Kitabı oku: «Photovoltaik - Strom aus Sonnenlicht», sayfa 2

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Komponenten

Solarmodule

Ein Photovoltaik-Modul wandelt Licht in Gleichstrom um und sollte das über mehr als zwei Jahrzehnte möglichst effektiv tun, auch bei diffusem Licht. Ein Solarmodul sollte auch bei härtester Witterung robust sein. Dabei entscheiden u.a. die Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer eines Moduls darüber, wie gewinnbringend eine Photovoltaik-Anlage arbeitet. Die Module sollte eine verlässliche Herstellergarantie haben. Die Photovoltaik-Module sollten eine Neigung von min. 7° haben, damit Wasser und geschmolzener Schnee abfließen kann, so das ein Selbstreinigungseffekt vorhanden ist und der Wirkungsgrad der Module nicht durch äußere Einflüssen reduziert wird.

Monokristalline Silicium-Solarzellen

Herstellung: Mit Hilfe des Czochralski-Verfahren wird eingeschmolzenes Silicium zu einem stab- förmigen Einkristall gezogen und danach in Scheiben gesägt.

Kennzeichen: Monokristalline Silicium-Solarzellen erkennt man an ihrer gleichmäßigen, glatten Oberfläche sowie gebrochenen Ecken.

Wirkungsgrad: Labor : 23,3 % Praxis : 15 - 18,5 %

Multikristalline Silicium-Solarzellen

Herstellung: Geschmolzenes Silizium wir in Blöcke gegossen, dabei wird die Einkristallbildung unterbunden. Aus dem grobkörnig erstarrtem Silicium werden Scheiben gesägt.

Kennzeichen: Multikristalline Silicium-Solarzellen besitzen eine unregelmäßige Oberfläche, auf der deutlich die Kristalle mit einem Durchmesser von einigen Millimetern bis Zentimetern zu erkennen sind.

Wirkungsgrad: Labor : 17,8 % Praxis : 12 - 14 %

Amorphe Silicium-Solarzellen

Herstellung: Silizium wird aus der Gasphase auf einen Träger (zumeist Glas) als dünne Schicht aufgebracht.

Kennzeichen: Eine Kristallstruktur ist hier nicht zu erkennen. Amorphes Silicium besteht aus ungeordneten Silizium-Atomen.

Wirkungsgrad: Labor: 11,5 % Praxis: 5 - 8 %

Wechselrichter

Den in Solarmodulen produzieren Gleichstrom, wandelt der Wechselrichter in haushaltsüblichen Wechselstrom um. So kann dieser sofort vor Ort verbraucht oder in das Versorgungsnetz eingespeist werden.

Ein zuverlässiger Betrieb, ein hoher Wirkungsgrad und intelligente Steuerungsmechanismen entscheiden darüber, ob jede Sonnenstunde – auch bei schwächerer Sonneneinstrahlung – optimal ausgekostet wird.

Wobei folgende Aspekte eine wichtige Rolle spielen:

leistungsstark dank hoher Wirkungsgrade

effizient durch intelligente Leistungselektronik

zuverlässig durch optimierte Serviceabläufe

komfortabel dank Anlagenüberwachung

Montagegestelle

Das Montagesystem dient dazu, Solarmodule sicher auf em jeweiligen Untergrund zu befestigen. Die Möglich- keiten sind inzwischen so vielfältig, dass Solarstrom- anlagen mittlerweile nahezu überall montierbar sind. Folgendes ist dabei zu beachten:

standfest bei stärkster Windbelastung

korrosionsfrei auch in salziger Luft

sicher durch zertifizierte Einzelbauteile

kostensparend durch geringen Montageaufwand

Batteriespeicher

Durch den Einsatz von Lastmanagement- und Batteriespeichersystemen kann der Eigenverbrauch von Solarstrom weiter gesteigert werden. Das macht sie unabhängig von Strompreisschwankungen. Das erhöht, insbesondere bei einem hohen eingesparten Bezugsstrompreis, die Wertschöpfung pro Kilowattstunde und trägt damit am Ende zur Verbesserung der Eigenkapitalrendite einer Solarstromanlage bei.

Die Voraussetzung dafür ist, dass der Aufwand für die zusätzlichen Geräte in einem angemessenen Verhältnis zur Erhöhung des erreichten Eigenverbrauchsanteils steht.

Batteriespeicher speichern den Strom, damit Sie ihn zu einem späteren Zeitpunkt nutzen können und macht sie sicher bei Stromausfällen.

Anlagenmonitoring

Ob privater Klein- oder gewerblicher Großanlagen- betreiber – jeder möchte wissen, ob seine Solarstrom- anlage störungsfrei arbeitet und sich die getätigte Investition bezahlt macht.

Ob Zuhause auf dem Monitor per E-Mail oder unterwegs auf dem Smartphone dank modernster Kommunikationstechnologie sind Datenabfragen jederzeit an jedem Ort einfach, Zeit aktuell und bequem möglich. In den meisten Fällen sind solche Lösungen heute bereits ab Werk in den Wechselrichtern integriert.

Blitzschutz

Photovoltaikanlagen können durch direkte als auch nahe Blitzeinschläge gefährdet werden. Die hohen Strome und Spannungen sind für die Photovoltaikanlagen gefährlich werden. Daher ist es sinnvoll einen Blitzschutz zu installieren.

