Die Sonnenbank für die Steckdose

Funktionsverfahren

Bei der direkten Umwandlung der Sonnenstrahlen in Strom machen wir uns eine spezielle Eigenschaft des Sonnenlichtes zunutze. Das Sonnenlicht besteht aus unzähligen winzigen Energieträgern (Photonen). Treffen diese auf bestimmte Stoffe, zum Beispiel Silizium, setzen sie Elektronen frei. Vereinfacht gesagt: So entsteht elektrischer Strom.
Die Solarzelle ein umweltfreundlicher Minigenerator.
Das Silizium einer derartigen Solarzelle wird in aufwendigen Reinigungs- und Schmelzprozessen aus Quarzsand gewonnen. Durch Zugabe von Phosphor und Bor erhält es dann seine Leitfähigkeit.

Man unterscheidet 3 Arten von Siliziumzellen:

• monokristalline Silizumzellen
• polykristalline Siliziumzellen
• amorphe Siliziumzellen (auch Dünnschichtzellen genannt)

Die monokristallinen Siliziumzellen haben eine höhere Energieausbeute bei geringeren Einstrahlungen und weisen die höchsten Wirkungsgrade von 14 % bis 17 % auf. Die poly­kristallinen Siliziumzellen haben einen minimal geringeren Wirk­ungs­grad von 13 % bis 16 %. Amorphe Siliziumzellen sind bei geringen Einstrahlungen besonders effektiv. Sie benötigen aufgrund des geringeren Wirk­ungs­grad von ca. 7 % bei gleicher Leistung die doppelte Montagefläche. Außerdem haben sie eine geringere Lebensdauer als die anderen beiden Zellen. Die kristallinen Zellen werden in der Regel zu 36 Zellen (12 V) bzw. zu 72 Zellen (24 V) in Reihe zu einem Modul zusammen geschaltet.

Eine Photovoltaik-Anlage besteht meistens aus mehreren zusammengekoppelten Modulen (Solargenerator), den Halte­vorrichtungen, einem Wechselrichter, der den aus Sonnenenergie erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, einem Regel- und Akku­mulatoren­system bei Inselanlagen bzw. einem Bezugs- und/oder Einspeisezähler bei netzgekoppelten Anlagen.

Planung und Montage

Der beste Standort für eine Photovoltaikanlage
Optimal ist eine südorientierte Fläche mit einer Neigung von ca. 30°- 45°. Eine Abweichung nach Südwest/Südost oder Neigungen zwischen unter 30° oder über 45° verringern den Energieertrag aber nur geringfügig. Verschattungen durch Nachbarhäuser oder Bäume hingegen sind bei Photovoltaikanlagen zu vermeiden. Durch die Verschattung können einzelne Module keinen oder nur sehr wenig Strom erzeugen, die dann die Gesamtleistung einer Anlage erheblich beeinflussen können. Dies hängt mit der Verschaltung mehrer Module zu einem String zusammen, der dann seine Gesamtleistung nicht erreicht und nicht genügend Energie an den Wechselrichter liefert.

Grundsätzlich gilt die Regel: Der schwächste String regelt die Wechselrichter-Gesamtleistung und somit die Gesamtleistung einer Photovoltaikanlage. Bei größeren Anlagen mit mehreren Wechselrichtern kann man sich durch geschickte Planung auf diese Gegebenheiten besser einstellen.

Befestigung einer Photovoltaikanlage
Bei der Befestigung von PV-Anlagen unterscheidet man in:

Aufdachmontage bzw. Schrägdachmontage, d. h. die Befestigung für die Module wird direkt auf den Dachpfannen, Welldach befestigt

Indachmontage, d. h. die Befestigung wird in die Dachhaut eingebaut. Dies bedeutet auch, dass die Bauausführung sehr gewissenhaft durchgeführt werden muß, um die Dichtigkeit zu gewährleisten

Flachdachmontage, d. h. die Module werden mit Hilfe eines Rahmengestelles auf den richtigen Winkel gebracht. Dieses Gestell wird dann mit dem Gebäude verbunden bzw. mit Gewichten windsicher verankert

Freilandaufständerung, ähnlich wie Flachdachmontage, jedoch werden die Rahmen mit einem Fundament verbunden

Nachführungssysteme, die automatisch den optimalen Winkel und die Ausrichtung zur Sonne ansteuern

 

Verschiedene Möglichkeiten, Solarmodule zu installieren: 1. Aufdachmontage, 2. Dachintegration, 3. Flach­dach­auf­ständerung, 4. Solarfassade, 5. Verschattung, 6. Freifeld, 7. Nachführung