Jakob Gaugl

• Angesichts steigender Energiekosten und zunehmender Bedeutung nachhaltiger Energienutzung befasst sich diese Masterarbeit mit einer entscheidenden Herausforderung der Photovoltaik-Technologie: der effizienten Verwertung überschüssiger elektrischer Energie, die andernfalls unvergütet oder nur gering vergütet in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Dabei stehen insbesondere kleinere Photovoltaikanlagen, beispielsweise Balkonkraftwerke, vor der Problematik, diese überschüssige Energie technisch sinnvoll und wirtschaftlich effizient zu nutzen. Ziel dieser Arbeit ist es, ein innovatives System zur automatischen Lastleistungsregelung zu entwickeln, welches die überschüssige elektrische Energie einer Photovoltaikanlage gezielt zur Versorgung regelbarer Verbraucher einsetzt. Durch die Regelung wird eine Abgabe der überschüssigen Energie ins Netz weitgehend vermieden und der Eigenverbrauch signifikant optimiert. Im Rahmen des praxisnahen Versuchsaufbaus wurde ein Balkonkraftwerk mit einer Einspeiseleistung von maximal 800 W verwendet, um realistische Messdaten zu gewinnen und die entwickelte Regelung intensiv zu testen und zu optimieren. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Flexibilität und Modularität des entwickelten Systems, um es leicht auf verschiedene Haushalte und Energiezähler adaptieren zu können. Neben den technischen Grundlagen der Photovoltaiktechnik werden auch aktuelle Energiespeichertechnologien betrachtet und kritisch bewertet. Die Leistungsregelung erfolgt durch einen Phasenanschnitt der Sinuswelle, um überschüssige Leistung effizient zu nutzen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen eindrucksvoll, dass durch die entwickelte mobile Lastleistungsregelung eine erhebliche Steigerung des Eigenverbrauchs möglich ist. Damit leistet das vorgestellte Konzept einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von kleinen PV-Systemen und zur Förderung nachhaltiger Energielösungen im privaten Bereich.
• In the context of rising energy costs and the growing importance of sustainable energy utilization, this master's thesis addresses a key challenge in photovoltaic technology: the efficient utilization of surplus electrical energy, which otherwise is fed into the public grid without remuneration or with minimal compensation. This issue particularly affects smaller photovoltaic installations, such as balcony power plants, which face difficulties in technical and economic challenges in optimizing surplus energy usage.The primary objective of this thesis is the development of an innovative system for automatic load management, designed to efficiently direct surplus photovoltaic energy to controllable loads, such as heating appliances. Through precise regulation after the inverter, the proposed system significantly minimizes energy feed-in to the grid, substantially enhancing self-consumption. A practical experimental setup employing a balcony power plant with a maximum output of 800 watts was established to gather realistic measurement data, thereby rigorously testing and optimizing the developed load management system. Another central aspect of this research is the flexibility and modularity of the developed solution, enabling easy adaptation across different households and metering systems. Furthermore, this thesis thoroughly explores the technical foundations of photovoltaics, the operating principles of solar cells, and various inverter types, while critically evaluating current energy storage technologies. The load regulation is achieved through targeted modulation of the AC waveform, enabling precise and efficient utilization of surplus power.The findings clearly demonstrate that the developed mobile load management system significantly increases self-consumption. Consequently, the presented solution notably contributes to improving the economic viability of small-scale photovoltaic systems and promotes sustainable energy solutions in residential environments.