Wie wird eine Solaranlage montiert und aufgebaut?

Auau einer Solaranlage

Wie wird eine Solaranlage montiert und aufgebaut?

Grundsätzlich unterscheidet sich der Auau einer Solaranlage zur Strom- oder Wärmegewinnung bereits in der Größe.

Photovoltaik Anlagen benötigen weitaus mehr Dachfläche, um einen möglichst hohen Stromertrag zu liefern, als Solarthermieanlagen für die Warmwasserbereitung.

Deshalb werden Dächer von Ein- und Zweifamilienhäusern meist komplett mit Photovoltaik Modulen eingedeckt, wohingegen sich die Größe von Solarthermie Anlagen nach der Anzahl der Personen im Haushalt bzw. der zu heizenden Fläche richtet.

Wer sich für beide Systeme entscheiden will, sollte mit einem Fachmann vorab die Dachbelegung genau durchplanen.

Wo sollen Photovoltaik Module hin, wo die Solarthermie Kollektoren? Wieviel Platz räumt man den Modulen ein, wieviel den Kollektoren? Und wieviel Platz lässt man noch frei, wenn eines der beiden Systeme später noch hinzugebaut werde soll? Wichtige Entscheidungen, die sich im Nachhinein nicht mehr rückgängig machen lassen. 

Auau einer Solaranlage zur Stromerzeugung

Der Auau einer Solaranlage zur Stromerzeugung unterteilt sich grob in die zwei Hauptbestandteile Module und Netzeinspeisegerät (Wechselrichter).

Hinzu kommen ein Montagegestell, um die Module auf dem Dach zu befestigen; Solarkabel, um die einzelnen Komponenten miteinander zu verbinden sowie Stromzähler, die den erzeugten, eingespeisten und selbst verbrauchten Strom messen für die Abrechnung mit dem Netzbetreiber. Optional ergänzt heute immer öfter auch ein Stromspeicher den Auau einer Solaranlage.

Module

Beginnen wir bei den Solarmodulen. Hier ist die Auswahl sehr groß. Mono- und polykristalline Module sowie Dünnschichtmodule werden von unzähligen Herstellern national und international gefertigt.

Je nach Ausfertigung können Module mit einem Metallrahmen oder auch rahmenlos geliefert werden. Dies hat beim späteren Auau der Solaranlage auf dem Dach z.B.

Einfluss auf die Verschmutzung und Optik der Modulfläche.

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Der gewählte Typ sowie die Anzahl der Solarmodule bestimmt, wieviel Leistung die Photovoltaik Anlage haben wird.

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Als Faustformel für die Größe rechnet man, dass rund 10m2 Fläche auf einem Schrägdach eine Leistung von 1 Kilowattpeak ergeben (6-9m2 bei monokristallinen Modulen; 7-10m2 bei polykristallinen Modulen sowie 15-20m2 bei Dünnschichtmodulen). 1 Kilowattpeak Leistung erzeugt pro Jahr je nach Region in Deutschland zwischen 900 und 1.200 Kilowattstunden Strom.

Montage

Je nach gewählten Modulen ist beim Auau einer Solaranlage zur Stromerzeugung wichtig, dass die Module ausreichend belüftet werden. Je wärmer sie werden, desto weniger Leistung bringen sie. Spezielle Montagesysteme berücksichtigen diesen Umstand und halten bei Auau einer Solaranlage die Module einige Zentimeter von der Dacheindeckung entfernt.

Solarkabel transportieren den erzeugten Strom weiter zum Wechselrichter, wo der erzeugte Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird. Hier sollte auf die Qualität der Kabel, die Qualität der Steckerverbinder sowie die Länge der Leistungswege geachtet werden. Kurze Leistungswege sind grundsätzlich zu empfehlen, um die Materialkosten und Leitungsverluste gering zu halten.

Wechselrichter

Der Wechselrichter / Netzeinspeisegerät ist das Herz einer Solaranlage.

Seine Aufgabe innerhalb des Auau einer Solaranlage ist es, den von den Modulen kommenden Gleichstrom möglichst effizient und ohne große Verluste in Wechselstrom umzuwandeln und ins Netz einzuspeisen.

Denn erst Wechselstrom kann ins Netz eingespeist oder im Haushalt verbraucht werden. Welcher Wechselrichter in Frage kommt, hängt von den verwendeten Modulen, ihrer Leistung und ihrer Verschaltung ab.

Stromspeicher

Stromspeicher ergänzen immer öfter schon den Auau einer Solaranlage. Sowohl bei Bestands­anlagen, als auch bei Neuanlagen um den erzeugten Solarstrom in größeren Mengen selbst zu verbrauchen.

Die Auswahl eines Speichers hängt davon ab, auf welche Speichertechnologie man setzt (Blei oder Lithium) und wie der Speicher in den bestehenden Auau einer Solaranlage integriert werden kann. Da Stromspeicher grundsätzlich nur Gleichstrom laden, kann dieser entweder zwischen Modulen und Wechselrichter angeschlossen werden im Gleichstromkreis.

Oder hinter dem Wechselrichter im Wechselstromkreis, was vor allem bei Nachrüstungen in Frage kommt. Denn hier hat der Speicher einen eigenen Batteriewechselrichter, der den Strom zum Laden noch einmal umwandelt.

Auau einer Solaranlage zur Warmwassererzeugung

Die zwei Hauptbestandteile im Auau einer Solaranlage zur Warmwassererzeugung sind die Kollektoren auf dem Dach sowie der Speicher, der die gewonnene Wärme vorhält. Hinzu kommen Solarrohre, in denen die Wärme mittels einer Flüssigkeit vom Kollektor zum Speicher transportiert wird; eine Pumpe, die die Zirkulation bewirkt sowie ein Solarregler als zentrale Steuerungseinheit. 