Ein Blitzschutz sollte unbedingt von einem Fachmann geplant und ausgeführt werden, denn ein falsch installierten Blitzschutz kann mehr Schaden anrichtet als schützen.

Geeignete Flächen in der Gebäudehülle

Dachintegration

Bei der Integration einer Photovoltaikanlage in einem Gebäude gilt die erste Überlegung den geeigneten Flächen. Prinzipiell kommt hierfür jede Fläche in Frage, die einer direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. In der Praxis haben sich einige Bereiche der Gebäudehülle als besonders geeignet erwiesen. Im Dachbereich gilt dies vor allem für das Schrägdach, welches idealerweise als südorientiertes Pultdach ausgebildet wird. Zu beachten ist hierbei, dass Dachgauben oder Installationen, die die Dachhaut durchdringen, ertragsmindernde Verschattungen hervorrufen können. Bei geringer Dachneigung sind auch nicht optimal orientierte Dachflächen.

Ausrichtung

Bei der Planung einer Photovoltaik-Anlage ist die Ausrichtung der gewählten Gebäudeflächen in besonderem Maße zu berücksichtigen. Wenngleich auch die Planungskriterien bei gebäudeintegrierten Anlagen nicht rein ertragsorientiert sein müssen, so ist es dennoch unabdingbar, die besonderen Anforderungen dieser elektrotechnischen Bauteile zu berücksichtigen. In erster Linie gilt dies für die Ausrichtung der Modulfläche, die mit Südorientierung und einer Neigung von ca. 35° gegen die Horizontale in Mitteleuropa über das Jahr betrachtet die maximalen Solarerträge ermöglicht. Dennoch hat man als Planer bei der Ausrichtung des Gebäudes einen großen Spielraum: Abweichungen von süd-ost bis süd-west ziehen lediglich geringe Ertragseinbußen nach sich. Bei der Wahl des Neigungswinkels hat man mit südlicher Orientierung selbst bei vertikalem Einbau noch fast 3/4 der Einstrahlung gegenüber einer optimalen Ausrichtung.

Fassadenintegration

Ein beträchtliches Potential an geeigneten Flächen stellen die Gebäudefassaden dar. Diese vertikalen Flächen sind zwar nicht ideal ausgerichtet, so daß eine solche Anordnung Eintrahlungsbedingt mit Ertragseinbußen verbunden ist, jedoch wird dieser Nachteil durch die Übernahme zusätzlicher Fassaden-Funktionen ausgeglichen. Ein weitere Vorteil ist, das diese Fläche im Winter nicht durch Schnee bedeckt werden und so die Stromproduktion reduziert wird. Die vielfältigen konstruktiven Möglichkeiten bei Photovoltaikmodulen ermöglichen es, daß nahezu alle Funktionen einer Fassade übernommen werden können. In erster Linie bietet sich für die Anbringung von Photo- voltaik-Modulen eine vollflächige, hinterlüftete Kaltfassade mit südlicher Orientierung an. Bei entsprechender Planung mit gezielter Abluftführung kann die Modul- temperatur reduziert werden

Hinterlüftung

Neben der Ausrichtung und möglicher Abschattung der Module hat der elektrische Wirkungsgrad der Photo- voltaikanlage einen entscheidenden Einfluss auf den Ertrag. Dieser nimmt mit zunehmender Erwärmung der Solarzellen ab. Der Planer hat darauf über die Wahl der konstruktiven Einbindung großen Einfluss. Eine aus- reichende Hinterlüftung sollte durch entsprechende Planung gewährleistet sein, zumindest aber mit den anderen bautechnischen und gestalterischen Entscheidungskriterien abgewogen werden.

Zaun aus Solarmodulen

Ebenfalls können Zäune aus Solarmodulen erstellt werden. Dabei wird ein Minimum an Fläche benötigt und keine zusätzlichen Flächen versiegelt, die nicht sowieso für den Zaun benötigt werden. Die Kabel für die elektrische Anbindung im Erdreich vergraben werden, so das keine störenden eitungen sichtbar sind. Schnee ist ebenfalls wie bei der Fassadenmontage kein Problem.

Verschattungsfreiheit

Entscheidend für den Ertrag einer Photovoltaikanlage ist nach der Orientierung die Verschattungsfreiheit der Generatorfläche. Hierbei gilt für Photovoltaikanlagen die Besonderheit, dass aus oben angeführten Gründen bereits geringe Abschattungen von Modulen eine große Ertragseinbuße nach sich ziehen können. Oberstes Ziel sollte es daher sein, die Modulfläche so zu planen, dass sie im Tagesverlauf - zumindest über das Sommerhalbjahr - verschattungsfrei bleibt. Besonderes Augenmerk gilt hierbei der Analyse der umgebenden Bebauung. Auch Bepflanzungen können - eventuell erst zu einem späteren Zeitpunkt - Verschattungssituationen hervorrufen. Dies gilt besonders für neu entworfene Grünanlagen, die oftmals von externen Planern gestaltet werden. Genaue Vorgaben zur Sicherstellung der Verschattungsfreiheit sind daher ratsam. Auch eine mögliche Selbst- verschattung des Gebäudes sollte untersucht werden. Dies kann sowohl durch die Gebäudegeometrie selbst hervorgerufen werden, als auch über Konstruktionen im Detail: Tiefe Abdeckleisten, abgehängte Elemente.