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Komponenten einer Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage ist ein technisches System, mit dessen Hilfe Strom aus Sonnenlicht erzeugt wird. Diese darf allerdings nicht mit einer solarthermischen Anlage verwechselt werden. Solarthermische Anlagen erzeugen Warmwasser aus der Wärmestrahlung der Sonne, das als Brauchwasser oder zum Heizen benutzt wird. 
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Komponenten einer Photovoltaikanlage. Foto: skeeze / pixabay.com
Komponenten einer Photovoltaikanlage. Foto: skeeze / pixabay.com

Das Solarmodul - Herzstück der Photovoltaikanlage

Ein oder mehrere Solarmodule bilden zwar den wichtigsten, aber bei weitem nicht einzigen Bestandteil einer Photovoltaikanlage. Solarmodule bestehen aus einzelnen Solarzellen, die parallel oder in Reihe geschaltet sind. Das Solarmodul bildet eine Rahmenkonstruktion, die den Solarzellen Halt gibt und sie durch eine Glasschicht oder durchsichtigen Überzug vor Witterungseinflüssen schützt. Die Solarzellen werden aus Halbleitermaterialien (Silizium, Selen) gefertigt, die als dünne Schicht aufgetragen werden. Trifft Sonnenlicht darauf, wird durch die Solarenergie Strom erzeugt. Dabei handelt es sich um Gleichstrom mit relativ niedriger Spannung, aber hoher Stromstärke.

Der Generatoranschlusskasten

Dieses Bauteil wird benötigt, wenn die Photovoltaikanlage mehrere Solarmodule zur Stromerzeugung verwendet. Im Generatoranschlusskasten werden die einzelnen Solarmodule zusammengeschaltet, meist in Parallelschaltung. Die Schaltungen werden Strings genannt. Zum Schutz vor Überlastung enthält der Generatoranschlusskasten häufig auch Sicherungen. 

Die Verkabelung

Dieser unverzichtbare Bestandteil einer Photovoltaikanlage verbindet die einzelnen Komponenten miteinander. Bei der Installation der Verkabelung ist darauf zu achten, dass ein Teil der Verkabelung für Gleichstrom und ein anderer Teil für Wechselstrom ausgelegt sein muss. Die Kabel müssen einen ausreichend großen Querschnitt haben, um den hohen Stromstärken beim Betrieb gewachsen zu sein. 

Der Energiespeicher

Dieses Bauteil wird für Photovoltaikanlagen im Inselbetrieb benutzt. Das sind Systeme, die zur Eigenversorgung dienen und keinen Strom ins öffentliche Netz einspeisen. Der Energiespeicher ist ein Akku, am häufigsten ein Bleiakku. mit dem Strom kostengünstig gespeichert werden kann. Der Energiespeicher dient als Puffer und stellt Strom (beispielsweise für Beleuchtung) zur Verfügung, wenn die Sonne nicht scheint. Einfache Autobatterien eignen sich nicht als Energiespeicher, da sie gegen Tiefentladung empfindlich sind. Spezielle Solar-Akkus sind dagegen für die Bedingungen in einer Photovoltaikanlage entwickelt worden. Sie sind zwar teurer als Autobatterien, haben aber eine wesentlich höhere Lebensdauer. 
 
Foto: pagaling / pixabay.com
Foto: pagaling / pixabay.com
Zum Schutz des Energiespeichers wird eine Zusatzkomponente benötigt: der Laderegler. Er dient zum Schutz des Akkus und soll Tiefentladung und Überladung verhindern. Der Laderegler muss exakt an die jeweilige Photovoltaikanlage angepasst sein. Sollte diese später ergänzt bzw. erweitert werden, muss ein neuer Laderegler angeschafft werden. 

Der Wechselrichter

Ein Wechselrichter ist eine technische Anlagen, die den von der Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom mit einer Spannung von 220 Volt und einer Frequenz von 50 Hz umwandelt. Bei Photovoltaikanlagen im Inselbetrieb ist ein Wechselrichter nicht unbedingt notwendig. Es gibt auch Geräte wie zum Beispiel Leuchten, Kühlschränke oder Fernseher, die für den Betrieb mit Gleichstrom geeignet sind. Allerdings sind diese meist teurer und weniger leistungsfähig als Geräte für Netzstrom. Deswegen empfiehlt sich auch für Inselanlagen, einen Wechselrichter zu installieren. 

Für Photovoltaikanlagen, die den Strom ins Netz einspeisen, ist ein Wechselrichter ganz offensichtlich unverzichtbar. 

Der Zähler

Das Bauteil wird auch Einspeisezähler genannt. Es wird bei Photovoltaikanlagen, die ans öffentliche Stromnetz gekoppelt sind, zur Messung der Strommenge verwendet, den die Anlage in das Netz einspeist. Der Zähler dient unter anderem zur Ermittlung der vom Staat gezahlten Einspeisungsvergütung. 

Einspeisemanagement 

Mit diesem Begriff sind Sensoren gemeint, die ein einwandfreies Funktionieren der Photovoltaikanlage überwachen. Der ins Netz eingespeiste Strom muss den Anforderungen entsprechen. Besonders Frequenz und Spannung müssen innerhalb enger Toleranzgrenzen eingehalten werden. 

Zusammenfassung

Eine Photovoltaikanlage besteht aus vielen Komponenten, die genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Einfache Anlagen für den Inselbetrieb können durch Heimwerker installiert werden. Größere Systeme erfordern Fachkenntnisse. Photovoltaikanlagen mit Netzkopplung müssen von einem zugelassenen Experten abgenommen werden, bevor sie Strom ins öffentliche Netz einspeisen dürfen.

Quelle11.07.2018
c.l.

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