Wie produziert eine Photovoltaikanlage Strom?
Eine Photovoltaikanlage ist eine spezielle elektrische Anlage, die Energie aus einer erneuerbaren und unerschöpflichen Quelle produziert: der Sonne. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Photovoltaikanlagen:
Netzgekoppelte Systeme sind wie ein freundlicher Nachbar, der sich nahtlos in die herkömmlichen privaten und industriellen Stromsysteme einfügt. Sie sind flexible Helfer, die je nach Bedarf entweder eigenständig oder in Kombination mit dem Stromnetz den Energiebedarf des Endverbrauchers decken können.
Inselsysteme sind speziell entworfen, um mithilfe eines Batteriesystems die “Betriebskontinuität” zu sichern. Das bedeutet, dass sie auch nachts oder bei unzureichendem Sonnenlicht weiterhin eine zuverlässige Stromversorgung gewährleisten.
Wie produziert eine Photovoltaikanlage Strom?
Ein Photovoltaikmodul (PV), oft auch als Solarmodul bezeichnet, beinhaltet PV-Zellen, die Sonnenlicht absorbieren und es in elektrische Energie umwandeln. Diese Zellen bestehen aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium und sind zu einem Modul zusammengeschaltet. In der Regel besteht ein typisches Solarmodul auf dem Dach aus etwa 30 dieser Module. Wenn das Halbleitermaterial in den Photovoltaikmodulen das Sonnenlicht einfängt, werden die Elektronen, die die Grundlage für Elektrizität bilden, aus ihrer Ruheposition verdrängt und können nun durch den Halbleiter fließen.
Diese verschobenen Elektronen, von denen jedes eine negative Ladung trägt, bewegen sich durch die Zelle zur Vorderseite und erzeugen dabei ein elektrisches Ungleichgewicht zwischen Vorder- und Rückseite. Photovoltaikzellen erzeugen Strom, weil dieses Ungleichgewicht ein elektrisches Potenzial erzeugt, vergleichbar mit den Pole einer Batterie, also einem Minuspol und einem Pluspol. Der erzeugte Strom wird dann über Leitungen gesammelt und kann entweder sofort genutzt oder in einer Batterie des Photovoltaiksystems gespeichert werden. Es ist wichtig zu beachten, dass Solarzellen nicht ausschließlich bei sonnigem Wetter funktionieren. An bewölkten Tagen erzeugen sie jedoch weniger Strom im Vergleich zu sonnigen Tagen.
Aus welchen Komponenten besteht eine Solar-PV-Anlage?
Die Hauptkomponenten einer Photovoltaikanlage sind:
Photovoltaikmodule: Eine Photovoltaikanlage nutzt spezielle Bauteile, die als Photovoltaikmodule bezeichnet werden, um die von der Sonne ausgestrahlte Energie zu erfassen und bei Sonneneinstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln.
Modulhalterungen: Diese Strukturen tragen die Module, indem sie sie auf dem Dach befestigen. Bei Flachdächern existieren zudem Tragkonstruktionen, die die Ausrichtung der Paneele anpassen können, um ihre Ausrichtung zur optimalen Sonneneinstrahlung zu verändern.
Wechselrichter: Dies sind elektronische Geräte, die den von den Modulen erzeugten Gleichstrom (DC) in den Wechselstrom (AC) umwandeln, der von privaten oder industriellen Verbrauchern genutzt wird. Wechselrichter sind mit Schutzmechanismen ausgestattet, um im Falle eines Stromausfalls oder Netzstörungen eine Abschaltung zu gewährleisten und die Anlagensicherheit zu erhöhen.
Elektrische Verkabelung: Diese Kabel transportieren die erzeugte Energie vom System zu den Verbrauchern.
Darüber hinaus sind Photovoltaikanlagen mit weiteren Komponenten ausgestattet, die zur Verbesserung ihrer Effizienz beitragen. Diese Komponenten sind vielfältig und umfassen:
Überwachungssysteme: Diese ermöglichen die Fernüberwachung der Photovoltaikanlagen, die Überwachung der Energieproduktion und des Energieverbrauchs sowie die Statusüberwachung der Wechselrichter.
Energiespeicher: Hierbei handelt es sich um innovative Systeme, die es den Nutzern ermöglichen, die Effizienz ihrer Solar-PV-Anlagen zu steigern. Sie ermöglichen die Speicherung der tagsüber erzeugten Energie für den späteren Gebrauch, wenn die Anlage keine Energie produziert. Auf diese Weise können die Benutzer den von ihrer Photovoltaikanlage erzeugten Strom optimal nutzen, ohne ihr Verbrauchsverhalten ändern zu müssen.
Photovoltaik-Solaranlagen: Was ist der Unterschied zwischen einer Industrie- und einer Wohnanlage?
Industrielle und private Solarmodule für Unternehmen und Privathaushalte nutzen die gleiche Technologie. Dennoch gibt es einige wesentliche Unterschiede.
Unterschiede zwischen privaten und industriellen Solarmodulen
Größe: Ein Sonnenkollektor für Privathaushalte ist normalerweise kleiner und erzeugt weniger Strom, da er weniger Menschen versorgt. Ein durchschnittliches Privathaus-Panel besteht aus 72 Zellen, während ein gewerbliches Panel breiter ist und 96 Zellen hat. Der Preis eines Panels wird basierend auf der erzeugten Strommenge berechnet und nicht nach Größe. Daher kostet eine 10-kWh-Anlage für ein Eigenheim genauso viel wie eine Anlage mit derselben Leistung für ein Unternehmen.
Effizienz: Aufgrund ihrer größeren Größe erzeugen industrielle Solarmodule effizienter Energie als ihre privaten Pendants. Gewerbliche Solarmodule haben einen Wirkungsgrad von 20 % und sind somit etwa 2 % effizienter als private Solarmodule.
Installation: Die Installation von industriellen Solarmodulen dauert aufgrund ihrer größeren Komplexität in der Regel länger, etwa eine Woche bis zu einem Monat. Die Installation von Solarmodulen für Privathaushalte hingegen dauert normalerweise ein bis zwei Tage.
Farbe: Heutzutage gibt es Sonnenkollektoren in vielen verschiedenen Farben. Allerdings sind nicht alle Farben so effizient wie das Standard-Blau und Schwarz. Im Allgemeinen sind industrielle Solarpanelsysteme schwarz mit einer weißen Rückseite, während Privatkunden sich für schwarze Panels auf schwarzer Rückseite entscheiden.
Jeder Solarkunde hat seine eigenen Bedürfnisse, und es ist wichtig, die Unterschiede zwischen privaten und industriellen Solarmodulen zu berücksichtigen, um die beste Lösung für den individuellen Energiebedarf zu finden.