Da eine Solarthermie Anlage sowohl Wärme für die Trinkwasserbereitstellung als auch für die Heizung liefern kann ist dies die erste Entscheidung, die vor dem Kauf einer Solarthermie Anlage getroffen werden muss. Nach ihr richtet sich die Dimensionierung der Kollektoren und des Speichers.

Kollektoren

Ähnlich wie beim Auau einer Solaranlage zur Stromerzeugung stehen auch bei der Wärme­gewinnung drei unterschiedliche Kollektor-Typen zur Auswahl: Flachkollektoren, Röhrenkollektoren und Luftkollektoren. Luftkollektoren werden jedoch ähnlich wie Dünnschichtmodule für den privaten Anwendungsbereich kaum eingesetzt.

So sind es hauptsächlich Flach- und Röhrenkollektoren, die für private und gewerbliche Zwecke zum Einsatz kommen. Röhrenkollektoren sind etwas teurer als Flachkollektoren, da sie leistungsfähiger sind. Die notwendige Kollektorfläche bei Auau einer Solaranlage kann mit Röhrenkollektoren deshalb etwas geringer ausfallen.

Für die Warmwasserbereitung richtet sich die Größe des Kollektorfeldes nach der Anzahl der Personen im Haushalt. Soll die Solarthermie Anlage auch die Heizung unterstützen ist die Wohnfläche ausschlaggebend.

So werden pro Person rund 1 – 1,3 m2 mit Flachkollektoren bzw. 0,8 bis 1 m2 mit Röhrenkollektoren gebraucht. Pro 10 m2 Wohnfläche geht man von 1 m2 Quadratmeter Flachkollektoren bzw. 0,5 m2 Röhrenkollektoren aus.

Wärmespeicher

Je nach Auau einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung und / oder Heizungsunterstützung muss der Wärmespeicher ein bestimmtes Fassungsvermögen an Wasser haben.

Bereitet die Solarthermie Anlage nur warmes Wasser, rechnet man mit 60 bis 80 Litern pro Person.

Wird die Heizung unterstützt, muss der Speicher rund 50 Liter pro Quadratmeter Flachkollektorfläche plus 50 Litern Warmwasserbedarf pro Person fassen. 

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Ein Fachmann sollte deshalb beurteilen, wie das benötigte Speichervolumen bei einer Nachrüstung in die bestehende Heizungsanlage am besten integriert werden kann.

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So kann entweder zu einem bereits bestehenden Pufferspeicher ein Warmwasserspeicher für die Solarthermie Anlage hinzu gestellt werden als Zwei-Speicher-Lösung.

Oder die Wärmespeicherung wird in einem Gerät, einem Kombispeicher mit Solarthermie Einbindung, zusammengefasst.

Da jeder Solarteur andere Verträge mit Lieferanten schließt, wird jeder den Auau einer Solaranlage mit unterschiedlichen Komponenten anbieten. Lassen Sie sich deshalb von mehr als einem Fachbetrieb beraten, um einen Eindruck zu bekommen, wie die technische Umsetzung aussehen kann.

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Источник: https://www.solaranlagen-portal.com/solar/solaranlage/aufbau

Wie eine Solaranlage aufgebaut ist erfährst du hier

Wie wird eine Solaranlage montiert und aufgebaut?

Wir verfügen über einen unbegrenzten Energielieferanten: die Sonne. Ihre Strahlen können uns (theoretisch) für alle Zeiten mit Strom und Wärme versorgen, wenn wir sie mit technischen Hilfsmitteln einfangen und speichern. Und das ist alles andere als Zukunftsmusik.

Elektrische und thermische Solaranlagen liefern laut Statista in Deutschland schon heute 7,4 Prozent der gesamten Bruttostromerzeugung. Aber da geht noch viel mehr. Was du zum Thema Solarenergie, Auau, Unterscheidung der Typen sowie zum Nutzen von Solarzellen und Co.

wissen musst, erklären wir dir hier.

Begriffserklärung zu Solarenergie: Auau und Nutzung

Zuerst etwas Grundsätzliches: Das allgemein gebrauchte Wort „Solarenergie“ ist ein bisschen ungenau und oft auch irreführend. Es wird nämlich allgemein für alle Nutzungsarten gebraucht, die uns die Sonne ermöglicht. Spricht man bei der Solarenergie über deren Auau und Nutzung, sollten jedoch zwei unterschiedliche Systeme voneinander getrennt werden:

  • Photovoltaik: Hierbei wird die Sonnenenergie mithilfe von Solarzellen direkt in elektrische Energie – also in Strom – umgewandelt. Photovoltaikanlagen produzieren Gleichstrom. Damit du ihn zum Beispiel im Haushalt nutzen kannst, muss er in den bei uns gebräuchlichen Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Aufgabe übernimmt der Wechselrichter. Wird ein Stromüberschuss produziert, kannst du diesen entweder gegen eine Vergütung in das öffentliche Stromnetz einspeisen oder mittels eines speziellen Solarstromspeichers für eine spätere Nutzung speichern. Um ausreichend Strom produzieren zu können, benötigt die Photovoltaik wesentlich mehr Dachfläche als eine Solarthermieanlage.
  • Solarthermie: Dieses System kommt beim Erwärmen von Wasser und/oder als Heizmöglichkeit zum Einsatz. Solarkollektoren auf dem Dach nutzen die Sonnenenergie dazu, eine Trägerflüssigkeit zu erhitzen, die in einem angeschlossenen Rohrleitungssystem zirkuliert. Die Flüssigkeit wird an einen Wärmetauscher weitergeleitet. Dieser ist mit dem Warmwasserspeicher im Gebäude verbunden und sorgt dafür, dass die Wärme an das Nutzwasser abgegeben wird. Die abgekühlte Trägerflüssigkeit wird automatisch zu den Kollektoren zurückgeleitet und dort wieder erwärmt. Die Größe einer Anlage richtet sich zum einen nach der Anzahl der Personen, die in einem Haus mit Warmwasser versorgt werden sollen und zum anderen nach der zu beheizenden Fläche.

