Beschreibung Fotovoltaikanlage

Funktion:

Eine Fotovoltaikanlage wandelt Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Wenn die Sonnenstrahlung auf das Fotovoltaikmodul auftrifft, werden die Elektronen von der Oberseite in die Unterseite der Siliziumzelle verschoben. Dadurch wird ein Spannungsunterschied (ca. 0,7 Volt) erzeugt. Durch Reihen und Parallelschaltung der Siliziummodule in der Solarzelle wird für die Solarzelle eine passende Spannung erzeugt. Für den Wechselrichter werden die Solarzellen in Reihe geschaltet, bis eine passende Spannung für den Wechselrichter erreicht wird.

Die erzeugte Spannung ist eine Gleichspannung, die mit dem Wechselrichter in eine Wechselspannung umgewandelt wird. Der Wechselrichter holt das Optimum an Leistun aus den Solarmodulen. Es wird der optimale Arbeitspunkt der Solarmodule eingestellt. (MPPT Tracker - Max Power Point Tracking) Das heißt, dass die Zelle so lange mit Strom belastet wird, bis die Spannung merklich abfällt.

Für die Einspeisung wird ein Netz benötigt. Der Wechselrichter speist sein Maximum an Leistung in das Netz ein und überwacht die Paramter, Spannung, Strom, Frequenz und Temperatur.

Ertrag:

Der Ertrag einer Fotovoltaikanlage richtet sich nach installierter Leistung, Standort und Ausrichtung der Anlage zur Sonne. Die Anlage hat eine Leistung von3kWp. Diese Leistung wird bei optimaler Sonneneinstrahlung von 1000W pro Quadratmeter und einer Temperatur von 25 Grad Celsius an den Wechselrichter geliefert. Diese idealen Umgebungsbedingungen werden nur selten erreicht, wodurch der Ertrag natürlich gemindert wird.

Ausrichtung: Wenn möglich, sind die Solarmodule nach Süden auszurichten. Da die Sonne in ihren Verlauf im Winter einen flachen und im Sommer einen hohen Sonnenstand hat, ist im Mittel ein Anstellwinkel als Kompromisslösung von 35 Grad ideal. Werden Dächer oder Fassaden verwendet ist eine exakte Ausrichtung nicht möglich und ein entsprechender Minderertrag ist dann die Folge.

Höhere Temperaturen mindern den Ertrag der Solarmodule. Bei einem Temperaturanstieg von 10º Celsius  wird mit einer Ertragsminderung von 4% gerechnet.

Wetterlage: Ein wolkenloser Himmel bei mäßigen Temperaturen bring den besten Ertrag. Schnee und Regenwolken bringen fast keinen Ertrag. Der liegt dann bei ca. 300 bis 500 Watt. Leichte Bewölkung und leicht diesiege Wetterlage bremsen die Energieerzeugung etwas bringen aber immer noch einen ordentlichen Ertrag.

Jahreszeit: Durch den Sonnenlauf während des Jahres sind im Sommer mehr Sonnenstunden möglich. Im Winter ist Sonnenaufgang später und Sonnenuntergang früher.

Ertrag: Aus Erfahrungswerten weiß man, dass je nach Lage, pro KWp ca. 1000 Kwh gewonnen werden können. Das würde bei mir einen Ertrag von 3000kwh pro Jahr bedeuten und würde meiner verwendeten elektrischen Leistung im Haushalt entsprechen.

Ideale Sonneneinstrahlung an einem Tag im Juli. Der nicht ideale Ertrag an der ansteigenden Flanke ist durch die Topologie und durch Verschattungen auf dem Flachdach verursacht.

Solarmodule

Für Fotovoltaikanlagen werden hauptsächlich zwei Arten von Solarmodulen verwendet.

Monokristalline Siliziumzellen: Monokristalline Zellen haben einen Wirkungsgrad von ca. 21%. Die Oberfläche des Moduls ist gleichmäßig dunkel.

Polykristalline Siliziumzellen: Polykristalline Zellen haben eine Wirkungsgrad von ca. 18%. Die Oberfläche ist nicht gleichmäßig. Man kann die kristalline Struktur gut erkennen.

