Photovoltaikanlagen

Solarmodule mit Photovoltaikzellen wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um – erst in Gleichstrom, dann dank passendem Wechselrichter in nutzbaren Wechselstrom. Dies stellt eine umweltfreundliche und günstige Alternative zu herkömmlich bezogenen Haushaltsstrom dar.

Damit die Anlage jedoch gute Erträge bringt, sollten die Qualität von Modulen und Wechselrichtern stimmen, und auch die Ausrichtung und Kapazität der verbauten Komponenten optimal ausgelegt sein und zueinander passen.

Daher lohnt es sich, auf sorgfältige Planung, sowie Produkte mit entsprechender Qualität und Langlebigkeit zu setzen.

Grafik Funktionsprinzip einer Photovoltaik-Anlage

Module

Photovoltaikmodule sind die zentralen Komponenten einer Solaranlage, da hier das Sonnenlicht direkt in elektrischen Gleichstrom umgewandelt wird. Ein PV-Modul besteht aus einer Vielzahl von zusammengeschaltenen Solarzellen, die in einen Rahmen gefasst und durch Glas von Umwelteinflüssen geschützt sind.

Ein typisches Solarmodul ist wie folgt aufgebaut:

  • Solarzelle: Halbleitermaterial (meist Silizium), das den photovoltaischen Effekt zur Stromerzeugung nutzt.
  • Glasabeckung: Gehärtetes, eisenarmes Spezialglas, das die Zellen schützt, aber Licht durchlässt.
  • EVA-Folie: Ethylenvinylacetat verkapselt die Zellen, um Feuchtigkeit zu isolieren und mechanischen Schutz zu bieten.
  • Rückseitenfolie: Schützt die Rückseite vor Umwelteinflüssen und dient gleichzeitig als elektrische Isolierung.
  • Rahmen: Meist eloxiertes Aluminium. Sorgt für Stabilität und Befestigungsmöglichkeiten.
  • Anschlussdose: Auf der Rückseite des Moduls, enthält meist Bypass-Dioden, die Teilverschattungen überbrücken.

Weitere Informationen:

Monokristalline Module: Diese bestehen aus einheitlichen Siliziumkristallen. Sie sind schwarz, sehr effizient (16-24 % Wirkungsgrad). Die aktuell am häufigsten verbaute Modulsorte.

Polykristalline Module: Sie bestehen aus vielen verschiedenen Siliziumkristallen. Die Farbe ist bläulich, günstiger, aber weniger effizient (14-20 % Wirkungsgrad)

Dünnschichtmodule: Günstiger und flexibel, aber der geringste Wirkungsgrad (10-14 %), zudem sehr bruchempfindlich.

Bifaziale Module: Während monofaziale Module das Sonnenlicht „nur“ von der Vorderseite absorbieren, weisen bifaziale Module auf beiden Seiten Solarzellen auf und können so bis zu 30% mehr Strom erzeugen als monofaziale Module, indem sie auch das vom Dach reflektierte Licht einfangen können.

Leistung: Moderne Standardmodule haben aktuell eine Leistung von 400 bis über 495 Watt

Spannung: ein Modul erzeugt typischerweise eine Spannung im Bereich von ca. 30-40 Volt

Bifaziale Module: PV-Module mit transparenter Rückwand kann Licht auch über die Rückseite aufnehmen, was den Modulertrag erhöht

Wirkungsgrad: Dieser gibt an, wieviel Prozent des Sonnenlichts in Strom umgewandelt wird.

Temperaturkoeffizient: Dies beschreibt den Leistungsverlust bei hohen Temperaturen

Degradation: Zeigt den Leistungsverlust über die Lebensdauer des Moduls an. (hochwertige Module garantieren nach 25 Jahren meist noch über 80-90% der ursprünglichen Leistung)

Wechselrichter der Firma solaredge

Wechselrichter

Der Wechselrichter (z.B. SMA, Solaredge, Fronius, GoodWe ) ist sozusagen das Herzstück jeder Solaranlage.

