Im Angesicht des weltweit steig wachsenden Bedarfs an Energie, ist auch der Bau von PV-Anlagen ein immer wichtiger werdendes Thema. Der folgende Artikel beschäftigt sich mit den vielen Facetten beim Aufbau einer Photovoltaikanlage (PV), angefangen bei ihrer Rolle, Sonnenlicht in Strom zu verwandeln, bis hin zu den komplexen Komponenten, aus denen sie besteht. Wir führen Sie durch den wohl überlegten Prozess des Entwerfens, Bauens und Betreibens eines Solarsystems und demonstrieren Ihnen das Potential von Solarenergie für eine nachhaltige Lebensweise. Machen Sie sich bereit für eine umfangreiche Ausführung rund um Solarsysteme.
Was macht ein Solarsystem?
Eine Solar-Photovoltaikanlage (PV) verwandelt Sonnenenergie in elektrischen Strom. Als eine erneuerbare und unerschöpfliche Quelle, kann die PV-Anlage mit Hilfe eines Moduls mit Photovoltaikzellen Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln. Das Modul fängt die Sonnenstrahlen auf, löst die Elektronen darin heraus und lässt sie durch einen Halbleiter fließen, der in der Regel aus Silizium gefertigt ist. Die Bewegung und das Ungleichgewicht der negativ aufgeladenen Elektronen erzeugen in der Folge elektrischen Strom.
Photovoltaikanlagen können sowohl an ein Netz angebunden als auch komplett eigenständig sein. Netzgekoppelte Systeme lassen sich in der herkömmlichen Energienetze für private Haushalte und Industrie integrieren und ermöglichen das Wechseln oder Kombinieren mit dem Netz, um auf den Energiebedarf des Endverbrauchers zu reagieren. Eigenständige Anlagen verfügen hingegen über eine Batterie, um die kontinuierliche Versorgung mit Energie zu gewährleisten, auch während der Nacht oder bei unzureichender Sonneneinstrahlung.
Die Komponenten der Photovoltaikanlage
Lassen Sie uns gemeinsam die wichtigsten Bestandteile einer Photovoltaikanlage (PV) benennen:
1. Photovoltaikmodule: Sie bilden den Kern eines Photovoltaikanlagensystems, erfassen die Energie der Sonne und verwandeln sie in Strom. Die Module bestehen aus mehreren Solarzellen und sind einsatzbereit, sobald Sonnenlicht auf sie einwirkt.
2. Stützstruktur der Module: Diese funktionalen Bestandteile sichern die Module auf dem Dach (oder einer anderen Oberfläche). Bei Flachdächern können die Stützstrukturen die Ausrichtung der Solarmodule anpassen und damit den Grad der Sonneneinstrahlung optimieren.
3. Wechselrichter: Dieses elektronische Gerät wandelt den Gleichstrom (DC), der von den Solarmodulen erzeugt wird, in Wechselstrom (AC) um. Letzterer ist jene Energieart, die von den meisten Geräten im Eigenheim und in der Industrie verwendet wird. Für zusätzliche Sicherheit sind Wechselrichter mit einer Schutzvorrichtung ausgestattet, die bei Stromausfällen oder Netzstörungen ein automatisches Abschalten auslösen.
4. Elektrokabel: Die Kabel transportieren Energie von der Photovoltaikanlage zu den Verbrauchern und dienen als Verbindung zwischen der Anlage und den Energieverbrauchspunkten.
5. Überwachungssystem: Dieser optionale Bestandteil ermöglicht das Kontrollieren von Energieproduktion und Energieverbrauche der Photovoltaikanlage aus der Ferne. Er ermöglicht zudem die Statusüberprüfung des Wechselrichters.
6. Energiespeicher: Der Energiespeicher ist ein innovativer Bestandteil, der es Benutzern ermöglicht, tagsüber gewonnene Energie für einen späteren Zeitpunkt zu speichern. Hausbesitzer können die Energieproduktion ihrer gebauten Solaranlage so maximieren, ohne dabei ihre Verbrauchsgewohnheiten ändern zu müssen.
