PV-Netzanschluss :
Bei einem netzgekoppelten PV-Anlage handelt es sich um ein System, bei dem die Photovoltaikmodule oder -felder über eine Wechselrichtereinheit mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden sind. Dadurch können sie parallel zum Stromnetz betrieben werden. In unserem vorherigen Tutorial haben wir besprochen, wie ein eigenständiges PV-System Solarbatterien verwendet, um Sonnenenergie zu speichern und ein unabhängiges Solarsystem zu betreiben. Dieses System funktioniert jedoch nur, wenn tagsüber genügend Sonneneinstrahlung vorhanden ist, um die Batterien für den nächtlichen Verbrauch aufzuladen.
Eigenständige Solarsysteme sind feste oder tragbare Solar-PV-Systeme, die normalerweise in abgelegenen oder ländlichen Gebieten eingesetzt werden und nicht an das lokale Stromnetz angeschlossen sind. Das bedeutet, dass die Elektrogeräte weit von der nächsten Stromquelle entfernt sind oder dass die Kosten für die Verlängerung des Stromnetzes sehr hoch wären.
In den letzten Jahren ist jedoch die Anzahl der solarbetriebenen Haushalte, die an das örtliche Stromnetz angeschlossen sind, dramatisch gestiegen. Diese netzgekoppelten PV-Systeme verfügen über Solarmodule, die tagsüber einen Teil oder sogar den Großteil ihres Strombedarfs decken. Nachts sind sie jedoch weiterhin an das Stromnetz angeschlossen. Besonders in den langen, heißen Sommermonaten produzieren solarbetriebene PV-Anlagen manchmal mehr Strom, als tatsächlich benötigt wird. Dieser überschüssige Strom wird entweder in Batterien gespeichert oder, wie bei den meisten netzgekoppelten PV-Systemen, direkt ins Stromnetz eingespeist.
Häuser und Gebäude mit einer netzgekoppelten PV-Anlage können also einen Teil oder sogar den gesamten Energiebedarf mit Solarenergie decken und dennoch nachts oder an bewölkten, trüben und regnerischen Tagen Strom aus dem normalen Stromnetz beziehen, um das Beste aus beiden Welten zu nutzen. Der Strom fließt je nach Sonneneinstrahlung und tatsächlichem Bedarf zwischen dem Stromnetz und der PV-Anlage hin und her.
Der Hauptvorteil eines netzgekoppelten PV-Systems besteht in seiner Einfachheit, den niedrigen Betriebs- und Wartungskosten sowie den reduzierten Stromrechnungen. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass genügend Solarmodule installiert werden müssen, um die erforderliche Menge an überschüssigem Strom zu erzeugen. Da netzgekoppelte Systeme ihren überschüssigen Strom direkt ins Netz einspeisen, sind teure Backup-Batterien nicht erforderlich und können bei den meisten Designs weggelassen werden. Da diese Art von PV-Anlage dauerhaft ans Stromnetz angeschlossen ist, sind keine Berechnungen zum Energieverbrauch oder zur Größe der Solarmodule erforderlich. Es gibt eine große Auswahl an Optionen, von kleinen Dachanlagen mit einer Kapazität von nur 1,0 kWh bis hin zu großen Bodenanlagen, die praktisch Ihre gesamte Stromrechnung eliminieren können.
Netzmessung
Durch die Verknüpfung von Solarmodulen zu größeren Arrays für den direkten Anschluss an das örtliche Stromnetz können Sie einen der vorteilhaftesten Aspekte der eigenen Stromerzeugung nutzen: Net Metering oder Net Billing. Wenn an einem sonnigen Tag mehr Strom von Ihrer Solar-PV-Anlage erzeugt wird, als Sie nutzen oder verbrauchen, wird dieser überschüssige Solarstrom zurück in das öffentliche Stromnetz eingespeist, wodurch Ihr Stromzähler rückwärts gedreht wird. In diesem Fall erhalten Sie normalerweise vom örtlichen Energieversorger eine Gutschrift für die von Ihrer netzgekoppelten PV-Anlage erzeugten Strommengen.
Wenn Sie im Abrechnungszeitraum mehr elektrische Energie verbrauchen oder verbrauchen, als Sie erzeugen, wird Ihnen wie gewohnt die „Nettomenge“ des verbrauchten Stroms in Rechnung gestellt. Wenn Sie jedoch mehr Solarenergie erzeugen, als Sie verbrauchen, wird Ihnen die „Nettomenge“ des erzeugten Stroms gutgeschrieben, was entweder eine Reduzierung Ihrer monatlichen Stromrechnung oder eine positive Rückzahlung direkt an Sie oder den Kontoinhaber sein kann.
