Aufbau einer PV Anlage

Wie ist eine Photovoltaik Anlage aufgebaut? Und worin unterscheidet sich eine PV Anlage zu einer Solaranlage?

Der Aufbau von Photovoltaikanlagen ist auf einen einzigen Zweck ausgerichtet: Sonnenlicht in nutz­baren Strom umzuwandeln. Solaranlagen dienen der Wärmeerzeugung. Nicht immer sind auf den ersten Blick elektrische und thermische Solaranlagen auseinander zu halten. Die Module und Kollektoren auf dem Dach gleichen sich äußerlich in der Form sowie in der Größe. Betrachtet man die Technik jedoch näher, erkennt man einen Unterschied im Aufbau einer Solaranlage zur Strom oder Wärmeerzeugung grundlegend voneinander. Hierzu geben wir Ihnen eine kurze technische Einführung.

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Aufbau einer PV Anlage: Im Vergleich Photovoltaik und Solar

Grundlegend unterscheidet sich bereits in der Größe der Aufbau einer Solaranlage zur Strom- oder Wärmegewinnung. Um möglichst einen hohen Stromertrag liefern zu können, benötigen PV Anlagen weitaus mehr Dachfläche, als Solarthermieanlagen für die Warmwasserbereitung. Aus diesen Grund werden Dächer von Ein oder Zweifamilienhäusern häufig komplett in PV Modulen belegt, wobei sich hier die Größe einer Solarthermie Anlage nach der Anzahl richtet, wie viele Personen im Haushalt sind und wieviel benötigt wird.

Man sollte vorab mit einem Fachmann die genaue Dachbelegung durchplanen, wenn man sich für beide Systeme entscheiden will. Hierzu sollten einige Fragen geklärt werden wie z.B. Wo sollen PV Module hin, wo die Solarthermie Kollektoren?  Wieviel Platz brauchen Module, wieviel räumt man den Kollektoren ein? Wieviel Plätze sollte man frei lassen, wenn noch weitere Systeme im Nachhinein noch hinzugebaut werden sollen? Dies sind wichtige Entscheidungen, welche sich hinterher nicht mehr rückgängig machen lassen.

Es wird beim Aufbau einer Solaranlage zur Stromerzeugung grob von zwei Hauptbestandteilen unterschieden, in Module und Netzeinspeisegerät. Hier kommt noch ein Montagegestell hinzu, um die Module auf dem Dach anzubringen, ebenso Solarkabel, um die einzelnen Komponenten miteinander zu verbinden. Dazu kommen Stromzähler, welche den eingespeisten und verbrauchten Strom messen, diese sind dann für die Abrechnung wichtig mit dem Netzbetreiber. Immer öfter vervollständigt optional auch ein Stromspeicher den Aufbau einer PV Anlage.

Photovoltaik Investment - Aufbau einer PV Anlage

Die Montage

Wichtig ist es je nachdem welche Module gewählt werden, beim Aufbau einer Solaranlage zur Erzeugung von Storm, dass die Module genügend belüftet werden. Umso wärmer sie werden, umso weniger Leistung bringen sie. Das spezielle Montagesysteme beachtet diesen Umstand und hält beim Aufbau einer Solaranlage die Module mehrere Zentimeter von der Dacheindeckung entfernt. Solarkabel übertragen den entwickelten Strom weiter zum Wechselrichter, hier wird der entwickelte Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt. Auf die Qualität der Kabel, die Qualität der Steckverbinder sowie die Länge der Leistungswege sollte hier geachtet werden. Um Materialkosten sowie Leistungsverluste gering zu halten, sind grundsätzlich kurze Leistungswege zu empfehlen.

Photovoltaik Investment - Aufbaue einer PV Anlage

Aufbau einer PV Anlage - Die Komponenten

Zu den beiden wichtigsten Komponenten einer PV Anlage gehören die Photovoltaik Module, der Wechselrichter, die Unterkonstruktion, die Verkabelung, das Fernüberwachungssystem, das Rundfunksteuergerät und ein Stromzähler am Netzeinspeisepunkt.

Sollte für den Eigenverbrauch die Solaranlage mit einen Stromspeicher ausgerüstet werden, so kommt dieser noch hinzu.

Der Aufbau einer Solaranlage zur Wärmegewinnung unterscheidet sich hierbei. Im Folgenden gehen wir auf die wichtigsten Bestandteile einer PV Anlage und einer Solaranlage ein.

Die Module (PV Anlage)

Starten wir zu erst bei den Solarmodulen, wo die Auswahl hierfür sehr vielfältig ist. Es werden von unzähligen Herstellern national und international, Mono- und polykristalline Module sowie Dünnschichtmodule angefertigt. Geliefert werden können Module mit einem Metallrahmen sowie auch rahmenlos. Das hat beim Aufbau einer Photovoltaikanlage später Einfluss auf die Verschmutzung und Optik der Modulfläche.

