Solarmodule von
solar.on
Photovoltaik
Photovoltaik bezeichnet die auf dem Photoeffekt beruhende Technologie der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Geräuschlos und ohne Abgase produzieren Solarstromanlagen Strom direkt auf dem Hausdach, gebäudeintegriert als Fassade oder als Freiflächenanlage. Die Nutzungsmöglichkeiten von Photovoltaik-Modulen sind vielfältig.
Die CO2-neutrale, umweltfreundliche Art der Stromgewinnung ist aus dem Energiemix der Zukunft nicht mehr wegzudenken. Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie um. Dieser Prozess findet in einzelnen Solarmodulen statt, die aus vielen einzelnen Solarzellen bestehen. Das Sonnenlicht regt Elektronen in den Solarzellen an, sich zu bewegen.
Dabei entsteht elektrischer Strom:
Gleichstrom.
Damit Sie den über Photovoltaik erzeugten Strom im Haushalt nutzen können, wandelt ein Wechselrichter den Gleichstrom zu Wechselstrom um. Überschüssigen Strom speichern Sie entweder für einen späteren Verbrauch in einem Stromspeicher oder speisen ihn in das öffentliche Stromnetz ein. Für die Einspeisung erhalten Sie eine Vergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz.
Funktionsweise und Aufbau einer Photovoltaik Anlage
Also wie funktioniert das Prinzip der PV? Abhängig von der Anlagengröße und des Anlagentyps werden sogenannte Strings, also einzelne Solarmodule in Reihe verschaltet. Diese Solarmodule beinhalten eine Reihenschaltung von Solarzellen. Für eine Reparatur sind diese dann nicht mehr zugänglich, da sie hermetisch gekapselt sind. Die Spannung addiert sich aufgrund der Reihenschaltung von Solarzellen und anschließend der Solarmodule. Der gelieferte Strom wird aufgrund der Reihenschaltung durch die Solarzelle bestimmt mit dem geringsten Strom. Eine Parallelschaltung von einzelnen Modulen findet man im Inselbetrieb. Die Befestigung der Solarmodule erfolgt meistens auf einer Unterkonstruktion. Diese richtet die Module ideal aus, so dass ein höchstmöglicher oder ein möglichst gleichbleibender Energieertrag gewährleistet ist. Durch einen Wechselrichter wird bei einer netzgekoppelten Anlage der von den Solarmodulen produzierte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und anschließend in das Stromnetz eingespeist. Auch hier gibt es natürlich Umwandlungsverluste, aber wenn das Netz in ausreichender Qualität in Bezug auf Spannung und Frequenz zur Verfügung steht, erfolgt dies in aller Regel vollständig. Die Energie wird bei netzfernen Anlagen zwischengespeichert, wenn sie nicht sofort verwendet werden kann. Gespeichert wird die Energie in sogenannten Energiespeichern, meistens Bleiakkumulatoren. Erforderlich für das Speichern ist jedoch ein Laderegler. Damit die gespeicherte Energie für Elektrogeräte verwendet werden kann, wird sie durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt.
Unterkonstruktion
Jedes Solardach hat eine Unterkonstruktion zur Befestigung von Modulen. Die PV-Unterkonstruktion muss eine hohe Last tragen können. Neben dem eigentlichen Gewicht der Photovoltaikanlage muss auch die zusätzliche Windlast berücksichtigt werden. Auch die eventuelle Schneelast muss getragen werden können. Eine Verankerung in die tragenden Dachbalken ist notwendig. Diese halten das Hausdach und können mehr Gewicht meistens ohne Probleme aufnehmen. Eine Überprüfung der Statik ist nicht zwangsweise notwendig, bei alten Dächern oder einem Flachdach aber empfehlenswert. In die Dachbalken werden Dachhaken mit langen Tellerkopfschrauben (80 - 120mm) aus Edelstahl verschraubt. Bei jedem Haken werden mindestens 2 Schrauben eingesetzt. Bei einer 10 kWp-Photovoltaikanlage werden 40 bis 80 Dachhaken benötigt. Da der Haken aus dem Dachziegel heraus ragt, muss jeder Dachziegel mit einem Winkelschleifer bearbeitet werden. Sind alle Haken gesetzt, werden diese mit Aluminiumschienen verbunden. Pro Modulreihe werden zwei Schienen benötigt. Auf den Schienen erfolgt die Befestigung von Modulen mithilfe von speziellen Klemmen.
Solarkabel
Die Verkabelung gehört zum Aufbau der PV-Anlage dazu. Jedes Solarmodul hat zwei fest integrierter Kabel. Das Pluskabel eines Moduls wird mit dem Minuskabel vom nächsten zusammengeschlossen. So ergibt sich ein String. Am Anfang und am Ende werden die beiden Solarkabel verlängert und vom Dach durch das Haus bis in den Anschlussraum zum Wechselrichter geleitet. Die Kabel werden durch einen Kabelkanal oder Rohr geschützt. Photovoltaik-Kabel werden am Untergestell an den Schienen mit Kabelbinder befestigt. Es ist wichtig, dass die Solarkabel nicht auf den Dachziegel aufliegen. Die Kabel sind sehr UV-Beständig und Wasserfest, dennoch ist es wichtig, dass diese eine hohe Lebensdauer erreichen. Bei der Verkabelung entstehen die meisten Fehler bei der Installation einer Photovoltaikanlage. Die PV-Kabel haben nur einen geringen Durchmesser. Das liegt am Gleichstrom, welcher einfach weniger Querschnitt benötigt, als Wechselstrom. Das abgehende AC-Kabel vom Wechselrichter zum Zähler ist deutlich dicker, dementsprechend auch unhandlicher.
Überspannungsschutz
Bevor das Solarkabel zum Photovoltaik-Wechselrichter ankommt, wird dazwischen ein Überspannungsschutz montiert. Dieser ist mittlerweile verpflichtend. Der Überspannungsschutz verhindert unter anderem den Totalschaden vom Wechselrichter bei Blitzeinschlag. Die Wechselrichter-Hersteller schließen Überspannungsdefekte in den Garantiebedingungen grundsätzlich aus.
Stromzähler
Ein Ertragszähler misst die Menge des erzeugten Solarstroms. Darüber hinaus muss natürlich festgehalten werden, wie viel Solarstrom der Haushalt selbst verbraucht und wie viel er einspeist sowie aus dem öffentlichen Netz dazu bezieht. Das funktioniert über einen Zweirichtungszähler. Diese Kombination aus Einspeise- und Bezugszähler ersetzt beim Einbau einer PV-Anlage den Einrichtungszähler. Moderne Zweirichtungszähler zeigen die Bezugs- und Einspeisemengen im Wechsel auf einem Display an.