1. Nutzen von Photovoltaik-Anlagen
Photovoltaik-Anlagen sind eine großartige Möglichkeit, um einen Beitrag zur Energiewende zu leisten und gleichzeitig Energiekosten zu sparen. Diese Anlagen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um, die Sie dann nutzen können, um Ihr Haus mit Strom zu versorgen.
Wir erklären Ihnen die grundlegenden Funktionsweisen von Photovoltaik-Anlagen sowie die wichtigsten Komponenten und technischen Bauteile, die zu einer solchen Anlage gehören.
2. Funktionsweise von Photovoltaik-Anlagen
Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus einer Reihe von Photovoltaik-Modulen, die das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Jedes Photovoltaik-Modul besteht aus einer Reihe von einzelnen Photovoltaik-Zellen, die wiederum aus Silizium bestehen. Wenn Licht auf diese Zellen trifft, werden Elektronen aktiviert, die dann elektrische Ströme erzeugen. Diese Ströme werden zusammengeführt und zu einem Wechselrichter geleitet, der dann den Strom ins Hausnetz einspeist.
3. Die wichtigsten Komponenten und technischen Bauteile einer PV-Anlage
Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus einer Reihe von Komponenten, die den Betrieb der Anlage sicherstellen. Dazu gehören:
Photovoltaik-Module
Photovoltaik-Module sind die Hauptkomponenten einer Photovoltaik-Anlage, die für die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie verantwortlich sind und „dachparallel” – auch auf Schrägdächern – angeordnet werden. Bei Photovoltaik-Anlagen werden typischerweise mehrere Solarmodule miteinander verbunden, um einen Solargenerator zu bilden, der den Strom aus der Sonnenstrahlung erzeugt. Die Module werden mit einem Montagesystem an Gebäuden oder im Gelände befestigt. Solarmodule bzw. Photovoltaik-Module setzen sich aus vielen verschiedenen Materialien zusammen, die in Schichten miteinander verbunden sind. Am Markt existieren unterschiedliche Modularten und -größen, die sich aufgrund ihrer Zell-Technologien anders zusammensetzen. Am häufigsten werden kristalline Module (monokristallin, polykristallin) verwendet. Sie werden anhand der Leistung der integrierten Solarmodule in Dickschicht- und Dünnschichtmodule unterschieden.
Wechselrichter
Photovoltaik-Module sind die Hauptkomponenten einer Photovoltaik-Anlage, die für die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie verantwortlich sind und „dachparallel” – auch auf Schrägdächern – angeordnet werden. Bei Photovoltaik-Anlagen werden typischerweise mehrere Solarmodule miteinander verbunden, um einen Solargenerator zu bilden, der den Strom aus der Sonnenstrahlung erzeugt. Die Module werden mit einem Montagesystem an Gebäuden oder im Gelände befestigt. Solarmodule bzw. Photovoltaik-Module setzen sich aus vielen verschiedenen Materialien zusammen, die in Schichten miteinander verbunden sind. Am Markt existieren unterschiedliche Modularten und -größen, die sich aufgrund ihrer Zell-Technologien anders zusammensetzen. Am häufigsten werden kristalline Module (monokristallin, polykristallin) verwendet. Sie werden anhand der Leistung der integrierten Solarmodule in Dickschicht- und Dünnschichtmodule unterschieden.
Solarkabel
Solarmodule müssen miteinander und mit dem Wechselrichter durch spezielle Solarkabel (DC-Leitung) verbunden werden. Diese Leitungen müssen in der Lage sein, eine starke Gleichspannung zu tragen ,und gewährleisten, dass niemand beim Berühren eines Kabels oder eines Anlagenteils verletzt wird. Die Isolierung muss den unterschiedlichen mechanischen und Umweltbelastungen, einschließlich der UV-Strahlung, über einen langen Zeitraum standhalten. Der richtige Querschnitt wird anhand der Länge, der angeschlossenen Leistung und der möglichen Verlustfaktoren bestimmt, um sicherzustellen, dass der erzeugte Strom mit minimalen Verlusten fließen kann.
