Sonnenenergie – Photovoltaik

Photovoltaik (PV)

Was ist Photovoltaik?

Umwandlung von Licht in elektrischen Strom auf direktem Wege mithilfe von Solarzellen. Photovoltaik ist die Energieversorgung der Zukunft, sie macht uns eigenständig und unabhängig und belastet nicht die Umwelt.

Die wichtigsten Anlagenkomponenten sind:

Solarzellen: Meist eine dünne Schicht eines Halbleitermateriales. Die Oberflächen sind chemisch behandelt um einen möglichst hohen photovoltaischen Effekt zu erzielen. Eine Seite lädt sich positiv auf, die andere negativ. Bei Lichteinfall entstehen elektrische Ladungen/Spannungen, die sich über aufgelötete Kontakte und Kabel ableiten lassen.

Solarmodul: Im Solarmodul sind einzelne (30-60) Solarzellen in Reihe zusammengeschaltet. Es gibt verschiedene Modularten wie beschrieben. Übliche Solarmodule haben einen Alu Rahmen und eine Anschlussdose für das Stromkabel. Die dzt. gebräuchlisten industriell gefertigten Modularten sind:

Polykristalline (multikristalline) Module
Modulwirkungsgrad ca. 11-16 %, Flächenbedarf für 1 kWp ca. 8-9 m²

Monokristalline Module
Modulwirkungsgrad ca. 13-17 %, Flächenbedarf für 1 kWp ca. 7-9 m²

Hybrid/Hochleistungsmodule (HIT Module)
Modulwirkungsgrad ca. 15-18 %, Flächenbedarf für 1 kWp ca. 6-8 m²

Dünnschicht Module (3 Technologien)

Amorphes Silizium: Modulwirkungsgrad von 5-8 %, Flächenbedarf für 1 kWp ca. 16-20 m²

Kupfer-Indium-Diselenid (CIS): Modulwirkungsgrad von 10-12 %, Flächenbedarf für 1 kWp ca. 11-13 m²

Cadmium-Tellurid u.ä.: Modulwirkungsgrad von 9-10 % Flächenbedarf für 1 kWp ca. 12-15 m²

Solargenerator: Die Summe der zusammengeschalteten Solarmodule bildet den Stromerzeuger

Wechselrichter: Der Solargenerator erzeugt Gleichstrom, das öffentliche Netz und die üblichen Verbraucher (Kühlschrank, E-Herd, TV Geräte etc.) arbeiten aber mit Wechselstrom, daher sind bei allen netzgekoppelten PV Anlagen Wechselrichter erforderlich. Vor der Nutzung oder Netzeinspeisung wandelt der Wechselrichter den Gleichstrom in Wechselstrom um.

Verbindungskabel und Stecker

Befestigungselemente für verschiedene Dacharten

 

Wichtige Infos zu

Nennleistung: Sind die Herstellerangaben zur Leistung eines Solarmoduls oder eines Solargenerators – bei standardisierten Labor/Testbedingungen, Leistungsangabe in Watt (peak) oder ( Kilowatt) kW(peak).

Maximum Power Point (MPP): Der von der Einstrahlung und Temperatur abhängige omptimale Arbeitspunkt des Solargenerators. Der Wechselrichter sucht diesen Punkt immer wieder von neuem auf einer Strom-Spannungs Kurve um die optimale Leistung zu erzielen.

Wirkungsgrad: gibt an wieviel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt wird.

Kontrolleinrichtungen: über Zusatzeinrichtungen ist eine laufende Kontrolle sinnvoll, es wäre ärgerlich wenn eine Störung nicht bemerkt wird und die Anlage keinen Strom ins Netz liefert und keiner merkt dies.

Netzkoppelungen: Der erzeugte Solarstrom wird in das öffentliche Netz eingespeist, hier gibt es 2 Lösungen, die Einspeisung der gesamten erzeugten Strommenge oder die Überschusseinspeisung, hier wird nur der Strom eingespeist der nicht augenblicklich selbst verbraucht wird. Alle diese Anlagen benötigen für die Umwandlung vom erzeugten Gleichstrom auf Wechselstrom (Netz) einen Wechselrichter. Diese Anlagen werden als kleiner Anlagen vorwiegen auf Dachanlagen gebaut wie Schrägdächer, Flachdächer etc. es ist auf alle Fälle zu prüfen ob das vorhandene Dach/Fläche und Anordnung dafür geeignet ist.
Auch Vordächer, Überdachungen, Fassaden und Carports sind als mögliche Varianten geeignet.

Als Alternative gibt es auch Freilandsysteme, die besonders rasch und kostengünstig montiert werden können, wie auch als Nachführsysteme, die den ganzen Tag für den optimalen Einstrahlungswinkel der Sonne sorgen und bis zu 45% Mehrertrag zu einer konventionellen Anlage erreichen können.

Inselsysteme:Der erzeugte Solarstrom wird z.B. in einem Akku (z.B. Blei/Säurebatterie) gespeichert um dann bei Bedarf abgerufen zu werden, wird vorwiegend auf Almhütten ohne Stromnetz eingesetzt.