Wieviel Leistung die PV Anlage haben wird, bestimmt die Anzahl der Module sowie der gewählte Typ. Man rechnet für die Größe, rund 10m2 Fläche auf einem Schrägdach welche nun eine Leistung von 1 Kilowattpeak erbringen. Bei monokristallinen Modulen 6-9m2  und bei polykristallinen Modulen 7-10m2 , Dünnschichtmodule sind es 15-20m2. 1 Kilowattpeak entwickelt in Deutschland pro Jahr beliebig nach der Region zwischen 900 - 1.200 Kilowattstunden Strom.

Der Wechselrichter (PV Anlage)

Auch Netzeinspeisegerät genannt ist das Herzstück einer PV Anlage. Seine Aufgabe ist es den von den Modulen kommenden Gleichstrom überwiegend effizient und ohne große Verluste in Wechselstrom umzuwandeln, sowie ins Netz einzuspeisen. Denn der Wechselstrom kann ins Netz eingespeist oder im Haushalt verbraucht werden. Welcher Wechselrichter geeignet ist, hängt vom verwendeten Modul, seiner Leistung und der Verkabelung ab.

Der Stromspeicher (PV Anlage)

Ergänzt immer mehr den Bau von Photovoltaikanlagen, besonders bei kleineren Anlagen auf Familienhäuser. Eingebaut wird er bei Bestandsanlagen sowie bei Neuanlagen, um den erzeugten Solarstrom in größeren Mengen selbst zu verbrauchen. Auf welche Speichertechnologie man tatsächlich setzt (Blei oder Lithium), hängt von der Auswahl eines Speichers ab, sowie der Speicher in bestehenden PV Anlagen integriert werden kann. Stromspeicher laden überwiegend nur Gleichstromkreis. Andernfalls ist hinter dem Wechselrichter im Batteriewechselrichter, Wechselstromkreis, was vor allem bei Nachrüstungen in Frage kommt. Da hier der Speicher einen eigenen Batteriewechselrichter, den Strom zum Laden noch einmal umwandelt.

Es sind im Aufbau einer PV Anlage zwei Hauptbestandteile zur Warmwassererzeugung, welche die Kollektoren auf dem Dach ebenso der Speicher, der die gewonnene Wärme vorhält. Es kommen hier Solarrohre hinzu, in denen die Wärme mittels einer Flüssigkeit vom Kollektor zum Speicher weitergegeben wird zum einen eine Pumpe, welche die Zirkulation bewirkt und einen Solarregler als zentrale Steuerungseinheit. Da die Solaranlage gleichzeitig Wärme für Trinkwasser und Heizung liefern kann, ist dies die erste Entscheidung, die vor dem Kauf einer Solaranlage getroffen werden muss. Die Größe des Kollektors und des Speichers basiert darauf.

Die Kollektoren (Solaranlage)

Vergleichbar wie beim Aufbau einer PV Anlage stehen auch bei der Wärmegewinnung 3 verschiedene Kollektor- Typen wie zB.

  • Flachkollektoren
  • Röhrenkollektoren
  • Luftkollektoren

Luftkollektoren werden jedoch fast wie Dünnschichtmodule für den privaten Anwendungsbereich kaum noch eingesetzt. Hauptsächlich Flach sowie Röhrenkollektoren sind es, welche für die private und gewerbliche Zwecke zum Einsatz kommen. Etwas teuerer sind die Röhrenkollektoren, einfach weil sie leistungsfähiger sind. Daher kann die benötigte Kollektorfläche bei Aufbau einer PV Anlage mit Röhrenkollektoren geringer ausfallen.

Die Größe des Kollektorfeldes richtet sich für die Warmwasserbereitung nach der Anzahl der Personen im Haushalt. Wenn die Anlage ebenso die Heizung unterstützen soll ist die Wohnfläche entscheidend. Es werden pro Person mit Flachkollektoren rund 1-1,3m2  beziehungsweise mit 0,8 bis 1 m2  mit Röhrenkollektoren benötigt. Man geht pro 10m2  Wohnfläche von 1 m2  Flachkollektoren beziehungsweise 0,5 m2  Röhrenkollektoren aus.

Der Wärmespeicher (Solaranlage)

Je nach dem wie der Aufbau einer PV Anlage  zur Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung, sollte der Wärmespeicher ein bestimmtes Fassungsvermögen an Wasser haben. Stellt die Anlage nur warmes Wasser, rechnet man hier mit 60 bis 80 Litern pro Person. Wenn die Heizung unterstützt wird, muss der Speicher etwa 50 Liter Wasser pro Quadratmeter plus 50 Liter Warmwasser pro Person anfallen.

Daher sollte das ein Fachmann beurteilen, wie das benötigte Speichervolumen bei einer Nachrüstung am besten in die Heizungsanlage integriert werden kann. Hier kann zu einem bereits bestehenden Pufferspeicher ein Warmwasserspeicher für die PV Anlage hin gestellt werden als Zwei-Speicher-Lösung. Die Wärmespeicherung wird in einem Gerät zusammengefasst, einem Kombispeicher mit Solarthermie Einbindung.

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