Was ist Photovoltaik?

Das Wort „Photovoltaik“ ist eine Kombination aus zwei Wörtern aus der Physik, nämlich dem Wort „Foto“ für Licht und „Volt“ für die Einheit, mit der wir Spannung oder Strom ausdrücken. Photovoltaik ist ein Wissenschaftsgebiet und ein Wirtschaftszweig, der sich auf die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom konzentriert.

Das Grundelement eines Photovoltaikkraftwerks sind Photovoltaikmodule (im Volksmund Solarmodule genannt). Photovoltaikmodule bestehen aus Halbleiterelementen, die durch das Photovoltaik-Phänomen Sonnenenergie in Strom umwandeln. Die Zelle besteht aus zwei Halbleiterschichten – n-Typ und p-Typ – und verbundenen Elektroden – oben und unten. Durch die Einwirkung von Sonnenlicht auf Photovoltaikzellen werden Elektronen durch Photonen herausgeschlagen. Durch das Ausschalten entsteht eine Potentialdifferenz, gefolgt von einem Gleichstrom.

Zunächst ist zu bedenken, dass es sich bei PV-Anlagen nicht um Solarkollektoranlagen handelt, die lediglich der Warmwasserbereitung dienen. Die von Photovoltaikzellen erzeugte Energie kann entweder in Batterien gespeichert oder zur Speicherung oder zum Verkauf ins Netz eingespeist werden. Daher werden Photovoltaikanlagen in zwei Typen unterteilt:

1. Netzgebundene Photovoltaikkraftwerke

Es handelt sich um eine Art Photovoltaikanlage, die in das öffentliche Stromnetz integriert ist. Diese Installationsart wird in Polen aufgrund der relativ geringen Investitionskosten und der guten und einfachen Abwicklungsregeln am häufigsten gewählt. Der Netzwechselrichter gibt den Überschuss an das Kraftwerk zurück und je nach Abrechnungsmethode können wir den Überschuss verkaufen oder einlagern und im Winter abholen.

Gemäß dem polnischen Gesetz über erneuerbare Energiequellen kann eine natürliche Person Strom einfach und schnell im „Rabatt“-System abrechnen. Sie müssen lediglich Prosumer werden, d. h. einen neuen Vertrag mit dem Energieversorger über die Einführung von Mikroanlagen abschließen, und der zusätzliche Strom aus Photovoltaik wird beim Verteiler gespeichert. Diesen Strom können wir beziehen, wenn wir einen Mangel haben, z.B. im Winter (höherer Stromverbrauch, geringerer Panelertrag durch kürzere Tage, mehr bewölkte Tage usw.). Wenn wir eine Anlage kleiner als 10 kW haben, können wir 80 % des zuvor produzierten Stroms einsammeln (das Energieunternehmen erhebt 20 % als Speicherkosten).

Zu den unbestrittenen Vorteilen von Netzwerkinstallationen gehören:

aktuelle Nutzung der durch Solarpaneele erzeugten Energie,

Überschüssige Energie ins Netz einspeisen.

2. Off-Grid-Photovoltaikkraftwerke

Hierbei handelt es sich um eine Art Photovoltaikanlage, die aus einem Regler, einem Konverter, Solarmodulen, Batterien und einem Controller besteht. Diese Art der Installation wird am häufigsten in Kleingärten gewählt, die keinen Zugang zum öffentlichen Stromnetz haben, oder in Dörfern, wo es häufig zu unangenehmen Stromausfällen kommt (netzgebundene Photovoltaik funktioniert nicht, wenn wir keinen Strom aus dem Netz haben). Aufgrund der hohen Preise der einzelnen Energiespeicher(komponenten) ist dieses System eine deutlich teurere Lösung.

Das Funktionsprinzip von Solarmodulen haben wir bereits im vorherigen Teil des Artikels besprochen. Damit eine Photovoltaikanlage vollständig ist und ordnungsgemäß funktioniert, benötigt sie auch das „Herzstück der Anlage“, also einen Wechselrichter, auch Inverter genannt. Der Wechselrichter lädt die Module, indem er den Punkt maximaler Leistung (MPPT-Link) im Panel-String sucht und so die optimale Leistung des Strings erreicht. Der Wechselrichter wandelt außerdem den Gleichstrom (DC) der Panels in Wechselstrom (AC) um und speist den Strom in das Gebäudenetz ein. Anschließend gelangt der gewonnene Strom in die Steckdosen und wird zur Deckung des Stromverbrauchs der Elektrogeräte im Haus (Fernseher, Haushaltsgeräte, Klimaanlage, Elektroherd, Beleuchtung etc.) verwendet. Moderne Wechselrichter sind mit Überwachungsfunktionen ausgestattet, d. h. Informationen über die Produktion einer bestimmten Anlage werden über eingebaute WIFI-Module an den Server des Herstellers gesendet. Der Nutzer kann den Betrieb seines Kraftwerks bequem über eine Anwendung auf seinem Smartphone oder Webbrowser überwachen.

