Eine Photovoltaik-Solaranlage besteht aus einer Reihe von Elementen, die dazu dienen, Strom aus Sonnenenergie zu erzeugen. Es handelt sich um eine Art erneuerbarer Energie, die Sonnenstrahlung durch Photovoltaikmodule einfängt.
Die einzelnen Bestandteile einer Photovoltaikanlage unterscheiden sich geringfügig, je nachdem, ob es sich um netzgekoppelte Photovoltaikanlagen oder Inselsysteme handelt.
In Inselanlagen kann die erzeugte Energie mithilfe von Solarbatterien und Ladereglern gespeichert werden. Bei netzgekoppelten Anlagen wird der erzeugte Strom zur Verteilung in das allgemeine Stromnetz eingespeist.
Die Hauptelemente einer Photovoltaik-Solaranlage sind:
1. Photovoltaik-Solarmodule
Das Photovoltaik-Solarmodul ist das Element, das die Sonnenstrahlung einfängt und durch den Photovoltaikeffekt für die Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität verantwortlich ist. Diese Art von Solarmodulen besteht aus kleinen Elementen, den sogenannten Photovoltaikzellen.
Die Photovoltaikzellen sind in zwei Schichten zwischen einer vorderen Glasscheibe und einer hinteren Schicht aus einem thermoplastischen Polymer oder einer anderen Glasscheibe eingekapselt. Die Glasscheibe wird verwendet, wenn Sie Module mit einem gewissen Grad an Transparenz erhalten möchten.
Normalerweise ist dieser Satz von Elementen in einer Struktur aus eloxiertem Aluminium eingerahmt, um die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und die Verankerung des Photovoltaikmoduls zu erleichtern.
Die gängigsten Photovoltaikzellen bestehen aus Silizium und lassen sich in drei Unterkategorien einteilen:
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Monokristalline Silizium-Photovoltaikzellen.
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Photovoltaikzellen aus polykristallinem Silizium mit höherer Leistung.
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Zellen aus amorphem Silizium sind am wenigsten effizient, aber auch am kostengünstigsten.
2. Wechselrichter
Der Solarwechselrichter ist ein elektronisches Gerät, das dafür verantwortlich ist, den im Photovoltaikmodul erzeugten Strom so umzuwandeln, dass er für die Stromversorgung optimal ist. Ein Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um.
Das Photovoltaik-Solarpanel dieser Anlagenart liefert Strom in Form von Gleichstrom. Dieser Strom kann mit dem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und in das Stromnetz oder das interne Netz eingespeist werden.
Der vereinfachte Prozess würde wie folgt aussehen:
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Die Energieerzeugung erfolgt mit Niederspannung (380-800 V) und Gleichstrom.
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Mit einem Wechselrichter wird es in Wechselstrom umgewandelt.
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Bei Anlagen mit einer elektrischen Leistung von weniger als 100 kW wird die Energie direkt in das Niederspannungsverteilungsnetz eingespeist. Und bei Leistungen über 100 kW wird die Energie über einen Transformator auf Mittelspannung gebracht und in die Transportnetze eingespeist.
3. Solartracker (optional)
Solartracker sind Mechanismen, die die Position der Photovoltaikmodule je nach Sonnenstand ausrichten, um deren Leistung zu steigern. Seine Verwendung ist bei der Erzeugung von Solarenergie weit verbreitet.
Es gibt Solartracker in verschiedenen Ausführungen:
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Solartracker auf zwei Achsen: Die Oberfläche des Photovoltaikmoduls bleibt immer senkrecht zur Sonne.
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Solartracker auf einer Polachse: Die Oberfläche des Solarpanels dreht sich um eine nach Süden ausgerichtete Achse und ist um einen Winkel geneigt, der dem Breitengrad entspricht.
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Solartracker auf einer azimutalen Achse: Die Oberfläche dreht sich um eine vertikale Achse, der Winkel der Oberfläche ist konstant und gleich dem Breitengrad.
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Solartracker auf horizontaler Achse: Die Oberfläche dreht sich um eine horizontale Achse und ist in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet.
4. Elektrische Verkabelung und Anschlüsse
Elektrische Leitungen sind das Element, das elektrische Energie von der Erzeugung bis zur anschließenden Verteilung und zum Transport transportiert. Seine Dimensionierung wird durch das restriktivste Kriterium zwischen der maximalen Potentialdifferenz und der maximal zulässigen Intensität bestimmt.
Offensichtlich ist der Umfang der elektrischen Leitungen bei Solaranlagen, die an das Stromnetz angeschlossen sind, viel größer. Bei isolierten Anlagen ist lediglich eine lokale Übertragung elektrischer Energie, in der Regel in Elektrobatterien, erforderlich.
Die wichtigsten Kabel einer Photovoltaikanlage sind:
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Solarkabel (PV) : Verbinden Sie Solarmodule und Systemkomponenten zum Transport von Solarenergie.
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Netzanschlusskabel: Sie verbinden den Wechselrichter mit dem Stromnetz, um die von den Photovoltaikmodulen erzeugte Energie einzuspeisen oder zu nutzen.
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Batteriekabel: Schließen Sie die Batterien zum Laden und Entladen an den Wechselrichter an.
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Erdungskabel: Stellen Sie die elektrische Sicherheit sicher, indem Sie Komponenten mit der Erde verbinden.
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Gleichstrom- (DC) und Wechselstromkabel (AC): Dies sind die elektrischen Kabel, die die Photovoltaikmodule mit dem Wechselrichter und dem Stromverteilungssystem verbinden.
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Blitzschutzkabel: Diese Kabel schützen die Anlage vor Blitzen, indem sie die Energie in den Boden leiten.
5. Batterien und Laderegler (optional)
Für die korrekte Funktion dieser Elemente ist außerdem ein Laderegler erforderlich, um eine optimale Befüllung der Batterien zu gewährleisten und so die Lebensdauer der Batterien zu verlängern.
6. Montagestruktur
Solarmodule müssen auf einer Struktur montiert werden, die sie trägt und in der richtigen Position platziert, um die maximale Menge an Sonnenlicht einzufangen. Bei diesen Strukturen kann es sich um Dachmontagen, Bodenmontagen oder Solarnachführungsmontagen handeln.
7. Kombinationskasten oder Kombinationskasten
In diesem Kasten befinden sich elektrische Anschlüsse und Sicherheitsvorrichtungen wie Trennschalter, Sicherungen und Überspannungsschutzgeräte.
8. Bidirektionaler Zähler (optional)
Bei netzgekoppelten Photovoltaikanlagen wird ein bidirektionaler Zähler verwendet, um die von den Solarmodulen erzeugte Energie und die aus dem Netz verbrauchte Energie zu messen.
Dies ermöglicht den Ausgleich der erzeugten überschüssigen Energie.
Einige Solaranlagen verfügen über Überwachungs- und Steuerungssysteme, mit denen Sie die Systemleistung in Echtzeit überwachen und die Einstellungen bei Bedarf anpassen können.