Die Komponenten einer Photovoltaik-Anlage
Eine Photovoltaik-Anlage (V-Anlage) besteht aus deutlich mehr, als nur verkabelten Solarmodulen und ein Anschluss an die Elektroinstallation des Hauses oder ins öffentliche Stromnetz. Sicherlich sind die Solarmodule das Herzstück einer jeden PV-Anlage, doch damit sie überhaupt Strom abliefern können, sind zahlreiche Komponenten notwendig. Und als wäre dies nicht genug, unterscheiden sich diese Komponenten auch noch, ob man seinen erzeugten Strom nur im eigenen Haus verwenden, speichern oder den überschüssigen Strom ins öffentliche Stromnetz einspeisen möchte.
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Solarmodule und Unterkonstruktion
Wie bereits erwähnt: Die Solarmodule sind das Herzstück einer Photovoltaik-Anlage. Sie wandeln die Sonnenenergie in nutzbaren Strom um. Die Ausführungen der Solarmodule können je nach Hersteller variieren, doch der Aufbau ist prinzipiell gleich. Der am häufigsten eingesetzten Modultyp besteht aus einer Glasscheibe, die zum Schutz gegen Witterungsbedingungen und Verschmutzung dient. Es folgt eine transparente Kunststoffschicht, in der die Solarzellen eingebettet sind, die aus Kristallen bestehen. Die mono- oder polykristallinen Solarzellen sind durch Lötbändchen oder aufgeklebte Kupferdrähte elektrisch miteinander verschaltet.
Eine weitere Kunststofffolie schließt die Rückseite der Einbettungsfolie ab, auf die noch einmal eine witterungsfeste Kunststoffverbundfolie oder eine weitere Glasscheibe aufgebracht wird. Häufig ist bereits das Solarmodul werksseitig mit einem Anschlusskabel oder Stecker (zumeist MC4-Steckverbindungen zwischen 4 und 6 mm²) ausgerüstet. Das Ganze liegt meistens in einem Aluminiumprofil-Rahmen zum Schutz der Glasscheibe bei Transport, Handhabung und Montage. Rahmenlose Module sind meistens als Glas-Glas-Module ausgeführt und werden direkt auf einer Unterkonstruktion mit speziellen Klemmen befestigt.
Das Montagesystem ist ebenfalls ein wesentlicher Bestandteil einer PV-Anlage. Es dient dazu, die Solarmodule sicher und stabil auf dem Hausdach zu befestigen. Folgende Montagesysteme kommen dabei zur Anwendung:
- Die Aufdachmontage ist die häufigste Montageart. Hier werden Dachhaken auf das Dach geschraubt, die Montageschienen tragen, auf denen die Solarmodule befestigt werden.
- Bei der Indachmontage werden die Solarmodule direkt in das Dach integriert. Hier werden die Montageschienen auf den Dachsparren montiert, auf denen die Solarmodule befestigt werden.
- Bei der Flachdachmontage werden die Solarmodule mit einem Montagesystem auf einem Flachdach installiert. Die Montagesysteme können dabei in der Regel so ausgerichtet werden, dass die Solarmodule die maximale Sonneneinstrahlung eingefangen können.
- Die Kreuzschienenmontage wird bei Dächern angewandt, die in sich völlig unterschiedliche Dachformen oder Dachneigungen aufweisen. Dabei werden gekreuzte Schienen montiert, mit den die Solarmodule völlig unterschiedlich ausgerichtet werden können, um die maximale Sonneneinstrahlung auszunutzen.
Egal welches Montagesystem zur Anwendung kommt, es sorgt dafür, dass die Solarmodule optimal ausgerichtet sind und das Sonnenlicht effizient einfangen. Außerdem schützt das Montagesystem die Solarmodule vor äußeren Einflüssen wie Wind, Schnee und Hagel. Es gewährleistet die Stabilität der Module und verhindert Schäden durch Witterungseinflüsse.
Solarkabel
Solarkabel sind speziell entwickelte Kabel für PV-Anlagen und unterliegen der Norm EN 50618. Die Solarkabel spielen eine entscheidende Rolle für die einwandfreie und dauerhafte Funktion einer PV-Anlage. Diese Leitungen sind nämlich für die dauerhafte Verwendung im Außenbereich über viele Jahre unter wechselnden Klimabeanspruchungen geeignet. Deshalb dürfen nur Kabel mit dem Aufdruck H1Z2Z2-K verwendet werden.
