Was ist Photovoltaik und wie funktioniert es?

Photovoltaik ist die Technologie zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mithilfe des photovoltaischen Effekts. Hauptbestandteil sind Photovoltaikmodule, die aus Solarzellen aus Halbleitern bestehen, in der Regel aus Silizium. Wenn Sonnenlicht auf die Module trifft, lösen Photonen (Lichtteilchen) Elektronen aus, was Gleichstrom (DC) erzeugt.

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Der photovoltaische Effekt Zentrales Element der Anlage sind Photovoltaikmodule, die aus Solarzellen bestehen. Wenn Sonnenlicht auf die Zellen trifft, regen Photonen Elektronen im Halbleitermaterial an und erzeugen Gleichstrom. Dieser Strom wird dann durch Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt, der in häuslichen Stromnetzen verwendet werden kann.

Bestandteile einer Photovoltaikanlage

1. Photovoltaikmodule: Hauptkomponente zur Energieerzeugung. Sie bestehen aus Solarzellen, die seriell und parallel verbunden sind, um die Effizienz der Energieproduktion zu erhöhen.
2. Wechselrichter: Wandelt Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der in häuslichen Stromnetzen verwendet wird.
3. Zweirichtungszähler: Misst die von der Anlage erzeugte und von der Netzversorgung bezogene Energiemenge, um den Energieverbrauch und die Energieproduktion auszugleichen.
4. Montagesystem: Sorgt für sichere und stabile Befestigung der Module auf dem Dach oder Boden, angepasst an spezifische lokale Bedingungen.
5. Verkabelung und Sicherheitsvorkehrungen: Verantwortlich für die sichere Verbindung aller Anlagenkomponenten, um eine effiziente Energieübertragung zu gewährleisten.
6. Energiespeichersystem (zusätzlich): Besteht aus Batterien, die überschüssig produzierte Energie speichern.
7. Wallbox (zusätzlich): Ladestation für Elektrofahrzeuge.

Arten von Photovoltaikzellen Es gibt mehrere Arten von Photovoltaikzellen mit unterschiedlichen Materialien und Eigenschaften:

• Monokristallines Silizium: Zellen aus einem einzigen Siliziumkristall, gekennzeichnet durch hohe Effizienz (15-20%) und Langlebigkeit. Sie sind relativ teuer, bieten aber die beste Leistung.
• Polykristallines Silizium: Bestehen aus vielen Siliziumkristallen, haben eine etwas geringere Effizienz (13-16%), sind jedoch kostengünstiger in der Produktion und immer noch effektiv für Großinstallationen.
• Dünnschichtzellen: Hergestellt aus verschiedenen Materialien wie Cadmiumtellurid oder amorphem Silizium. Sie zeichnen sich durch niedrigere Effizienz (7-13%) aus, sind aber flexibler und leichter, was ihre Anwendung in verschiedenen Umgebungen ermöglicht, z. B. auf elastischen Oberflächen.

Arten von Photovoltaikanlagen Inselanlagen (Off-Grid):

• Vollständig unabhängig vom öffentlichen Stromnetz.
• Verwenden Batterien zur Speicherung von Energie für Perioden ohne Sonnenlicht.
• Ideal für Orte ohne Zugang zum öffentlichen Netz oder bei prohibitiv hohen Anschlusskosten.

Netzgekoppelte Anlagen (On-Grid):

• Verbunden mit dem öffentlichen Stromnetz.
• Überschüssige Energie wird ins Netz eingespeist, und Energie wird bei Bedarf aus dem Netz bezogen.

Hybride Photovoltaikanlagen:

• Kombinieren Merkmale von netzgekoppelten und Inselanlagen.
• Verfügen über Energiespeicher, was Unabhängigkeit und Stabilität bei Netzstörungen gewährleistet.

Was ist ein Wechselrichter?

Wechselrichter Ein Wechselrichter (Inverter) ist in einer Photovoltaikanlage ein elektronisches Gerät, das den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt, der in häuslichen Stromnetzen verwendet wird. Er ist eine unverzichtbare Komponente des PV-Systems, da die meisten Geräte und Stromnetze Wechselstrom zur Stromversorgung nutzen.

• Umwandlung von Strom: Der Wechselrichter wandelt den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der in Haushalten und Gewerbegebäuden verwendet wird.
• Überwachung und Steuerung: Fortschrittliche Wechselrichter verfügen über integrierte Überwachungsfunktionen, die die Leistung der Anlage überwachen und Probleme diagnostizieren können.
• Schutz: Wechselrichter bieten Schutz vor Überspannungen und Überlastungen, was für die Sicherheit der gesamten Anlage entscheidend ist.