Solarenergie-Auau: Der Weg des Stroms vom Dach zur Steckdose

Verschiedene Teile sorgen dafür, dass die Sonnenenergie in für uns nutzbaren Strom umgewandelt werden kann. Dazu gehören:

  • Montagegestell: Dieses stellt nicht nur sicher, dass die einzelnen Solarmodule auch bei Sturm fest an ihrem Platz bleiben: Da der Wirkungsgrad der Module abnimmt, wenn sie zu warm werden, hält das Gestell auch einen ausreichenden Abstand zum eigentlichen Dach ein, sodass eine gute Belüftung und damit Abkühlung stattfinden können.
  • Solarmodule: Sie werden besonders in Privathäusern in der Regel auf dem Dach montiert. Solarmodule setzen sich aus einzelnen Solarzellen zusammen. Dabei gibt es unterschiedliche Ausführungen, wie beispielsweise monokristalline Module, polykristalline Module, Dünnschichtmodule und als neueste Entwicklung auch Module mit organischen Solarzellen, die unterschiedlich viel Strom erzeugen. Entscheidend für die Leistung ist auch die Anzahl der montierten Solarmodule.
  • Solarkabel: Der Strom, den jedes Modul erzeugt, fließt zunächst in spezielle Solarkabel. Sie sollten so montiert werden, dass sie einen möglichst kurzen Weg haben, damit beim Transport der erzeugten Energie keine Leitungsverluste entstehen. Ihre Aufgabe besteht schließlich darin, den Gleichstrom an den Wechselrichter weiterzuleiten.
  • Wechselrichter: Dieses Bauteil wandelt den Gleichstrom aus den Solarmodulen fast ohne Verluste in nutzbaren Wechselstrom um. Er ist nicht nur nötig, um in deinem Haus Licht zu haben oder die Haushaltsgeräte in Betrieb nehmen zu können. Der Wechselrichter hat einen hohen Wirkungsgrad, kann jedoch die zu viel produzierte Menge Strom auch ins öffentliche Netz einspeisen, das ebenfalls Wechselstrom benötigt. Darum wird er oft als Netzeinspeisegerät bezeichnet. Für den Strom, den du dem Netz zur Verfügung stellst, erhältst du als Anlagenbetreiber Geld.
  • Stromzähler: Um die produzierte Menge an Energie exakt messen zu können, benötigt du zusätzlich einen Stromzähler. Er registriert genau, wie viel Strom erzeugt wurde und welche Menge du selbst verbraucht beziehungsweise ins öffentliche Stromnetz weitergeleitet hast.
  • Solarstromspeicher. Als Alternative zum Stromzähler gibt es den Solarstromspeicher. Wie der Name schon verrät, ist er in der Lage, einen Stromüberschuss für einen späteren Verbrauch zu speichern.

Solarenergie: Auau einer Solarthermieanlage

Vom Grundsatz her hat eine Solarthermieanlage einen ganz ähnlichen Auau wie die Photovoltaikanlage. Allerdings ist die benötigte Dachfläche zur Erzeugung von warmem Wasser beziehungsweise zum Heizen in der Regel wesentlich kleiner.

  • Montagegestell: Auch die Solarthermieanlage benötigt zunächst ein Montagegestell. Es ist kleiner als das für eine Photovoltaikanlage, erfüllt aber den gleichen Zweck, nämlich die Befestigung der Solarkollektoren.
  • Solarkollektoren: Sie sammeln direkte und auch diffuse Sonnenstrahlen und wandeln die Energie in Wärme um.
  • Solarrohre: Die Wärme wird in spezielle Solarrohre eingespeist. Sie verbinden alle Bauteile zum Solarheizkreis. Um einem Wärmeverlust vorzubeugen, sollten sie gut gedämmt sein, denn in ihnen befindet sich die Trägerflüssigkeit.
  • Trägerflüssigkeit: Meist wird hierfür entweder reines Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel verwendet.
  • Solarspeicher: Die Flüssigkeit transportiert die Wärme von den Solarkollektoren zunächst zum Solarspeicher. Er speichert die Wärme, die der Haushalt gerade nicht benötigt.
  • Wärmetauscher: Wird nun Wärme gebraucht, gibt der Speicher sie mittels der Trägerflüssigkeit weiter an den Wärmetauscher. Dieser erwärmt das Trink- bzw. Brauchwasser mithilfe der Trägerflüssigkeit. Ein normales Rohrleitungssystem versorgt – je nach Modell der Solarthermieanlage – entweder die Wasserhähne im Haus oder zusätzlich auch die Heizungsanlage.

Das Wissen rund um die Solarenergie und dem Auau der unterschiedlichen Anlagen lohnt sich

Für Strom aus der Photovoltaikanlage, den du ins öffentliche Stromnetz einspeist, gibt es die sogenannte Einspeisevergütung.

Sie kann je nach Typ der Anlage und des Gebäudes bis zu 10 Cent pro kWh betragen.

Für die Neuanschaffung einer Solaranlage oder die Nachrüstung eines bestehenden Energiesystems kannst du verschiedene Förderprogramme, zum Beispiel von der Kreditanstalt für Wiederauau (KfW), nutzen.

Источник: https://www.net4energy.com/de-de/energie/solaranlage-aufbau

Wie funktioniert eine Solaranlage? Hier verständlich erklärt

Wie wird eine Solaranlage montiert und aufgebaut?

So funktioniert eine Solaranalage

Immer häufiger nutzen Menschen die Solarenergie um Energiekosten einzusparen und die Umwelt zu entlasten.

Doch wie funktioniert eine solche Solaranlage eigentlich? Die Funktion von Photovoltaikanlage ist grundsätzlich gleich, egal ob eine kleine Solaranlage auf dem Einfamilienhaus oder eine Industrieanlage.

