So funktioniert es: Ganz einfach zum Solarstrom
Bei der Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht spielt der photovoltaische Effekt eine Rolle. Trifft Sonnenlicht auf die Halbleiterwerkstoffe einer Solarzelle, bewegen sich darin die Elektronen. Durch ihre Bewegungsenergie wird Strom erzeugt.
1. Solarzellen
Hier wird der Solarstrom erzeugt
2. Wechselrichter
Wandelt Gleich- in Wechselstrom
3. Stromspeicher
Hält optional überschüssigen Strom vor
4. Stromnetz
Nimmt auf, was nicht benötigt wird
Wie gelangt der Strom in den Verbrauch?
Die Solarmodule werden zusammengeschaltet und der erzeugte Strom wird zum Wechselrichter geleitet (meist im Keller angebracht). Er ist an den Zählerschrank angeschlossen und leitet den Strom in den Eigenverbrauch, bzw. Überschüsse ins öffentliche Stromnetz. Optional sorgt ein Stromspeicher für die Speicherung von gerade nicht benötigtem Strom.
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Das System
FAQ
Worauf muss ich bei der Auswahl einer Solaranlage achten?
Ein Kriterium für die Auswahl ist der Wirkungsgrad der Solarmodule. Er ist abhängig davon, welche Art von Siliziumkristallen in den Modulen verwendet wird. Unterschieden wird zwischen monokristallinen Modulen mit aufwendig gezüchteten großen Kristallen, und polykristallinen Modulen, die aus kleineren Kristallen bestehen. Die polikristalline Variante ist günstiger, hat aber einen niedrigeren Wirkungsgrad durch Energieverluste, hervorgerufen durch eine andere Struktur der Kristallgitter. Eine weitere Alternative sind quasi-monokristalline Module, die diese Strukturschwäche nicht aufweisen und den Wirkungsgrad der monokristallinen Module fast erreichen. Weitere Kriterien bei der Auswahl sind die Lebensdauer und die maximale Degradation (Leistung der Module bis zum Ende der garantierten Lebensdauer, die 20 Jahre betragen sollte). Hier sollte. nicht mehr als 10 bis 20 Prozent Leistungsverlust garantiert werden.
Was ist ein Wechselrichter?
Der Wechselrichter dient dazu, den Gleichstrom, den die Photovoltaikanlage produziert, in Wechselstrom umzuwandeln. Hinzu kommen Steuerungsaufgaben, um die Einspeisung ins Stromnetz zu optimieren.
Bei Privathäusern und kleineren PV-Anlagen werden Stringwechselrichter eingesetzt. Zu ihnen führen mehrere Modulstränge. Mittels eines „Maximum Power Point Tracker (MPP-Tracker) sichert der Wechselrichter den optimalen Lastpunkt, auch bei unterschiedlicher Leistung der Module. Das kann z. B. passieren, wenn Solarmodule auf der Süd- und Ostseite eines Dachs angebracht sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, entweder für jede Seite einen eigenen Wechselrichter zu schalten, oder einen Multi-Stringwechselrichter zu nutzen, der über zwei MPP-Tracker verfügt. Für große PV-Anlagen werden Zentralwechselrichter installiert.
Welche Stromspeicher gibt es?
Für Photovoltaikanlagen gibt es Blei-Akkus und Lithium-Ionen-Akkus. Letztere haben Vorteile gegenüber den Blei-Akkus. Lithium-Ionen-Akkus sind deutlich haltbarer und haben mit 95 Prozent Wirkungsgrad eine bessere Leistung als die Blei-Alternative mit rund 80 Prozent. Zudem ist Blei die umweltschädlichere Variante. Eine Faustformel zur Ermittlung der passenden Speicherkapazität: Pro 1.000 Kilowattstunden Jahresverbrauch ein Kilowatt Nennleistung und eine Kilowattstunde Speicherkapazität kalkulieren.
Wie wird die Solaranlage montiert?
Die Art der Montage hängt vom Dach ab. Bei Ziegeldächer wird beispielsweise die Photovoltaik Aufdach-Montage eingesetzt. Die Solarmodule werden auf einem Rahmen so angebracht, dass ihre Hinterseite gut belüftet wird, der Wind jedoch keine Schäden anrichten kann. Bei der Indach-Montage übernimmt die PV-Anlage die schützende Funktion des Daches. Die Module werden auf die Dachsparren montiert. Zur Abdichtung dienen zusätzlich Übergangs- und Anschlussbleche. Eine Aufständerung der Solarmodule ist auf Flachdächern möglich. Sie ermöglicht die optimale Ausrichtung der Module, die auf dem Dach angebracht oder in Kunststoffwannen mit Ballast verankert werden. Bedacht werden muss bei dieser Lösung, ob die Statik geeignet ist, Belastungen durch Wind zu gewährleisten.
Wie funktioniert die Einspeisung des Solarstroms ins öffentliche Netz?
Die Einspeisung des selbst erzeugten Stroms wird technisch durch ein Netzeinspeisegerät (NEG) ermöglicht. Unterschieden wird zwischen Inselanlagen und netzgekoppelten Photovoltaikanlagen. Bei der Inselanlage übernimmt das NEG die Funktion des Wechselrichters. Die netzgekoppelte PV-Anlage gewährleistet zusätzlich die Phasenkopplung und die Transformation des Solar-Gleichstroms auf einphasige Niederspannungsnetze und dreiphasige Drehstromnetze. Voraussetzung für die Einspeisung und Vergütung laut Erneuerbare-Energie-Gesetz ist die Meldung der Photovoltaikanlage bei der Bundesnetzagentur im Marktstammdatenregister.