Wie entwirft und baut man eine PV-Anlage?
Der Entwurf und Bau einer Photovoltaikanlage (PV) ist der erste wichtige Schritt zu einer nachhaltigen Lebensweise. Dieser Abschnitt unseres Leitfadens konzentriert sich auf die Grundlagen der Gestaltung eines effizienten Solarenergiesystems, das auf Ihre persönlichen Energiebedürfnisse zugeschnitten ist. Der Fokus liegt dabei auf den richtigen Bestandteilen und der passenden Größe. So können Sie eine optimale Leistung und langfristige Vorteile Ihrer Investition in Solarenergie genießen.
1. Ermittlung des Stromverbrauchbedarfs
Der erste Schritt beim Entwurf und Bau einer Solaranlage ist es, den Gesamtleistungs- und Energieverbrauch aller Elemente zu ermitteln, die von der PV-Anlage mit Strom versorgt werden sollen. Berechnen Sie die benötigten Wattstunden pro Tag für jedes elektronische Gerät und addieren sie diese. Die Summe muss mit Faktor 1,3 multipliziert werden, um den vorkommenden Energieverlust innerhalb des Systems zu kompensieren. So entsteht die Gesamtsumme an Wattstunden pro Tag, die von der PV-Anlage produziert werden müssen.
2. Größe der Solarmodule
Solarmodule unterschiedlicher Größen produzieren unterschiedlich viel Strom. Um die benötigte Größe der Solarmodule zu bestimmen, berechnen Sie die insgesamt erzeugte Spitzenleistung in Watt. Diese hängt von der Größe des Solarmoduls und den Klimaverhältnissen des Standortes ab, an dem die Anlage installiert wird. Um die Watt-Höchstleistung der Solaranlage zu ermitteln, die für den Betrieb aller Geräte notwendig ist, teilen Sie die benötigten Wattstunden pro Tag durch den Erzeugungsfaktor der Module (die je nach Standort variieren). Für die Ermittlung der benötigten Anzahl an Solarmodulen für die Anlage, teilen Sie die Watt-Höchstleistung durch die Wattleistung der verfügbaren Solarmodule.
3. Größe des Wechselrichters
Der Wechselrichter verwandelt den von den Solarmodulen produzierten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für typische AC-Geräte. Die Eingangsleistung darf dabei nie niedriger sein als die Gesamtwattleistung aller Geräte. Die ideale Größe des Wechselrichters ist 25 bis 30 % größer als die Gesamtwattleistung der Geräte. Bei netzgekoppelten Systemen sollte die Eingangsleistung des PV-Wechselrichters mit der Leistung der PV-Anlage übereinstimmen. So ist ein effizienter und sicherer Betrieb gewährleistet.
4. Größe der Batterie
Deep Cycle Batterien sind die Empfehlung für PV-Anlagen, da sie für regelmäßiges Laden und Entladen entwickelt wurden. Die Batterie sollte groß genug sein, um genug Energie zu speichern, dass Geräte auch während der Nacht oder an stark bewölkten Tagen mit Strom versorgt werden können. Um die passende Batteriegröße zu ermitteln, müssen sie die Gesamtsumme der Wattstunden kennen, die Ihre Geräte pro Tag verbrauchen und zusätzlich Batterieverlust und Entladungstiefe berücksichtigen.
5. Größe des Solarladereglers
Der Solarladeregler regelt die Spannung und den Strom, die von den Solarmodulen zur Batterie geleitet werden. Die Leistung setzt sich aus Stromstärkung und Spannungskapazität zusammen. Passen Sie einen Laderegler an die Solaranlage und die Batterien an und ermitteln Sie dann, welcher Typ von Solarladeregler für Ihre Anwendung am besten geeignet ist. Für die Nennleistung des Solarladereglers wird in der Regel der Kurzschlussstrom der Solaranlage mit Faktor 1,3 multipliziert.