Im Prinzip funktioniert eine netzgekoppelte Photovoltaik Solaranlage ganz einfach: Während Licht auf die Solarzellen fällt, erzeugen diese daraus Gleichstrom. Die einzelnen Solarzellen sind zu größeren Solarmodulen verschaltet. Die einzelnen Solarmodule sind wiederum zum Solargenerator zusammengeschaltet.

Der erzeugte Gleichstrom wird mithilfe des Wechselrichters zu Wechselstrom umgewandelt. Dank der Umwandlung kann der Wechselstrom direkt ins öffentliche oder privat genutzte Stromnetz eingespeist werden und so entweder die eigenen Stromkosten gesenkt werden. (Das Bild links zeigt Ihnen vereinfacht die Funktionsweise einer klassischen Solaranlage im Haus.)

Wie funktioniert die einzelne Solarzelle einer Photovoltaik Solaranlage?

Nahezu 95 Prozent aller Solarzellen werden aus dem Quarzsand Silizium (Si) hergestellt. Silizium (Si) stellt eins der häufigsten natürlichen in der Erdschicht vorhandenen Elemente dar. Silizium gilt als unerschöpflich. Um aus dem Quarzsand – natürlicher Ursprung von Silizium – eine Siliziumscheibe zu formen muss der Quarzsand zunächst gereinigt und kristallisiert werden.

Das fertige Produkt wird im Anschluss in Scheiben gesägt, gezielt verunreinigt und mit Leiterbahnen versehen. Diese werden zum Stromtransport benötigt.Fällt nun Licht auf die Siliziumscheibe, werden Elektronen freigesetzt. Um diese Elektronen nutzen zu können muss die Ober- und Unterseite einer jeden einzelnen Zelle mit unterschiedlichen Fremdatomen gezielt verunreinigt werden.

Häufig kommen hier Bor (Br) und Phosphor (P) zum Einsatz. Dank der gezielten Verunreinigung der Zelle sammeln sich die Elektronen (negative Ladungsträger) auf der einen Seite und die Protonen (positive Ladungsträger) auf der anderen Seite. Auf diese Art und Weise entstehen ein Plus- und ein Minuspol, welcher mit einer Batterie vergleichbar ist.

Wird im Nachgang ein Verbrauchsgerät angeschlossen fließt der Strom.

Die kleinen Zellen sind so funktional, dass sie sogar bei geringen Lichtstärken, wie sie beispielsweise bei schlechtem Wetter oder bewölktem Himmel auftreten, Strom erzeugen können. Jedoch ist die Stromstärke immer proportional zur einfallenden Lichtstärke. Analog bedeutet das:

Unabhängig vom Lichteinfall oder der Sonneneinstrahlung verhält sich jedoch die Spannung der Solarzelle. Die Spannung einer Siliziumzelle liegt kontinuierlich bei 0,6 Volt. Abhängig von der Größe der Zelle ist jedoch die Stromstärke. Eine gängige Solarzelle mit einem Maß von 15 x 15 Zentimetern erzeugt im Durchschnitt etwa 5,5 Ampere Strom. Bei vollem Lichteinfall hat eine einzelne Zelle in etwa eine Leistung von 3,4 Watt.

Verschiedenen Solarzellentechniken einer Photovoltaik Solaranlage

Man unterscheidet generell in drei unterschiedliche Zelltypen. Zu den Kristallarten zählen:

  1. Monokristalline Zellen
  2. Polykristalline Zellen
  3. Amorphe Zellen

Die Monokristalline Solarzelle

Monokristalline Siliziumzellen werden aus einem hochreinen Halbleitermaterial gefertigt. Einkristalline Stäbe werden aus der Siliziumschmelze gezogen und im Anschluss in 0,25 Millimeter dünne Scheiben gesägt. Dieses spezielle Herstellungsverfahren garantiert einen hohen Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad der monokristallinen Solarzelle erreicht zwischen 14 bis 16 Prozent.

Die Polykristalline Solarzelle

Etwas kostengünstiger in der Herstellung gestalten sich die polykristallinen Zellen. Flüssiges Silizium wird zur Herstellung von Polykristallinen Solarzellen zunächst in Blöcke gegossen. Bei Erstarrung zeichnet sich eine typische Eisblumenstruktur aus einer Vielzahl von einzelnen Kristallen ab.

Diese Kristallstruktur bildet sich unterschiedlich groß. An den äußeren Grenzen treten Defekte auf. Aufgrund dieser Kristalldefekte beträgt der Wirkungsgrad einer polykristallinen Solarzelle lediglich 13 bis 15 Prozent.

Die Monokristalline Solarzelle ist damit effektiver als die polykristalline Solarzelle.

Die Amorphen Solarzellen/ Dünnschichtzellen

Amorphe Solarzellen werden auch als Dünnschichtzellen bezeichnet. In der Herstellung werden die photoaktiven Halbleiter als eine dünne Schicht auf eine Glasscheibe aufgebracht. Direkt zu Modulen verschaltet werden die amorphen Solarzellen mit einer zweiten Glasplatte hermetisch versiegelt.

Die Dicke der Schichten betragen weniger als 1 µm. Aufgrund der geringeren Materialkosten fallen auch die Kosten der Produktion im Wesentlichen geringer aus.
Dünnschichtsolarmodule stellen eine kostengünstige Option zur Nutzung von Sonnenenergie dar.

Der Wirkungsgrad liegt einer Dünnschichtzelle liegt jedoch lediglich bei 6 bis 8 Prozent. Einen etwas höheren Wirkungsgrad der Dünnschichtzelle kann man beispielsweise mit neuen Materialien gewinnen. Dazu zählen Cadmium-Tellurid (CdT) sowie Kupfer-Indium-Diselenid (CIS).

Der Wirkungsgrad einer Dünnschichtzelle kann auf 8 bis 10 Prozent erhöht werden.