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Wechselrichter
Der Wechselrichter ist ein unverzichtbarer Bestandteil einer jeden Photovoltaik-Anlage. PV-Anlagen erzeugen grundsätzlich Gleichstrom, der über ein Plus- und Minuskabel zum Wechselrichter transportiert wird. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um. Er ist notwendig, um den erzeugten Strom überhaupt in die Elektroinstallation des Hauses oder in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen zu können.
Beim Wechselrichter wird zwischen String-, Hybrid- und Mikrowechselrichter unterschieden. Die unterschiedlichen Wechselrichter entscheiden darüber, wie man den Solarstrom verwend: Wird er nur im eigenen Haus verwendet, möchte man ihn speichern oder ins öffentliche Stromnetz einspeisen.
String-Wechselrichter
Ein String-Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom so um, dass er im Haushalt verwendet oder ins öffentliche Stromnetz abgegeben werden kann.
Hybrid-Wechselrichter
Ein Hybrid-Wechselrichter kann sowohl als String-Wechselrichter eingesetzt werden, eignet sich aber auch als Batterie-Inverter. Damit kann der Wechselrichter überschüssigen Solarstrom in einer Batterie speichern, aber auch Energie aus einer Batterie abrufen.
Mikro-Wechselrichter
Im Gegensatz zum String-Wechselrichter, der die gesamten Solarmodule einer Anlage miteinander verbindet, wird mit dem Mikro-Wechselrichter jedes einzelne Solarmodul ausgestattet. Es ermöglicht die Überwachung jedes einzelnen Moduls und der Defekt eines einzelnen Moduls führt nicht zu einem Leistungsabfall der gesamten Anlage, da jeder Mikro-Wechselrichter separat arbeitet.
Stromzähler
Stromzähler für PV-Anlagen werden verwendet, um den erzeugten Solarstrom zu messen und aufzuzeichnen. Laut dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sind Einspeisezähler für PV-Anlagen vorgeschrieben, wenn diese mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden ist. Der Zähler ermittelt, wie viel Strom eingespeist wurde, sodass die Einspeisevergütung korrekt abgerechnet werden kann. Dieser Zähler ermöglicht auch festzustellen, wie viel Solarstrom sie produziert wurde und wie viel davon ins Netz eingespeist wurde.
Inzwischen werden von den entsprechenden Netzbetreibern in der Regel ein digitaler Stromzähler verwendet, der nicht nur den Stromverbrauch, sondern auch den eingespeisten Strom zählt – und damit auch die Einspeisevergütung ermittelt.
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Anlagenüberwachung
Das Ablesen der Zählerstände ist die einfachste Anlagenüberwachung. Doch in der neuen Generation der Wechselrichter sind inzwischen prozessorgesteuerte Speichereinheiten verbaut, die Daten in einem bestimmten Rhythmus auf einem Funktionsdisplay anzeigt. Dabei werden nicht nur die Daten des verbrauchten und erzeugten Stroms geliefert, sondern auch weitere Leistungsdaten, wie der aktuelle kW-Wert, verwendete Sonnenstunden oder Spitzenzeiten in der Stromerzeugung. Diese Daten werden auch automatisch gespeichert.
Natürlich funktioniert die Anlagenüberwachung auch aus der Ferne. Mit der Einbindung der PV-Anlage in ein Smart-Home-Systems oder einem entsprechenden Modul an der Solarstromanlage und den entsprechenden Apps kann die PV-Anlage auch über das Mobiltelefon, ein Tablett oder dem heimischen PC überwacht und gesteuert werden. Aus den protokollierten Daten können intelligente Systeme einen Tagesbericht erstellen, aber auch Monats- und Jahresberichte sind möglich. Werden Unregelmäßigkeiten festgestellt, wird eine Info gesendet.
Zusatzkomponente Wallbox
Wer ein Elektrofahrzeug besitzt kann durchaus in Betracht ziehen, eine Wallbox zu installieren. Es ist eine Investition, die sich langfristig auszahlen kann. Eine Wallbox ermöglicht ein bequemeres und effizientes Laden des Fahrzeugs mit dem selbst erzeugten Solarstrom. Die Verwendung einer E-Ladestation als zusätzliches Modul zur PV-Anlage bietet eine schnellere Ladezeit im Vergleich zum Laden über eine normale Steckdose. Eine Kombination aus Wallbox und PV-Anlage ist derzeit die beste Lösung für eine nachhaltige und kostengünstige Energieversorgung des Elektrofahrzeugs.
Der Wechselrichter
Der Wechselrichter ist ein unverzichtbarer Bestandteil einer jeden Photovoltaik-Anlage. PV-Anlagen erzeugen grundsätzlich Gleichstrom, der über ein Plus- und Minuskabel zum… weiterlesen
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