Betrieb der Solaranlage
Eine PV-Solaranlage (Photovoltaik) funktioniert durch die Verwandlung von Sonnenstrahlen in Strom. Solarmodule bestehen aus zahlreichen Photovoltaikzellen, die Sonnenlicht absorbieren, allen voran die sogenannten Photonen, kleine Lichtteilchen. Sobald die Photonen auf die Solarzellen treffen, spalten sie die Elektronen von ihren Atomen ab. Die Elektronen fließen durch die Solarzellen und erzeugen dabei Strom. Die Verbindung aus Solarmodulen und Stromfluss stellt eine Photovoltaikanlage dar, deren erzeugter Strom sofort verwendet werden kann, in Batterien für einen späteren Zeitpunkt gespeichert wird oder in ein Stromnetz eingespeist wird.
Fazit
Abschließend lässt sich sagen, dass das Verständnis für die Bestandteile, den Entwurf, den Betrieb und den Bau einer PV-Anlage das wesentliche Grundwissen für die effektive Nutzung von Solarenergie bildet. Aufgrund der wachsenden Beliebtheit von erneuerbaren Energiequellen ist die Entscheidung für den Bau einer Solaranlage von großem Nutzen. Sie tragen zu mehr ökologischer Nachhaltigkeit bei und liefern langfristig finanzielle Vorteile. Das macht Solarenergie zu einer wertvollen Investition in unsere Zukunft. Bei FusionSolar fühlen wir uns verpflichtet, Sie auf dem Weg zur Solarenergie zu begleiten. Dafür stellen wir erstklassige Lösungen und Fachwissen zur Verfügung, um das volle Potenzial der Solarenergie auszuschöpfen.
Häufig gestellte Fragen
Hier finden Sie einige der am häufigsten gestellten Fragen rund um den Bau einer PV-Anlage.
Wie lange dauert der Bau einer PV-Anlage?
Die Dauer des Baus einer PV-Anlage (Photovoltaikanlage) kann je nach Größe und Komplexität der Anlage variieren. Der Bau einer kleinen Solaranlage ist in der Regel nach rund sechs Monaten abgeschlossen. Bei größeren und für kommerzielle Gebäude ausgerichteten Anlagen verlängert sich der Zeitrahmen auf 12 bis 18 Monaten. Der Zeitaufwand wird von einer Reihe an Faktoren beeinflusst, inklusive dem Einholen erforderlicher Genehmigungen, der Vorbereitung des Standortes und die eigentliche Installation der Anlage.
Ist es günstiger, eine selbst entworfene Solaranlage zu bauen?
Der Bau einer eigenen Solaranlage kann gegenüber bereits vormontierten Anlagen günstiger sein. Die größten Ersparnisse gibt es bei den Arbeitsstunden und bei der häufig günstigeren Beschaffung einzelner Bestandteile. Diese Kostenersparnis wird jedoch durch den Bedarf an technischem Fachwissen, den Zeitaufwand und das Risiko einer vergleichsweise weniger effizienten Anlage wieder ausgeglichen. Auch professionelle Garantien und Kundensupport fehlen. Während die ursprünglichen Kosten also niedriger sind, lohnt sich langfristig die Investition in eine professionell installierte Anlage mit hoher Effizienz in den meisten Fällen.
Wie groß muss eine Solaranlage sein, um mein Haus mit Energie zu versorgen?
Die benötigte Größer einer Solaranlage, die Ihr Haus effektiv mit Strom versorgt, hängt vom Stromverbrauch des Haushaltes ab. Ein durchschnittlicher Haushalt mit einem täglichen Energieverbrauch von rund 30 kWh benötigt eine Solaranlage mit einer Leistung zwischen 5 kW und 8,5 kW (die Sonneneinstrahlung berücksichtigend), um 100 % des Strombedarfs zu decken. In den meisten Fällen produziert eine 10 kW Solaranlage genug Energie für ein Wohnhaus.