Garantien: Die meisten Hersteller bieten 15 Jahre Produktgarantie und 25 Jahre Garantie auf elektrische Leistungsfähigkeit der Zellen an. Wobei beachtet werden muss, dass die Zellen eine Degeneration von ca. 2% pro Jahr aufweisen.

Schaltung: Ein Modul hat je nach Hersteller und Leistung eine Spannung von ca. 28 bis 35 Volt bei Nennlast. Die Module werden in Serie geschaltet um eine geeignete Spannung für den Wechselrichter zu erzeugen. Je nach Wechselrichter, können so Spannungen bis 600 Volt mit den Modulen erzeugt werden. Achtung: Spannungen über 65 Volt können bei Berührung einen tödlichen Stromschlag herbeiführen.

Auf dem Leistungsschild der Module sind folgende Werte aufgedruckt:

• Leistung des Solarmoduls bei einer Einstrahlleistung von 1000W pro Quadratmeter und einer Temperatur von 25 Grad Celsius.
• Maximaler Strom der Zelle
• Maximale Spannung der Zelle bei Nennlast
• Maximale Spannung der Zelle bei offenem Stromkreis
• Kurzschlussstrom der Zelle
• Maximale Systemspannung

Wechselrichter

Wechserichter formen die Gleichspannung der Solarmodule in eine Wechselspannung passend für das Netz in dem eingespeist werden soll.

Modulanzahl und Leistung des Wechserichters müssen abgestimmt werden. Der Wechselrichter benötigte eine bestimme Mindestspannung. Es darf die Spannung des Modulstranges die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters nicht überschreiten.

Solarmodul 250W	Solarstecker und Buchse	Wechselrichter	USB Wifimodul

Der Wechselrichter muss für den Betrieb an Netz nach Vorgaben des Elektroversorgungsunternehmens parametriert werden. Die passenden Werte müssen am Wechsel

richter eingetragen werden.

Jahresertrag:

Von den Herstellern der Anlage wird im Schnitt ein Ertrag von 1000 kWh pro installierem Kilowatt angegeben. Natürlich hängt es noch von der idealen Ausrichtung, dem idealen Winkel und dem idealen Standort ab. In meinem Fall bin ich etwas exponiert an einem Berg. Im Dezember und Jänner steht die Sonne so weit unten, dass sie nicht über den Bergrücken scheint. Ich habe dann erst ab 14 Uhr Sonnenschein. Die Regen und Schneewolken bremsen die Lichtstrahlung zusätzlich.

 Wie aus dem Diagramm zu erkennen ist, sind die Monate Jänner, Februar, November und Dezember nicht sehr ertragreich. Im gesamten habe ich für das Jahr 2022 einen Ertrag von 2844 kWh erreich. Aus meiner Sicht eine gute Ausbeute.

Fazit:

Es bleibt sich am Schluss die Frage zu stellen ob man sich eine Fotvoltaikanlage zulegen sollte.

Gegenargumente:

• Ist der Geldbeutel klamm, macht es aus meiner Sicht keinen Sinn sich so eine Anlage anzuschaffen. So richtig Gewinn macht man mit so einer Anlage nicht. Es können höchstens die Energiekosten gedrückt werden.
• Die Hersteller bieten die Anlage auf Grund der Nachfrage und der Lieferengpässe zu sehr hohen Preisen an.

Argumente für eine Anlage:

• Im Laufe der Anlagenerstellung beschäftigt man sich mit dem Sonnenlauf, dem Sonnenstand und den Himmelsrichtungen. Ein Wissen, wenn man sich ehrlich ist, dem Normalbürger nicht mehr so geläufig ist.
• Gemeinschaftlich macht es Sinn, ein Teil der elektrischen Energie selbst herzustellen. Wir benötigen weniger Kraftwerke. Speziell kalorische Kraftwerke tragen zur Umweltverschmutzung bei.
• Um möglichst wenig Energie zu verbrauchen entwickelt man wieder eine Energiebewusstsein. Die Energie sollte dann verbraucht werden, wenn die Sonne die Energie liefert.