Solarmodul einer Photovoltaikanlage

Um das Solarmodul zu gestalten werden die einzelnen Solarzellen miteinander verschaltet und wetterfest verpackt. Von oben werden die Solarmodule – wie üblich – mit einer Glasscheibe geschützt. Von unten wird eine Schutzfolie über die Solarmodule gezogen.

Zwischen den Solarzellen bleiben kleinere Freiräume, durch welche man hindurch gucken kann. Die einzelnen Solarmodule werden in verschiedenen Größen angeboten. Von einigen wenigen Watt bis zu 300 Watt Leistung. Im Durchschnitt verfügen die Module über eine Leistung zwischen 130 und 250 Watt.

Alle Solarmodule werden nach gängigen Standards gefertigt und unterliegen einer ständigen Kontrolle. Höchste Qualität ist somit garantiert.Ein Solarmodul zählt mit einem Gewicht von 10 bis 15 Kilogramm pro Quadratmeter zu den Leichtgewichten. Die Größe des Solarmoduls kann variieren.

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Größen bis zu 3 Quadratmeter sind jedoch keine Seltenheit.

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Auf dem Markt sind mittlerweile auch Solardachziegel erhältlich. Diese werden auf dem Dach montiert wie gewöhnliche Dachziegel.

Wie funktioniert das Modul einer Solaranlage?

Die Solarmodule einer Photovoltaikanlage wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um. Das Licht der Sonne verursacht beim Auftreffen auf die Solarzelle eine elektrische Spannung. Diese wird bereits an der Oberfläche abgenommen. In einem Solarmodul einer Photovoltaikanlage werden mehrere Solarzellen miteinander elektrisch verschachtelt.

Die elektrische Spannung wird dabei in Reihenschaltung miteinander addiert. Jede einzelne Zelle besitzt etwa 0,6 Volt.Ein gängiges Modul mit etwa 60 Zellen erzeugt auf diese Weise eine Modulspannung von etwa insgesamt 36 Volt. Am häufigsten werden Solarmodule aus kristallinem Silizium (Si) verwendet.

Hochreines Silizium (Si), welches aus Quarzsand gewonnen wird, wird hierzu weiter verarbeitet.

Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls liegt zwischen 11 und 16 Prozent. Standardmäßig zum Einsatz auf Dachanlagen kommen beispielsweise Module aus kristallreinem Silizium (Si).

Werden Dünnschichtmodule verwendet, fällt der Wirkungsgrad wesentlich geringer aus. Er liegt bei Dünnschichtmodulen höchsten bei 9 Prozent.

Aufgrund ihrer extrem niedrigen Kosten eignen sich Dünnschichtmodule vor allem für den Betrieb von Großanlagen, bei welchen der Flächenverbrauch völlig zweitranig ist.

Die Systemtechnik einer Photovoltaik Solaranlage

Eine Photovoltaikanlage / Solaranlage kann man in eine netzgekoppelte Anlage oder ein Inselsystem unterscheiden. Der Solargenerator bei netzgekoppelten Anlagen erzeugt mit Hilfe des Sonnenlichts Gleichstrom. Dieser wird von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Nur so kann die gewonnene Energie in das lokale Nieder- oder Mittelspannungsnetz eingespeist werden.

Das Nieder- oder Mittelspannungsnetz bildet in diesem Fall den Energiespeicher. Die Einspeisung und der Verbrauch sind zumeist im eigenen Haus nicht synchron.
In Regionen ohne Netzanbindung werden sogenannte Inselsysteme mit einem Energiespeicher in Form einer Batterie verwendet.

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Anfrage Dachflächen Vermietung

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Источник: https://www.solaranlagen-abc.de/funktion-photovoltaik/

Photovoltaik Montage

Wie wird eine Solaranlage montiert und aufgebaut?

Solaranlage auf Hausdach © electriceye, stock.adobe.comDie Photovoltaikanlage ist bestellt, wird geliefert und muss an ihren Bestimmungsort.

Handelt es sich nicht um eine professionelle Großanlage, wird der Solargenerator vermutlich auf einem Dach seinen Platz finden.

Wurde die Anlage von einem Solarfachbetrieb geplant, wird dieser – oder ein von ihm beauftragter Handwerker – die Montage der Solarmodule übernehmen.

Einige zukünftige Betreiber der Solaranlage möchten diese aber selbst montieren. Dann steht zunächst die Auswahl des richtigen Montagesystems aus. Dieser Punkt sollte aber auch mit dem Solarfachbetrieb besprochen werden, der ja ein bestimmtes Montagesystem angeboten hat.

Tipp: Bei Selbstmontage darauf achten, dass die elektrischen Verbindungen und Anschlüsse von einem Fachmann durchgeführt werden!

Ein ganz wesentlicher Punkt vor der Installation ist die Entscheidung für das passende Montagesystem. Diese Entscheidung richtet sich nicht nur nach der Art des Daches, sondern hängt auch davon ab, für welche Solarmodule man sich entschieden hat, wie schwer diese sind, ob mit Rahmen oder ohne und wie hoch die Belastungen durch Wind oder Schnee ausfallen können.

Montagesysteme für Flachdächer

Montage einer Photovoltaikanlage auf einem Flachdach © Marina Lohrbach, stock.adobe.comFlachdächer sind sehr gut für Photovoltaikanlagen geeignet. Solarmodule werden hier aufgeständert montiert. Denn dann können die Solarmodule in der richtigen Neigung und vor allem in der optimalen Ausrichtung montiert werden. Dafür gibt es unterschiedliche Lösungen.

Auch auf einem Flachdach kann eine PV-Anlage lohnen

Es gibt entsprechende Metallgestelle, üblicherweise aus Aluminium, die mit Schrauben oder anderen Verbindungen auf dem Dach montiert werden. An diesen werden dann die Module mit passenden Klammern befestigt. Diese Systeme haben jedoch den Nachteil, dass die Dachhaut durchdrungen wird und die Gefahr von Undichtigkeiten besteht.