Wenn Ihr örtliches Elektrizitätsunternehmen bei der Installation einer PV-Anlage eine Netzmessung anbietet, müssen Sie möglicherweise einen neuen zweiten Stromzähler installieren, anstatt einen einzelnen Stromzähler zu verwenden, der in beide Richtungen dreht. Dieser neue Zähler ermöglicht die Messung des Nettoenergieverbrauchs sowohl am Eingang als auch am Ausgang des Systems und würde zur Reduzierung Ihrer Stromrechnung beitragen. Allerdings hat jedes Energieversorgungsunternehmen seine eigenen Richtlinien bezüglich des Rückkaufs der von Ihrem eigenen kleinen Solarkraftwerk erzeugten Energie.
Während Net Metering die ideale Möglichkeit ist, Ihren durch Solarenergie erzeugten überschüssigen Strom weiterzuverkaufen, kaufen einige Unternehmen Energie zu einem niedrigeren Großhandelspreis zurück als den Strom, den Sie vom gleichen Energieversorger verbrauchen. Das bedeutet, dass Sie möglicherweise mehr Solarstrom erzeugen müssen, als Sie normalerweise verbrauchen würden, um die Gewinnschwelle zu erreichen.”
Vereinfachtes netzgekoppeltes PV-Anlage
Netzgekoppelte PV-Anlagen sind immer mit dem öffentlichen Stromnetz über einen geeigneten Wechselrichter verbunden, da ein Photovoltaik-Panel oder -Array (mehrere PV-Panels) ausschließlich Gleichstrom liefert. Zusätzlich zu den Solarmodulen sind die ergänzenden Komponenten, die eine netzgekoppelte PV-Anlage im Vergleich zu einer eigenständigen PV-Anlage ausmachen, wie folgt:
Wechselrichter – Der Wechselrichter ist das Schlüsselelement eines jeden netzgekoppelten Systems. Er entzieht der PV-Anlage so viel Gleichstrom (DC) wie möglich und wandelt ihn in sauberen Wechselstrom (AC) um, der die richtige Spannung und Frequenz für die Einspeisung ins Netz oder die Versorgung von Haushaltsverbrauchern hat.
Es ist entscheidend, den Wechselrichter mit der bestmöglichen Qualität innerhalb des festgelegten Budgets zu wählen, da die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl des netzgekoppelten Wechselrichters die maximale Hoch- und Niederspannungsleistung sind, die er verarbeiten kann, sowie seine Effizienz bei der Umwandlung von Solarstrom in Wechselstrom.
Stromzähler – Der Stromzähler, auch als Kilowattstundenzähler (kWh) bekannt, zeichnet den Stromfluss zum und vom Netz auf. Es können zwei kWh-Zähler verwendet werden, wobei einer den verbrauchten Strom erfasst und der andere den ins Netz eingespeisten Solarstrom registriert.
Ein einzelner bidirektionaler kWh-Zähler kann auch verwendet werden, um die Nettostrommenge, die aus dem Netz bezogen wird, anzuzeigen. Eine netzgekoppelte PV-Anlage verlangsamt oder stoppt die Drehung der Aluminiumscheibe im Stromzähler und kann dazu führen, dass sie sich rückwärts dreht. Dies wird im Allgemeinen als Net Metering bezeichnet.
AC-Leistungsschalterfeld und Sicherungen – Das Leistungsschalterfeld oder der Sicherungskasten entspricht dem üblichen Typ eines Sicherungskastens, der in Haushaltsstromversorgungen und -installationen verwendet wird. Zusätzlich sind jedoch zusätzliche Leistungsschalter für Wechselrichter- und/oder Filteranschlüsse erforderlich.
Sicherheitsschalter und Verkabelung – Eine Photovoltaikanlage erzeugt bei Sonnenlicht stets einen Spannungsausgang. Daher muss es möglich sein, sie für Wartungs- oder Testzwecke vom Wechselrichter zu trennen. Trennschalter, die für die maximale Gleichspannung und den maximalen Gleichstrom des Array und des Wechselrichters ausgelegt sind, müssen separat bereitgestellt werden und leicht zugänglich sein, um das System zu trennen.
Weitere Sicherheitsmaßnahmen, die vom Elektrizitätsunternehmen gefordert werden können, umfassen Erdung und Sicherungen. Darüber hinaus müssen die elektrischen Kabel, die zur Verbindung der verschiedenen Komponenten verwendet werden, die richtige Nennleistung und Größe aufweisen.
Das Stromnetz – Schließlich muss auch das Stromnetz selbst angeschlossen sein, da es ohne das öffentliche Stromnetz keine netzgekoppelte PV-Anlage gibt.
Ein netzgekoppeltes System ohne Batterien ist die einfachste und kostengünstigste verfügbare Solarstromanlage. Da Batterien nicht aufgeladen und gewartet werden müssen, sind sie auch effizienter. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass ein netzgekoppeltes Solarstromsystem im Gegensatz zu einem eigenständigen System keine unabhängige Stromquelle darstellt. Bei Unterbrechungen in der Netzversorgung kann es trotz Sonnenschein zu einem Ausfall der Beleuchtung kommen. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, eine Form der kurzfristigen Energiespeicherung in das Design zu integrieren.