Je mehr Sonnenkollektoren und Sonnenstrahlen auf sie fallen, desto höher ist der Energieertrag, den der Investor erzielt. Aus diesem Grund werden Photovoltaikmodule häufiger auf dem Dach als auf dem Boden montiert – das Dach weist normalerweise eine Neigung auf, die nahezu optimal ist (ca. 35 Grad), und die hohe Position bedeutet auch, dass die Module keine Verschattung verursachen, was auch der Fall ist eine sehr schädliche Auswirkung auf die Effizienz der Anlage (überprüfen Sie die Auswirkungen der Verschattung – Link). Die Sonnenstrahlen sind kostenlos, sodass sich die Investition in Photovoltaik schon nach einigen Jahren amortisiert. Darüber hinaus ist die Installation völlig wartungsfrei, sodass keine zusätzlichen Kosten entstehen.

Zusätzlich zu den zuvor genannten Solarmodulen und dem Wechselrichter benötigen Sie eine Reihe von Zubehörteilen und Photovoltaikkomponenten, die das PHOTOVOLTAIK-KOMPLETT-SET bilden (in unserem Shop erhältlich). Das Solar-Set besteht aus:

• Photovoltaikmodule
• Wandler
• Aluminiumstruktur (PV-Schienenprofile, Fliesenhaken, Trapezbrücken)
• Tragelemente aus Edelstahl (PV-Doppelgewindeschrauben)
• Verbindungselemente (PV-Klemmen, Inbusschrauben, Schieneneinführungen)
• Solarkabel
• MC4-Anschlüsse
• Erdungskabel
• DC-PV-Überspannungsschutz
• PV-Schaltanlagen (Photovoltaik-Verteilerkästen)
• Elektrisches Zubehör (MC4-Crimpwerkzeuge, Aderendhülsen, Ösen)

Dank des Rabattsystems für Prosumer-Anlagen (sog. Net-Metering) kann der Eigentümer einer Photovoltaikanlage überschüssigen Strom ins Netz einspeisen und innerhalb eines Jahres (der nächsten Abrechnungsperiode) abholen. Mit anderen Worten: Der Nutzer einer Photovoltaikanlage hat Anspruch auf eine jährliche Energiebilanzierung, also auf die jährliche Abrechnung der Differenz zwischen Stromverbrauch und Stromproduktion. Dies bedeutet, dass der Besitzer von Solarpaneelen auf dem Dach Strom erhalten kann, wenn die Produktion gering ist, z.B. im Winter. Der Prosumer-Vertrag ermöglicht somit eine völlige Unabhängigkeit von den Strompreisen.

Die Installation einer Photovoltaikanlage auf dem Dach erfordert keine Änderung der Elektroinstallation. Die PV-Anlage wird meist an die zentrale Schaltanlage im Gebäude angeschlossen, d. h. an Geräte, die bereits vorhanden sind und keiner Änderung bedürfen. Abhängig von der vorhandenen Elektroinstallation im Gebäude – einphasig oder dreiphasig – wird eine entsprechende Photovoltaikanlage für 1 oder 3 Phasen ausgewählt.

Der bidirektionale Zähler ist ein wesentlicher Bestandteil für die korrekte Abrechnung der Stromflüsse im Rabattsystem. Der bidirektionale Zähler gleicht die aus dem Netz entnommene Energiemenge mit der von der Photovoltaikanlage ins Netz abgegebenen Energiemenge ab. Seine Aufgabe besteht darin, den Strom in zwei Richtungen zu messen. Abhängig von der Art Ihres Wechselrichters (Einphasen-Wechselrichter oder Dreiphasen-Wechselrichter) ist ein entsprechender Zähler installiert.

Der Austausch des Zählers durch einen Zweirichtungszähler obliegt dem Energieversorger. Nach Einreichung eines Antrags auf Anschluss einer neuen Photovoltaikanlage hat die zuständige Einrichtung 30 Tage Zeit, den Antrag zu prüfen und den Zähler auf eigene Kosten auszutauschen. Daher zahlt der Investor einer Mikroanlage weder für einen neuen Zähler noch für dessen Ersatz.