Andere Befestigungssysteme werden mit Gewichten auf dem Dach beschwert. Manche Systeme werden miteinander verschraubt, um die Stabilität insgesamt zu erhöhen und nur an den Rändern des Daches befestigt.

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Es gibt auch große Wannen aus Kunststoff, die so beschwert werden, dass eine ausreichende Stabilität erreicht wird.

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Diese Systeme haben den Nachteil, sehr schwer zu sein, sodass die Statik des Daches häufig zu sehr belastet wird.

Nachführungssysteme

Schwenkbare Solaranlage © Thaut Images, stock.adobe.comSolarmodule bringen immer dann die höchsten Erträge, wenn sie optimal in Neigung und Ausrichtung eingestellt sind.

Da sich der optimale Winkel im Laufe eines Tages mit dem Sonnenstand ändert, werden Nachführungssysteme angeboten.

Üblicherweise werden sie bei großen Freianlagen eingesetzt, aber auch für Flachdachanlagen sind sie erhältlich.

Einachsige Nachführungssysteme stellen immer den optimalen Neigungswinkel der Solarmodule ein. Dazu verstellt ein kleiner Elektromotor den Winkel des Trägers, auf dem die Solarmodule montiert sind. Die Verstellung erfolgt entweder nach Jahres- und Uhrzeit oder sensorgesteuert.

Zweiachsige Nachführungssysteme richten die Module zusätzlich auch noch in die richtige Himmelsrichtung aus. Dazu wird ein zweiter Verstellmotor eingesetzt.

Nachführungssysteme: Ertragsreich aber wartungsintensiv

Die Technik ist teuer, kompliziert und durchaus wartungsintensiv. Eigentlich kann sie nur für große Freianlagen empfohlen werden, da hier ihr Vorteil – Ertragssteigerungen von mehr als 30 Prozent – die genannten Nachteile überwiegen können.

Montagesystem für Schrägdächer

Montage einer Solaranlage © Jürgen Fälchle, stock.adobe.comSolarmodule können entweder auf dem Dach montiert werden oder ins Dach integriert werden. Bei der Indach-Montage übernehmen die Solarmodule die Aufgabe der Dachhaut. Diese Montageart wird hier nicht näher betrachtet.

Photovoltaikanlage: Aufdach- oder Indachmontage

Bei der Aufdach-Montage werden zunächst die Montagesysteme auf dem Dach montiert, auf diese kommen wiederum die Solarmodule. Dabei werden dann Schienen parallel oder kreuzförmig an sogenannten Dachhaken befestigt.

Dachhaken

Dachhaken © Skatzenberger, stock.adobe.comDiese Dachhaken werden an die Dachsparren geschraubt.

Anzahl und Art der Dachhaken richten sich nach der Belastung (Gewicht der Module, Belastung durch Wind oder Schnee) und der Form der Ziegel.

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Dachhaken sind für alle üblichen Standardziegelformen auf dem Markt. Von den Ziegeln, an denen die Dachhaken durchgeführt werden, werden Stücke abgesägt oder -geflext.

[/attention]Aufdach Montage: Die Dachhaken tragen die KonstruktionTipp: Bei der Montage darauf achten, dass die Ziegel nicht zu groß ausgeschnitten werden, damit das Dach dicht bleibt.

Auf die Dachhaken werden dann die Schienen montiert, an denen die Solarmodule befestigt werden. Die Dachhaken sollten höhenverstellbar sein, wenn das Dach Unebenheiten aufweist. Nur so kann der Abstand zum Dach richtig ausjustiert werden. Die Solarmodule müssen ja hinterher eine ebene Fläche ergeben.

Schienensysteme

Montage einer Solaranlage auf einem Hausdach © Marina Lohrbach, stock.adobe.comMontagesysteme sind üblicherweise aus Aluminium, um die Belastung des Daches nicht zu vergrößern.

Die Schienen, die die Module aufnehmen, werden entweder nur parallel oder als Kreuzschienen auf den Dachhaken befestigt. Die Module können dann entweder an die Schienen geklemmt werden (mit sogenannten Modulklemmen). Besondere Schienen erlauben aber auch, die Module einzulegen.

Manche Schienensysteme sind so aufgebaut, dass ein extra Kabelkanal enthalten ist, was auch die Verkabelung der Module vereinfacht.

Tipp: Modulhersteller geben Montagempfehlungen, die unbedingt berücksichtigt werden sollten, damit die Garantieansprüche bestehen bleiben.Montage einer Solaranlage: Eigenleistung möglich? Fragen Sie den Solateur

Источник: https://www.solaranlage-ratgeber.de/photovoltaik/photovoltaik-installation/photovoltaik-montage

Solarpanel fürs Boot – Komponenten, Funktionsweise, Größe, Typ und Montage

Wie wird eine Solaranlage montiert und aufgebaut?

Ob Weltumsegelung oder mehrmonatiger Blauwassertörn, wichtig für das Leben und Überleben an Bord ist die ausreichende und zuverlässige Stromversorgung. Die zahlreichen elektrischen Verbraucher wie beispielsweise Licht, Navigationsinstrumente, Kühlschrank, Bilgenpumpe oder Laptop bringen die Bordbatterien bei Langfahrten häufig an ihre Grenzen.

Es gibt verschiedene Lösungen, um den Strombedarf auf einer Fahrtenyacht zu decken. Fast immer kommt dabei auch eine Solaranlage zum Einsatz. Ist sie richtig dimensioniert, kann sie den kompletten Strombedarf decken und die Starter- und Verbraucherbatterie wie ein Generator laden.

Damit das alles so reibungslos klappt, wie es hier klingt, ist es wichtig zu verstehen, wie die einzelnen Komponenten einer Solaranlage funktionieren und wie der Strombedarf an Bord ermittelt wird. In diesem Beitrag möchte ich beides erläutern.

Eine Solaranlage besteht aus drei Komponenten: dem Solarmodul, dem Laderegler und den Batterien. Letztere sind in der Regel schon an Bord vorhanden.

