktuationen von Solarzellen durch den Einsatz von elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren.}, subject = {Energie}, language = {de} } @phdthesis{Linder2013, author = {Linder, Susanne}, title = {R{\"a}umliche Diffusion von Photovoltaik-Anlagen in Baden-W{\"u}rttemberg}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77789}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Seit dem Jahr 2000 ist die Anzahl an installierten Photovoltaik-Anlagen in Deutschland - dank g{\"u}nstiger politischer Rahmenbedingungen - rasant von 76 MWp auf 24.820 MWp in 2011 gestiegen. Trotz bundesweit einheitlicher finanzieller F{\"o}rderbedingungen durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz existieren jedoch r{\"a}umliche Unterschiede in der Anzahl an installierten Photovoltaik-Anlagen pro Einwohner, sowohl auf Ebene der Bundesl{\"a}nder, als auch zwischen einzelnen Gemeinden einer Region. In der vorliegenden Arbeit wird die r{\"a}umliche Diffusion von Photovoltaik-Anlagen in Baden-W{\"u}rttemberg untersucht. Ziel ist zum einen die Ursachen f{\"u}r die r{\"a}umlichen Unterschiede in der Photovoltaik-Diffusion aufzudecken. Zum anderen ist das Ziel zu {\"u}berpr{\"u}fen, ob ein Nachbarschaftseffekt der Photovoltaik-Diffusion existiert. Dies wird mit Hilfe quantitativer und qualitativer Methoden untersucht. Mit Hilfe der r{\"a}umlichen Autokorrelationsanalyse wird gezeigt, dass sich die Anzahl an Photovoltaik-Anlagen pro Einwohner in den Gemeinden Baden-W{\"u}rttembergs signifikant unterscheidet. Es existieren Cluster von Gemeinden mit besonders hoher Photovoltaik-Nutzung (Hot Spots) und Cluster von Gemeinden mit besonders niedriger Photovoltaik-Nutzung (Cold Spots). Hot Spot-Gemeinden befinden sich zu 95\% im l{\"a}ndlichen Raum und Cold Spot-Gemeinden zu 85\% im Verdichtungsraum. Die Ergebnisse der r{\"a}umlichen Regressionsanalyse und der Fallstudie in der Region Heilbronn-Franken zeigen, dass die Unterschiede in der Dichte der Photovoltaik-Anlagen pro Einwohner erstens auf Unterschiede in der Siedlungsstruktur zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind (Anteil an Ein- und Zweifamilienh{\"a}usern, Anteil an Neubauten, Anzahl an Viehbetrieben pro Einwohner), zweitens auf Unterschiede im Sozialgef{\"u}ge (Anteil an Familien) sowie drittens auf den Nachbarschaftseffekt der Diffusion. Aus den Experteninterviews geht hervor, dass zudem weitere lokale Voraussetzungen gegeben sein m{\"u}ssen, damit es zu einer schnellen Photovoltaik-Diffusion kommt. Eine wichtige Rolle spielen die Landwirte, die h{\"a}ufig als Innovatoren auftraten, sowie sog. Change Agents, die den Diffusionsprozess anstoßen und bewusst f{\"o}rdern. Zu letzteren z{\"a}hlen auf lokaler Ebene aktive B{\"u}rgermeister, Solarvereine, Photovoltaik-Unternehmer oder Elektroinstallateure, auf regionaler Ebene Maschinenringe und Energieagenturen. Die Modellierung und Analyse der Photovoltaik-Diffusion in den einzelnen Gemeinden von 2000 bis 2030 zeigt f{\"u}r das Jahr 2009, dass die Gemeinden einer Raumkategorie unterschiedliche Diffusionsprofile aufweisen. Je l{\"a}ndlicher eine Gemeinde ist, desto weiter ist tendenziell der Diffusionsprozess fortgeschritten: In Gemeinden des l{\"a}ndlichen Raums befindet sich die Photovoltaik-Diffusion meist bereits im Early Majority-Stadium, in Gemeinden des Verdichtungsraums ist die Photovoltaik-Diffusion dagegen {\"u}berwiegend erst am Ende des Early Adopter-Stadiums angelangt. Der Innovationseffekt, der angibt, wie stark die Anzahl an Photovoltaik-Anlagen unabh{\"a}ngig von den bereits installierten Anlagen zunimmt, ist im suburbanen Raum und im l{\"a}ndlichen Raum am h{\"o}chsten. Der Imitationseffekt, der angibt, wie stark die Zunahme neu installierter Photovoltaik-Anlagen von bestehenden Anlagen in einer Gemeinde abh{\"a}ngt, steigt dagegen von der Stadt zum Land an. Durch den Vergleich der Hot Spot-Gemeinden mit den {\"u}brigen Gemeinden des l{\"a}ndlichen Raums wird deutlich, dass die Imitation in den Hot Spot-Gemeinden h{\"o}her liegt. Dies l{\"a}sst darauf schließen, dass ein Nachbarschaftseffekt der Photovoltaik-Diffusion zwischen den Gemeinden existiert, da die Lage innerhalb eines Hot Spots zu einer erh{\"o}hten Wahrnehmung von Photovoltaik-Anlagen und einem h{\"a}ufigeren Austausch mit Photovoltaik-Besitzern f{\"u}hrt und damit die Photovoltaik-Diffusion f{\"o}rdert. Vor dem Hintergrund des Klimawandels und der knapper werdenden fossilen Ressourcen gilt in Deutschland das Ziel, die Nutzung erneuerbarer Energien und damit auch der Photovoltaik weiter voranzutreiben. Diese Arbeit zeigt, dass lokale Einflussfaktoren entscheidend f{\"u}r das Entstehen r{\"a}umlicher Unterschiede in der Photovoltaik-Nutzung sind. Die Kenntnisse dieser Unterschiede, deren Ursachen sowie die Bedeutung des Nachbarschaftseffekts k{\"o}nnen eine Grundlage f{\"u}r gezielte F{\"o}rderung oder Marketingmaßnahmen zur weiteren Diffusion von Photovoltaik-Anlagen bieten.}, subject = {Baden-W{\"u}rttemberg}, language = {de} } @phdthesis{Mayerhoeffer2012, author = {Mayerh{\"o}ffer, Ulrich}, title = {Synthese, Eigenschaften und funktionale Anwendungen von NIR absorbierenden Squarainen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69428}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2012}, abstract = {Zusammenfassend l{\"a}sst sich festhalten, dass die in dieser Abreit vorgestellten Squaraine herausragend gute NIR-Absorptions- und NIR-Emissionseigenschaften aufweisen, die sie f{\"u}r zahlreiche Anwendungen interessant machen. Dar{\"u}ber hinaus konnte gezeigt werden, dass ihre besondere cis-Konfiguration und ihr daraus resultierendes Dipolmoment zu vorteilhaften Anordnungen in d{\"u}nnen Filmen und in Blends mit PCBM f{\"u}hren. Diese Strukturen zeigen f{\"u}r dipolare Molek{\"u}le beeindruckende Exzitonen- und Ladungstransporteigenschaften, die vielversprechende Anwendungen in der organischen Elektronik wie in hier untersuchten l{\"o}sungsprozessierten BHJ-Solarzellen oder auch in OFETs erwarten lassen.}, subject = {Supramolekulare Chemie}, language = {de} }