Er wandelt den Gleichstrom (DC) der Solarmodule in netzüblichen Wechselstrom (AC) um und speist diesen dann in den Hausstrom bzw. das öffentliche Stomnetz ein.

Zudem überwacht er die Spannung und Frequenz, trennt die Anlage bei Störungen vom Netz und schützt so vor Kurzschlüssen.

Zusätzlich überwachen Wechselrichter den Ertrag und ermöglichen die Kommunikation zwischen den Anlagenkomponenten.

Man unterscheidet zwischen String-Wechselrichtern, Hybrid-Wechselrichtern und Mikro-Wechselrichtern.

Je nach Typ erzeugen Wechselrichter entweder ein- oder mehrphasigen Ausgangsstrom bzw. eine ein- oder mehrphasige Ausgangsspannung.

Der Wirkungsgrad halbleiterbasierender Geräte kann bis zu 99 Prozent erreichen.

Leistungsoptimierer

Leistungsoptimierer (z.B. Solaredge, Tigo) werden einzeln hinter jedes Modul montiert, wodurch Sie den Vorteil bieten, dass die Module unabhängig voneinander Strom erzeugen und somit nicht der ganze String durch ein einzelnes Modul negativ beeinflusst wird, welches ev. zeitweise verschattet ist. Dadurch wird auch bei unterschiedlichen Einstrahlungsverhältnissen , oder bei Teilverschattungen immer der bestmögliche Nutzungsgrad des Strings erreicht.

Zudem bieten Leistungsoptimierer, z.B. von Solaredge, auch eine brauchbare „Feuerwehrabschaltung“, indem im Ernstfall innerhalb von wenigen Sekunden nur noch eine Leistung von 1 Volt je Modul vom Dach kommt.

Darüber hinaus kann der Kunde mittels der installierten Leistungsoptimierer im Online-Monitoring jedes Modul seiner Anlage genau überwachen, womit einzelne Modulausfälle (z.B. aufgrund Marderbiss o.ä.) zeitnah erkannt werden können, bevor sich ein Ertragsverlust summiert.

Leistungsoptimierer der Firma solaredge
Stomspeicher der Firma solaredge

Stromspeicher

Auch nach Sonnenuntergang wird in den eigenen vier Wänden weiterhin Strom benötigt. Abhängig von der Größe der Anlage und dem Verbrauch können Stromspeicher (auch als Solarspeicher, Batteriespeicher bezeichnet) für PV-Anlagen hier eine ideale Ergänzung sein.

In diesen Speichermodulen (z.B. Solaredge, BYD, Fronius, SMA ) wird überschüssig erzeugter Solarstrom gespeichert und bei Bedarf an den Verbraucher (Haushalt, Wärmepumpe, Wallbox) wieder abgegeben.

Hierdurch kann man den von der PV-Anlage erzeugten Strom auch abends, nachts oder bei fehlender Sonneneinstrahlung nutzen. Ein Stromspeicher spart somit Stromkosten, erweitert Ihre Energieunabhängigkeit und verkleinert Ihren CO2-Fußabdruck.

Man unterscheidet hierbei AC- und DC-gekoppelte Speicher, wobei DC-gekoppelte Speicher als effizienter einzustufen sind, da hier Umwandlungsverluste minimiert werden, aufgrund der Tatsache, dass der Strom nicht mehrfach zwischen AC- und DC umgewandelt werden muss.

Für Solaranlagen empfehlen wir Speicher mit Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4), aufgrund der höheren Sicherheit.

Viele Hersteller bieten mittlerweile auch modulare Speichersysteme an, welche je nach Bedarf auch zu einem späteren Zeitpunkt problemlos um Zusatzmodule erweitert werden können, sollte sich ein höherer Speicherbedarf herausstellen.