Ein Solarmodul wandelt Licht in Strom um. Je stärker die einfallende Lichtintensität ist, desto größer ist der erzeugte Strom. Der vom Modul erzeugte Strom wird zum Laden der Batterien verwendet.

Dabei kann man sich eine Solaranlage wie ein normales Ladegerät vorstellen analog einer Lichtmaschine oder einem Generator.

Allerdings gibt es den genannten Unterschied, dass die Höhe des Ladestroms immer von der Lichtintensität abhängt.

Mit anderen Worten: Sobald Licht auf das Solarmodul fällt, wird Strom erzeugt und die Batterie permanent mit einem mehr oder weniger großen Ladestrom geladen.

Ein typisches Solarmodul, wie es auf Fahrtenyachten zum Einsatz kommt.

Zur Erhöhung des Ladestroms können mehrere Solarmodule – auch unterschiedlicher Größe – parallel geschaltet werden.

Zur Erhöhung der Ladespannung können mehrere Solarmodule – gleicher Größe – in Reihe geschaltet werden.

Der Laderegler

Der Laderegler wird zwischen dem Solarmodul/den Solarmodulen und der Batterie angeschlossen. Seine Aufgabe ist es, den Ladestrom zu regeln und die Batterie sicher vor einer Überladung oder einer zu tiefen Entladung zu schützen. Außerdem dient der Laderegler der Batteriepflege.

Der Laderegler regelt den Ladestrom und schützt die Batterie sicher vor einer Überladung oder einer zu tiefen Entladung.

Je nach Auau des Ladereglers können auch zwei getrennte Batteriesysteme an einem Laderegler angeschlossen werden. Auf den meisten Blauwasseryachten ist das die Grundanforderung, da es dort immer eine Starterbatterie für den Motor und eine Verbraucherbatterie (auch Bordnetzbatterie genannt) für die einzelnen Verbraucher an Bord der Yacht gibt.

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Wichtig zu verstehen ist, dass Solar-Laderegler die speziellen Eigenschaften von Solarmodulen ausnutzen und speziell dafür entwickelt wurden. Sie dürfen daher nicht als Laderegler für andere Stromquellen eingesetzt werden.

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Die folgende Skizze zeigt den Auau und den elektrischen Anschluss eines Solarsystems auf dem Boot:

Auau und elektrischer Anschluss eines Solarsystems an Bord einer Yacht

Wichtig: In der Literatur wird teilweise behauptet, dass man unter Umständen auf den Laderegler verzichten kann.

Ich persönlich halte dies nicht für sinnvoll und empfehle ausdrücklich die Verwendung eines Ladereglers.

Kommt es zu einer Überspannung, die ein Laderegler ausgeglichen hätte, ist der Schaden an der Batterie um ein Vielfaches höher als der Anschaffungspreis des Ladereglers.

Um eine zur Yacht und Anwendung passende Solaranlage zu planen, hat sich folgende Vorgehensweise bewährt: Im ersten Schritt wird der Bedarf ermittelt. Im zweiten Schritt wird abgeklärt, welche Leistung an welchem Standort denkbar ist, bevor im dritten und letzten Schritt der passende Modultyp ausgewählt wird. Nicht jedes Modul passt zu jedem Schiff.

Schritt 1: den Bedarf ermitteln

Um den Bedarf zu ermitteln, wird zunächst einmal der Ist-Zustandes des Bootes analysiert. Die erste Frage, die dabei im Raum steht, ist die Frage, wie groß die Versorger-Batteriebank ist. Die Größe – auch Kapazität genannt – wird in Amperestunden (Ah) angegeben.

Unter Batteriebank versteht man mehrere parallel miteinander verbundene Batterien bei einem System mit einer Spannung von 12 Volt. Wird das Bordnetz mit einer Spannung von 24 Volt betrieben, werden die Batterien in Reihe miteinander verbunden.

Wurde die Kapazität ermittelt, wird als nächstes analysiert, welche Verbraucher an dieser Batteriebank angeschlossen sind. Verbraucher mit einem hohen Energiebedarf sind beispielsweise der Kühlschrank, der Wassermacher oder der Autopilot und je nach System auch die Navigationsanlage (Plotter, AIS, Radar, GPS etc.).

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Auf Basis der Verbraucher wird eine sogenannte Energiebilanz erstellt. Dabei werden die verschiedenen Tagesbedarfe aller Verbraucher an Bord addiert, um den täglichen Energieverbrauch zu ermitteln.

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Beispiel für eine Energiebilanz an Bord einer Blauwasseryacht

Hilfreich bei der Erstellung der Energiebilanz ist ein Online-Bedarfsrechner oder diese Mustertabelle.

Der tägliche Verbrauch im vorstehenden Beispiel beträgt 35,4 Ah oder 424,5 Wh. Demnach müsste die Solaranlage so dimensioniert werden, dass sie diesen Tagesbedarf decken kann. Damit das gelingt, müssen neben dem ermittelten Stromverbrauch auch die Kapazität der Batterie und die Lichteinstrahlung in Abhängigkeit von Jahreszeit und Region bedacht werden.

Schritt 2: das Revier berücksichtigen

Entscheidend für die Leistungsausbeute eines Solarmoduls ist die Menge und Intensität des eintreffenden Lichtes.

Und diese wiederum hängen entscheidend davon ab, in welcher Region der Welt der Törn geplant ist.

Dazu ein Beispiel: In der folgenden Grafik wurde die Leistungsausbeute in Abhängigkeit zweier Segelreviere gegenübergestellt. Verglichen werden Palma de Mallorca (Mittelmeer) und Kopenhagen (Ostsee).

Leistungsausbeute Palma de Mallorca (Mittelmeer) und Kopenhagen (Ostsee) im Vergleich

Die Leistungsausbeute pro Tag an einem Standort kann bequem mit einem Online-Ertragsrechner ermittelt werden. Dabei wird für gewöhnlich eine horizontale Montage der Solarmodule ohne jegliche Teilabschattung als Basis genommen. Ein solcher Ertragsrechner ist beispielsweise hier zu finden.