Was ist ein Speichersystem?

Ein Speichersystem besteht aus Batterien, die überschüssige produzierte Energie speichern. Dies ermöglicht die Nutzung von Solarenergie auch nachts oder bei schlechtem Wetter und erhöht die Energienutzungsunabhängigkeit.

Wie funktioniert ein Speichersystem?

• Aufladen der Batterien: Überschüssige Energie, die von Photovoltaikmodulen erzeugt wird, wird in den Batterien gespeichert.
• Nutzung der gespeicherten Energie: Die Energie wird aus den Batterien freigesetzt, wenn der Energiebedarf höher ist als die aktuelle Produktion der Module.
• Energiemanagement: Intelligente Managementsysteme optimieren die Nutzung der gespeicherten Energie und minimieren den Verbrauch von Netzstrom.

Vorteile eines Speichersystems:

• Energienutzungsunabhängigkeit: Steigert die Unabhängigkeit von Energieversorgern und gewährleistet die kontinuierliche Stromversorgung auch bei Netzausfällen.
• Kosteneinsparung: Ermöglicht die Nutzung günstigerer Energie während des Tages und reduziert die Kosten für den Netzstrombezug.
• Nachhaltige Entwicklung: Die Speicherung von Energie unterstützt die bessere Nutzung erneuerbarer Energiequellen.

Schlüssel zur Elektromobilität Was ist eine Wallbox?

Eine Wallbox ist eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, die schnelles und sicheres Laden ermöglicht. Sie kann an eine Photovoltaikanlage angeschlossen werden und nutzt Solarenergie zum Laden der Fahrzeuge.

Wie funktioniert eine Wallbox?

• Stromversorgung und Anschluss: Sie wird mit Strom aus dem Haushaltsnetz oder der Photovoltaikanlage versorgt und erfordert eine professionelle elektrische Installation.
• Sicherheit: Ausgestattet mit Sicherheitsvorkehrungen, gewährleistet sie sicheres Laden von Elektrofahrzeugen.
• Steuerung und Überwachung: Kann über eine mobile App gesteuert werden, was dem Benutzer ermöglicht, den Energieverbrauch zu überwachen und das Laden zu planen.

Berechnung der optimalen Leistung der PV-Anlage

Es wird angenommen, dass die Größe der Anlage für Haushalte so gewählt werden sollte, dass die über das Jahr produzierte Energie das gesamte jährliche Verbrauch nicht überschreitet. Diese Leistungsauswahl ermöglicht eine Bilanzierung des Teils der Energie, der im Rahmen des Einspeisesystems im Netz verbleibt, und vermeidet gleichzeitig eine übermäßige Energieproduktion im Vergleich zu Ihrem Bedarf. Beispiel:

Jörg und seine Familie leben in einem Einfamilienhaus. Ihr jährlicher Energieverbrauch beträgt etwa 3200 kWh. Jörg plant in den nächsten Jahren keine wesentlichen Änderungen, die diesen Verbrauch signifikant erhöhen würden. Welche PV-Anlage sollten sie in Betracht ziehen? Optimale Leistung = 3200 kWh / 1000 × 1,1 = 3,52 kWp

Für diese Familie wäre eine Installation mit einer Leistung von etwa 3,5 kWp optimal.

Auf unserer Webseite www.panamsolar.de/photovoltaik finden Sie einen kostenlosen Rechner zur Berechnung der ungefähren Leistung einer Solaranlage.

Zusätzliche Faktoren zur Leistungsauswahl

• Geografische Lage: Der Standort der Anlage ist entscheidend für die Menge an verfügbarem Sonnenlicht.
• Neigungswinkel und Ausrichtung der Module: Der optimale Neigungswinkel und die Ausrichtung der Module nach Himmelsrichtungen (Süden, Südosten, Südwesten) beeinflussen die Menge der erzeugten Energie.
• Effizienz der Module und Invertertechnologie: Die Effizienz der Photovoltaikmodule sowie die Qualität und Effizienz des Wechselrichters haben direkten Einfluss auf die Gesamteffizienz des Systems.
• Budget und geplante Einsparungen: Die Berücksichtigung des anfänglichen Investitionsbudgets und der geplanten Einsparungen bei Stromrechnungen ermöglicht die Auswahl der optimalen Leistung der Anlage, die die Investitionskosten innerhalb einer bestimmten Zeit ausgleichen kann.