Steckverbinder
Um die vom Wechselrichter benötigte Betriebsspannung zu erreichen, werden einzelne Solarmodule durch Steckverbinder miteinander verbunden. Diese Steckverbinder sind jedoch eine potenzielle Fehlerquelle, die zu einer Unterbrechung des Stranges und damit zu erheblichen Ertragsverlusten führen kann. Daher ist bei der Befestigung der Verbinder darauf zu achten, dass diese nicht auf der Dachfläche aufliegen und sich kein Wasser oder Schnee ansammeln kann. Um eine optimale Leistung zu garantieren, ist es wichtig, nur hochwertige Produkte zu verwenden und sie fachgerecht zu montieren.
4. Montage von Photovoltaik-Anlagen
Die Montage einer Photovoltaik-Anlage kann entweder von einer Fachkraft oder selbstständig von den Hausbesitzenden durchgeführt werden, abhängig von den gesetzlichen Anforderungen und den Fähigkeiten der Hausbesitzenden. Es gibt drei gängige Montagearten für Photovoltaik-Anlagen: Dachmontage, Freiflächenmontage und Wandmontage.
Dachmontage
Dies ist die häufigste Montageart für Photovoltaik-Anlagen. Die Photovoltaik-Module werden auf dem Dach montiert und müssen eine möglichst freie Sicht zur Sonne haben, um eine hohe Energieausbeute zu gewährleisten.
Freiflächenmontage
Die Freiflächenmontage eignet sich besonders für große Photovoltaik-Anlagen, die auf einer Fläche mit viel Sonnenlicht errichtet werden. Hierbei werden die Photovoltaik-Module auf Ständern montiert, die am Boden befestigt sind.
Wandmontage bzw. Fassadenmontage
Die Wandmontage oder Fassadenmontage eignet sich besonders für kleine PV-Anlagen, die an der Außenseite eines Hauses montiert werden. Durch diese Art der Montage wird weniger Platz beansprucht als bei einer Dachmontage.
5. Einflüsse auf den Stromertrag einer PV-Anlage
Es gibt einige wichtige Faktoren, die den Stromertrag einer Photovoltaik-Anlage beeinflussen können. Wir nennen Ihnen die wichtigsten:
Standort:
Der Standort der Anlage ist entscheidend für ihren Stromertrag. Ein Standort mit viel Sonnenlicht und wenig Schatten ist ideal für eine hohe Energieausbeute. Eine sogenannte Verschattungsanalyse übernehmen Solarplaner:innen bzw. Solarteur:innen, die die umliegende Bebauung, Bäume, Kamine, Dachformen oder topographische Gegebenheiten wie Hügel oder Berge berücksichtigen. Ein sogenannter Leistungsmaximierer ermöglicht es, auch dann Strom zu erzeugen, wenn ein einzelnes Solarmodul der Anlage bzw. eines Stranges wegen (momentaner) Verschattung keinen Strom liefert.
Neigungswinkel:
Der Neigungswinkel der Photovoltaik-Module bestimmt, wie viel Sonnenlicht auf die Module fällt. Ein Neigungswinkel von 30°-40° ist ideal für den größtmöglichen Stromertrag.
Klima:
Klimafaktoren wie Regen, Schnee und dichter Nebel können den Stromertrag einer Photovoltaik-Anlage beeinträchtigen.
Alter der Photovoltaik-Module:
Die Effizienz der Photovoltaik-Module nimmt mit der Zeit geringfügig ab. Aktuell angebotene Module haben oft bis zu 25 Jahre Garantie. Die Wechselrichter halten in der Regel 12 Jahre. Eine Photovoltaik-Anlage ist damit überwiegend wartungsfrei und unkompliziert. Bei üblicher Dachneigung wird die Anlage regelmäßig durch Wind und Regen gereinigt. Sollten dennoch größere Verschmutzungen entstehen, ist eine Reinigung zu empfehlen.
Bildquelle: ©Astrid-Gast, ©Halfpoint, ©laszlo66 | shutterstock.com
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