Backup- / Ersatzstromfunktion

Da jeder Wechselrichter zur Funktion das Stromnetz von außen benötigt, d.h. bei einem Stromausfall ebenfalls nicht (mehr) funktioniert, gewinnt die Installation einer sog. Backup- / Ersatzstromfunktion immer mehr an Bedeutung.

Ein Backup-Gerät /-funktion ist eine Zusatzlösung für Solaranlagen, welche bei einem Ausfall des Stromnetzes aktiviert wird, um über den Wechselrichter in Verbindung mit dem Solarspeicher den Haushalt überbrückend mit Strom zu versorgen, solange Strom aus der PV-Anlage oder dem Speicher zur Verfügung steht.

Heutzutage gibt es unterschiedliche Anbieter von Backup-Systemen, wobei einzelne Systeme auch sog. „schwarzstartfähig“ sind. Dies bedeutet, dass auch im Falle eines bereits leeren Stromspeichers, dieser bei erneutem Sonnenschein wieder geladen wird und dieser Strom dann wieder im Haushalt zur Verfügung steht.

Lassen Sie sich hierzu von uns beraten.

Ersatzstromfunktion der Firma solaredge
Wallbox der Firma zappi

Wallboxen

Eine Wallbox ist eine spezielle Ladestation für Elektrofahrzeuge, die fest an einem Ort auf Ihrem Grundstück montiert ist.

Während „einfache“ Wallboxen lediglich die Funktion haben, direkt den Strom aus der Steckdose zu ziehen, egal ob PV oder Netz, besitzen sog. „intelligente“ Wallboxen verschiedene Wahlmöglichkeiten. Bei diesen kann, neben dem direkten Laden, auch als weitere Ladevariante eingestellt werden, dass die Wallbox ausschließlich bei vorhandenem PV-Überschuss das E-Auto automatisch aus PV-Strom betankt, anstatt den überschüssigen Strom der PV-Anlage ins Netz abzugeben. Somit sorgen intelligente Ladelösungen für eine maximale Ausnutzung Ihrer PV Anlage.

Intelligente Steuerungen

Immer häufiger werden mittlerweile auch Intelligente Verbrauchssteuerungen in Photovoltaikanlagen installiert. Sie optimieren den Einsatz von selbst erzeugtem Solarstrom, indem sie den Stromverbrauch im Haushalt flexibel an die Stromproduktion anpassen. Über smarte Energiemanagementsysteme können dann Geräte wie Waschmaschine, Wallbox oder Heizung automatisch gesteuert werden, um den PV-Überschuss direkt zu nutzen und Netzbezug zu minimieren. So steigt der Eigenverbrauch und die Stromkosten werden gesenkt.

Die Steuerung erfolgt oft via App, mit Echtzeitdaten und automatischer Priorisierung – für mehr Effizienz und Nachhaltigkeit im eigenen Zuhause.

Steuerung der Firma solaredge
Großspeicher der Firma cegasa

Großspeicher – Industriespeicher

Auch in Industrie und Gewerbe steigt die Nachfrage nach einer flexiblen Stromversorgung.

Hier bieten Großspeicher eine passende Möglichkeit, den eigenen Strombedarf effizient, flexibel und zu erschwinglichen Konditionen abzudecken.

Neue Speichersysteme, (z.B. von Cegasa, SMA) sind modular aufgebaut und bieten Möglichkeiten, die Leistung von 15 kWh bis zu 15 MWh Speicherkapazität darzustellen.

Auch hier haben wir bereits erste Projekte erfolgreich umgesetzt.

Kontaktieren Sie unsere Fachleute gern zu diesem Thema. Wir beraten Sie gerne.

Speziallösungen

AT Solarprofi GmbH bietet auch bei ungewöhnlichen Flächen Lösungen zur PV-Montage, zum Beispiel:

– Fassadenanlage (HWK, Karlsruhe)
– Klebemodule z.B. von Sunoyster (geeignet bei Flachdächern mit geringer Statik)