Effizienz des Photovoltaiksystems Faktoren, die die Effizienz beeinflussen

1. Effizienz der Photovoltaikmodule: Je höher die Effizienz der Zellen ist, desto mehr Energie kann bei gleicher Panelfläche produziert werden.
2. Neigungswinkel und Ausrichtung der Module: Die optimale Ausrichtung der Module in Bezug auf die Himmelsrichtungen und der geeignete Neigungswinkel gewährleisten maximale Sonneneinstrahlung und höhere Effizienz.
3. Qualität und Effizienz des Wechselrichters: Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, daher beeinflussen seine Qualität und Effizienz direkt die Gesamteffizienz des Systems.
4. Optimierung des Energieverbrauchs: Intelligente Energiemanagementsysteme können den Energieverbrauch optimieren und die Energie speichern, was die Gesamteffizienz des Systems erhöht.

Wer entwirft eine Solaranlage?

Solaranlagen werden von entsprechend geschulten und erfahrenen Fachleuten entworfen, die über das notwendige Wissen verfügen, um die Komponenten richtig auszuwählen und ein effizientes Photovoltaiksystem zu entwerfen. Unser Unternehmen nutzt zur Planung von Solaranlagen fortschrittliche PV SOL Software (siehe unten stehende Bilder). Professionelles Design von Solaranlagen Jedes Unternehmen, das die Installation von Solaranlagen durchführt, sollte dem Immobilienbesitzer ein professionelles Design zur Verfügung stellen, das Folgendes umfasst:

1. Standortanalyse: Detaillierte Analyse der lokalen Bedingungen wie Sonneneinstrahlung, Dachneigung und Sonneneinstrahlung, um die Leistung der Anlage zu maximieren.
2. Auswahl der Photovoltaikmodule: Auswahl der geeigneten Photovoltaikmodule unter Berücksichtigung ihres Typs (monokristallin, polykristallin, Dünnschicht) und ihrer Effizienz, um eine optimale Energieerzeugung zu gewährleisten.
3. Konfiguration des PV-Systems: Optimierung des Layouts der Photovoltaikmodule, einschließlich serieller und paralleler Verbindungen, um die Leistung und Sicherheit des Systems zu maximieren.
4. Wechselrichterdesign: Auswahl des geeigneten Wechselrichters, der Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) gemäß den lokalen elektrischen Normen umwandelt.
5. Leistungssimulation: Simulation der Leistung der Anlage unter verschiedenen Wetterbedingungen und zu verschiedenen Jahreszeiten mit der PV SOL Software, um eine genaue Schätzung der Energieerzeugung zu ermöglichen.
6. Kosten- und Investitionsrendite-Schätzung: Berechnung der ungefähren Installationskosten und der geschätzten Amortisationszeit (ROI), um dem Immobilienbesitzer die Bewertung der Rentabilität des Projekts zu ermöglichen.
7. Projektunterlagen: Erstellung umfassender Projektunterlagen, die für Baugenehmigungen und die Beantragung von Zuschüssen oder Steuervergünstigungen erforderlich sein können.

Bereit für ein kostenloses Solaranlagenprojekt für Ihr Zuhause?

Wenn Sie ein kostenloses Solaranlagenprojekt erhalten möchten, um herauszufinden, welche Leistung für Ihr Zuhause am besten geeignet ist, klicken Sie bitte auf den unten stehenden Link. Füllen Sie das Formular aus, und innerhalb von 24 Stunden erhalten Sie ein Visualisierungsprojekt Ihres Hauses mit Photovoltaikmodulen. Erhalten Sie kostenlose Solaranlagenprojekte:

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Durch Klicken auf den obigen Link werden Sie auf unsere Website weitergeleitet, wo Sie den Bedarfsfragebogen ausfüllen können. Basierend auf diesen Informationen können wir die geeignete Leistung der Installation Ihren Bedürfnissen entsprechend anpassen. Alternativ empfehlen wir Ihnen, direkt Kontakt mit unseren erfahrenen Beratern aufzunehmen, die nach einem Telefonat ein individuelles Projekt gemäß Ihren Anforderungen vorbereiten werden.

 Martin Czajkowski: +49 (0) 157/ 54 75 92 02, E-Mail: czajkowski@panamsolar.de

 

 Paweł Kostrzyński: +49 (0) 155/ 10 45 36 09, E-Mail: kostrzynski@panamsolar.de