Die Komponenten einer Photovoltaikanlage

Von der Solarzelle bis zum Wechselrichter

Eine Photovoltaikanlage ist ein komplexes System, das sich aus vielen verschiedenen Bauteilen zusammensetzt. Je nachdem, ob es sich um eine Inselanlage oder eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage handelt, unterscheiden die jeweiligen Bestandteile sich auch ein wenig voneinander. Wichtig ist insgesamt, dass die Komponenten alle aufeinander abgestimmt sind, um im Ergebnis möglichst hohe Erträge zu erzielen.

Die Komponenten der beiden Anlagenmodelle im Überblick:

Die Komponenten einer Inselanlage

Eine Inselanlage ist nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen und produziert nur Energie für den Eigenverbrauch. Wie bei jeder Photovoltaikanlage sind das Herzstück hier die Solarmodule, die in Reihe zu sogenannten Strings zusammengeschaltet werden. Die Strings wiederum werden zum Solargenerator gekoppelt. Das findet im Generatoranschlusskasten statt.

Besondere Beachtung beim Bau einer Photovoltaikanlage erfordert die Verkabelung. Insbesondere die Kabel zwischen den einzelnen Solarmodulen und zwischen Modulen und Wechselrichter befinden sich an so exponierten Stellen, dass sie mit erheblichen Witterungsbedingungen durch Sonne, Regen und Schnee zurechtkommen sollten.
Ein weiteres wichtiges Kriterium bei der Verkabelung ist der Leitungsquerschnitt. Es gibt Programme, mit denen man den idealen Querschnitt berechnen kann. Der zu empfehlende Wert hängt von der Größe des Solargenerators und der Leitungslänge ab. Ein großer Querschnitt und ein kurzes Kabel halten zwar die Energieverluste gering, gleichzeitig steigt jedoch der Preis eines Kabels mit der Größe seines Querschnitts.

Das Kabel zwischen Wechselrichter und Batterie muss für die dort fließenden, hohen Ströme geeignet sein.

Mit einem Energiespeicher/ Akkumulator lässt sich gewonnener Solarstrom für Zeiten speichern, in denen er nicht mehr produziert werden kann, gleichzeitig aber weiterhin Energie benötigt wird (simples Beispiel: In der Nacht). Welches Modell in der jeweiligen Photovoltaikanlage sinnvoll ist, richtet sich nach der Größe des Solargenerators und dem vorhandenen Energiebedarf.

Laderegler verhindern Tiefentladungen oder Überladungen der Batterie. Natürlich sollten sie zur gewählten Batterie-Art passen.

Obwohl eine Inselanlage nicht an das Stromnetz angeschlossen wird, benötigt auch sie einen Wechselrichter. Schließlich fließt durch die Verbraucher, also die elektrischen Geräte, Wechselstrom. Der Strom aus der Photovoltaikanlage ist jedoch zunächst Gleichstrom, sodass erst der Wechselrichter dafür sorgt, dass wir den von der Anlage produzierten Strom im alltäglichen Leben verwenden können.

Die Komponenten einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage

Auch bei der netzgekoppelten Photovoltaikanlage werden die Solarmodule zu Strings zusammengeschaltet und im Generatoranschlusskasten zum Solargenerator gekoppelt.

Der Wechselrichter sorgt auch hier dafür, dass aus dem von der Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstrom Wechselstrom wird. Diesen verbraucht der Betreiber der Anlage jedoch nicht wie bei der Insellösung direkt selbst, sondern speist ihn in das öffentliche Stromnetz ein. Dementsprechend wichtig ist die unterschiedliche Verkabelung von den Modulen bis zum Wechselrichter (Gleichstrom) und vom Wechselrichter bis zum Einspeisepunkt (Wechselstrom). Die idealen Querschnitte hängen auch hier von der Leistung der Solarmodule und des Wechselrichters sowie der Länge der Kabel ab.

Eine besondere Rolle kommt bei der netzgekoppelten Anlage dem Zähler zu. Um den Eigenverbrauch mit dem Energieversorger abrechnen zu können, ist es schließlich wichtig, ihn zu messen. Die Stromzähler müssen deshalb nicht nur die Stromerzeugung, sondern auch den Bezug von öffentlichem Strom sowie die Menge des eingespeisten Stroms erfassen. Die Differenz zwischen erzeugtem Strom und eingespeistem Strom ergibt den Eigenverbrauch, für den es bei den Abschlagszahlungen eine Gutschrift vom Stromanbieter gibt. Erfahren Sie hier mehr über die verschiedenen Arten von Zählern.

Mit dem sogenannten Einspeisemanagement kann der Netzbetreiber die Anlage fernüberwachen, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Er ist zu bestimmten vorgegebenen Maßnahmen berechtigt und verpflichtet, wenn ansonsten die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Elektrizitätsversorgungssystems gefährdet ist.

Zuletzt soll nicht unerwähnt bleiben, dass auch bei einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage Speichersysteme möglich sind, mit denen man sich aus überschüssig produziertem Solarstrom einen Vorrat anlegen kann. Für die Kontrolle der Lade- und Entladevorgänge ist dabei wie auch bei der Inselanlage entsprechende Elektronik erforderlich.