Aus der Berechnung ergibt sich also, welchen Tagesertrag ein Solarsystem erzeugen wird. Der Bedarfsrechner sollte so aufgebaut sein, dass dabei berücksichtigt wird, dass an einigen Tagen die Sonne mehr und an anderen weniger scheint (Monatsmittelwert).

Der Wert für den Ertrag stellt dann einen für die Praxis verwertbaren Mittelwert dar. An besonders schönen Tagen wird mehr, bei Regenwetter weniger Strom erzeugt. Diese Schwankungen müssen von der Batterie überbrückt werden.

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Deshalb ist in Verbindung mit Solaranlagen immer eine ausreichend groß dimensionierte Batterie notwendig.

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Häufig ist es sinnvoller, die Batteriekapazität zu erweitern als die Solaranlage zu vergrößern, um die Schwankungen in der Einstrahlung besser ausgleichen zu können.

Schritt 3: den Modultyp und den Montageort auswählen

Bewährte Montageorte auf einem Segelboot

Übliche Montageplätze auf Fahrtenyachten sind (siehe vorstehende Grafik):1. Die feste Montage an Deck oder auf einem Hardtop durch Verkleben oder Verschrauben.2. Die Befestigung auf dem Bimini, der Sprayhood oder auf dem Geräteträger.

3. Die mobile Anwendung an Deck – beispielsweise das Auslegen oder die Befestigung mit Tauen oder Tampen. In dem Fall erfolgt der Anschluss dann über eine 12-Volt-Steckdose ohne eine zusätzliche elektrische Montage.

Beispiel für die Decksmontage

Grundsätzlich kann ein Solarsystem auch aus einem Mix dieser drei Arten bestehen. An Bord der Yacht wäre dann ein Teil der Module fest an Deck montiert zur dauerhaften Ladung der Batterien. Zusätzlich könnten beim Aufenthalt an Bord, Module auf Bimini und/oder Sprayhood aufgeclipst werden und/oder mobile Solarmodule auf dem Deck ausgelegt oder mit Tauen befestigt werden.

Beispiel für die Befestigung auf dem Bimini

Der Vorteil einer Montage auf dem Bimini ist eine deutlich geringere Abschattung als bei der Decksmontage.

Beispiel für die Befestigung auf dem Hardtop

Bei der mobilen Verwendung an Deck erfolgt die Befestigung normalerweise mit Tauen und Tampen. Der Vorteil der mobilen Verwendung ist eine perfekte Ausrichtung zur Sonne – auch bei niedrigem Sonnenstand.

Es gibt hierbei Module am Markt, die den Laderegler bereits enthalten und daher nur noch mittels eines Steckers über eine Steckdose mit dem Bordnetz verbunden werden müssen. Sobald sie eingesteckt wurden, beginnen sie die Batterie zu laden. Das sind sogenannte Plug-&-Play-Module. Einfacher geht es nicht.

Beispiele für die mobile Benutzung der Module an Bord

Um die optimale Leistungsabgabe zu erzielen, sollten Montageflächen für die Solarmodule ausgewählt werden, die möglichst selten abgeschattet werden. Auf keinen Fall sollten die Module unterhalb von Reling, Handlauf, Antennenhalterungen, Leinen und ähnlichem montiert werden, da je nach Art des Schattens erhebliche Leistungseinbußen entstehen können.

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Dazu sei erklärt, dass ein Solarmodul aus mehreren Solarzellen besteht, die in Reihe verschaltet sind. Kommt es zu einer Verschattung einer einzelnen Zelle des Moduls oder eines Teilbereiches verändert sich die Leistungsabgabe des Solarmoduls sehr stark. Das gesamte Modul ist immer nur so leistungsstark wie die am schwächsten beleuchtete Solarzelle.

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Dieser Effekt betrifft Solarmodule aller Hersteller, unabhängig ob Mono- oder Multikristallzellen verbaut sind. Auch Bypass-Dioden können diesen Effekt nicht verhindern. Die folgende Grafik zeigt den Leistungsabfall bei diversen Abschattungen.

Beispiele für die Auswirkung der Verschattung eines Solarmoduls

Um die optimale Leistung aus einem Solarmodul herauszuholen, müsste die Sonne immer im rechten Winkel auf das Modul einfallen und auf alle Zellen des Moduls im gleichen Winkel treffen.

Natürlich kann man sich auf einem Boot alle erdenklichen Mechanismen einfallen lassen, um das Modul nach der Sonne zu führen. In der Praxis wird man diesen Aufwand wohl kaum betreiben wollen und können. Daher montieren die meisten Eigner die Solarmodule auf ebenen Flächen und nehmen den Leistungsverlust in Kauf.

Wichtig ist, dabei zu beachten, dass die Module bei der Montage nicht zu stark gekrümmt werden, damit alle Zellen des Moduls im gleichen Einfallswinkel von der Sonne beschienen werden. Ein um den Großbaum gewickeltes Solarmodul kann kaum Leistung erzeugen, wie die folgende Grafik zeigt.

Beispiele für die Auswirkung des Einfallswinkels

Für Blauwassersegler ist ein Solarmodul eine ideale Ergänzung zum bestehenden Energiemanagement an Bord. Die Solaranlage erzeugt Strom ohne Abgase und ohne laufenden Motor.

Das bedeutet im Umkehrschluss: mehr genussvolles Ankern in stillen Buchten und weniger kostspielige Aufenthalte in teuren Marinas.

Mehr noch: Solarstrom bedeutet Unabhängigkeit – insbesondere bei einer Langfahrt oder Weltumsegelung.

Weitere Infos zum Thema gibt es unter: www.sunware.de

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Источник: https://www.blauwasser.de/solarpanel-fuers-boot

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