Netzverbundenes System mit Batterien
Eine kleine Photovoltaik-Solaranlage mit Speicherbatterien arbeitet auch mit dem örtlichen Stromversorger zusammen. Die Batterie deckt den kurzfristigen Spitzenbedarf ab, ohne auf das Netz zuzugreifen und zusätzliche Kosten zu verursachen. In netzgekoppelten PV-Systemen können Batterien als Kurzzeitspeicher für wenige Stunden oder Tage zur Überbrückung von Schlechtwetterperioden und als Langzeitspeicher über mehrere Wochen zur Ausgleichung saisonaler Schwankungen der Sonneneinstrahlung zwischen Sommer und Winter genutzt werden. Der Einbau von Batterien in ein netzgekoppeltes System erfordert mehr Komponenten, ist teurer und verringert die Gesamteffizienz des Systems. Dennoch kann es für viele Hausbesitzer in abgelegenen Gebieten, die regelmäßig Stromausfälle bei schlechtem Wetter erleben oder kritische Stromlasten haben, die nicht unterbrochen werden können, ein großer Vorteil sein, eine Art Backup-Energiespeicher in ihrem netzgekoppelten System zu besitzen.
Netzgekoppeltes PV-Anlage mit Batteriespeicher
Aus der Vogelperspektive betrachtet, ist eine PV-Anlage mit Batteriespeicher im Grunde genommen dasselbe wie eine herkömmliche netzgekoppelte PV-Anlage, jedoch mit zusätzlichen Batterien und einem Laderegler. Der Batterieladeregler entscheidet, ob der von den Solarmodulen erzeugte Strom für den Eigenverbrauch im Haushalt, zum Betrieb von Niederspannungsgeräten und zur Beleuchtung verwendet wird oder ob er die Tiefzyklus-Backup-Batterien für später auflädt.
Der Gleichstrom, der den Regler verlässt, fließt durch den Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter und wird in verwendbaren Strom umgewandelt, der von herkömmlichen Haushaltsgeräten genutzt werden kann. Überschüssiger Strom, der nicht im Haushalt verbraucht wird, kann ins Netz des Elektrizitätsunternehmens eingespeist werden. Es ist besser, Beleuchtung und Geräte zunächst direkt über Gleichstrom von Ihrer Solaranlage zu betreiben, bevor der Strom durch den Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Dies gewährleistet maximale Effizienz.
Das Leben mit einer netzgekoppelten Solar-PV-Anlage unterscheidet sich nicht wesentlich von einem Haushalt mit herkömmlichem Netzstrom, außer dass ein Teil oder der gesamte verbrauchte Strom von der Sonne stammt. PV-Solaranlagen, die für den Netzbetrieb konzipiert sind, können in der Regel mindestens die Hälfte des Strombedarfs eines Hausbesitzers abdecken. Eine Photovoltaik-Solaranlage, die groß genug wäre, um den gesamten Strombedarf eines Hauses zu decken, wäre aufgrund ihres Platzbedarfs extrem teuer. Daher erzeugt ein netzgekoppeltes System nur teilweise den benötigten Strom, während der Rest vom Stromversorger bereitgestellt wird.
Der Vorteil eines netzgekoppelten PV-Systems, egal ob mit oder ohne Speicherbatterien, besteht darin, dass es an sonnigen Tagen genutzt werden kann, wenn die Photovoltaikanlage viel Strom produziert und der Stromverbrauch im Haus gering ist, zum Beispiel wenn niemand zu Hause ist. Selbst wenn Ihr Zuhause den ganzen Tag Strom benötigt, wird Ihre Solaranlage weiterhin Strom erzeugen. Der überschüssige Strom wird nicht verschwendet, sondern ins Netz eingespeist und von Ihren Nachbarn genutzt. Dadurch erhalten Sie Geld durch Ihre “Net-Metering”-Vereinbarung, während Ihre Nachbarn unbewusst saubere, erneuerbare Energie nutzen.
Im nächsten Tutorial zum Thema “Solarenergie” werden wir sehen, wie ein Solarwechselrichter verwendet werden kann, um die Gleichspannung und den Gleichstrom eines typischen Solarmoduls in eine Wechselspannung umzuwandeln, die direkt ins Stromnetz eingespeist werden kann.
Wir hoffen, dass Sie von diesem Tutorial zum netzgekoppelten PV-System profitiert und wertvolle Informationen erhalten haben. Jetzt würden wir gerne Ihre Gedanken und Erfahrungen hören und sie mit vielen anderen teilen. Ihre Kommentare sind immer willkommen! Hinterlassen Sie sie einfach im folgenden Abschnitt.
