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Ein Balkonkraftwerk bzw. eine Balkonsolaranlage (auch Mini-PV-Anlage, "Stecker-Solar-Gerät", "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlage oder "Guerilla-PV-Anlage*" genannt) speist den Strom direkt ins Stromnetz des Hauses bzw. der Wohnung ein, wo er dann von den angeschlossenen und eingeschalteten Elektrogeräten verbraucht wird. Wichtig ist, dass z. B. der vorhandene Stromzähler (Bezugszähler) nicht rückwärts laufen darf, falls der Eigenverbrauch zu gering ist.
Obwohl die Hersteller damit werben, dass jeder seinen eigenen Strom erzeugen kann, warnt der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) vor den Risiken. Hier hat aber das europäische Parlament unlängst den "Entschließungsantrag zur Strom- und Wärmeerzeugung in kleinem und kleinstem Maßstab" herausgegeben, der sich mit der dezentralen Energiewende beschäftigt. Dieses Dokument umfasst, neben den Mini-Heizkraftwerken, auch Kleinstanlagen im Bereich der Photovoltaik. Die EU fördert dadurch das Potential der Kleinstanlagen und hat somit ihr Potential erkannt.
* Guerilla-PV bedeutet, dass das Balkonkraftwerk ohne Anmeldung beim Netzbetreiber und im Marktstammdatenregister sowie ohne Elektrofachbetrieb in eine haushaltsübliche Steckdose gesteckt werden. (Anschluss ohne Anmeldung (Guerilla-PV) - Verein Balkon.Solar) |
Photovoltaik-Strategie
Handlungsfelder und Maßnahmen für einen beschleunigten Ausbau der Photovoltaik
Stand 05.05.2023
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Das Solarpaket I im Überblick (26. April 2024 im Bundestag verabschiedet)
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Bundestag stimmt Solarpaket zu - darum geht's
ZDF
Balkonkraftwerk neues Gesetz 2024 – Alle wichtigen Infos
AceFlex GmbH
Solarpaket vereinfacht Anmeldung von Steckersolar-Geräten
HaustechnikDialognews
Ausbildung zum Solarmonteur: So läuft die Fortbildung bei Enpal ab
Theresa Paape, Deutscher Landwirtschaftsverlag GmbH
Neue Schulung für PV-Montage
Hüthig GmbH
Berufliche Weiterbildung Photovoltaik
IZT – Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gemeinnützige GmbH
So denken Elektriker und Dachdecker über die Solar-Offensive
Jana Tashina Wörrle, DHZ
Operation Sunplant - So bauen Sie kleine (und große) Balkonkraftwerke
Andrijan Möcker, c´t Magazin für Computertechnik - Heise Medien GmbH & Co. KG
Photovoltaik-Anlage & Steuern - Das sind die neuen Steuerregeln
Anna Maringer, WISO Steuern - Buhl Data Service GmbH |
selfPV Komplettpaket 270Wp - EVT
Anwendungsbeispiel
selfPV Komplettpaket Zeversolar 2160Wp
Quelle: Bosswerk GmbH &Co. KG
Solarstrom direkt nutzen für Jedermann
Bosswerk GmbH & Co. KG
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Die Mini-PV-Anlage muss bei dem Stromlieferanten angezeigt werden. Hierbei handelt es sich um keine Anmeldung nach dem EEG, sondern um eine Mitteilungsanzeige über den Modulbetrieb. Mieter und Wohnungseigentümer brauchen eine Erlaubnis des Vermieters bzw. der Wohnungseigentümergemeinschaft, um das Gerät dauerhaft anzubringen. Die Zustimmung kann mit der Begründung verweigert werden, dass die Anlage das äußere Erscheinungsbild der Hausfassade beeinträchtigt oder/und die Beschädigung der Hauswand durch Dübel bei der Anlagenbefestigung kann ein Grund für eine Ablehnung sein.
Das Anschließen einer Anlage ist problemlos möglich. Wer aber mehrere Mini-PV-Anlagen an das Stromnetz anschließen möchte, eventuell über eine Mehrfachsteckdose, der sollte immer einem Elektronikfachbetrieb ins Boot holen.
Die Solarmodule haben eine Leistung von 200 bis 600
Watt und können an der Balkonbrüstung, auf der Terrasse, an der Hauswand, auf dem Garagen- und Hausdach montiert werden. Microwechselrichter wandeln den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Im einfachsten Fall wird dieser per Steckverbinder (Wielandstecker/-buchse) in eine geeignete Steckdose (Wieland Einspeisesteckdose) eingespeist. Mini-PV-Anlagen werden in der Regel als Komplettpakete (Plug & Play Systeme) angeboten und sind zur Zeit eine Technologie, mit der neben dem Eigenheimbesitzer auch Mieter selbst erneuerbare Energie für den Eigenverbrauch erzeugen können.
Die Anlagen produzieren, richtig ausgelegt (Anzahl der Solarmodule und Wechselrichter), genug Strom, um einen wesentlichen Teil der Grundlast eines Haushalts zu decken. Also den Strombedarf, der durch Stand-By-Funktionen und dauernd laufende Geräte (z. B. Kühlschrank, Gefrierschrank, Heizungspumpe, aber auch Wärmepumpe bzw. Klimagerät) vorhanden ist. Außerdem gibt es die Möglichkeit, zu viel erzeugten Strom in einem Akku zu speichern. |
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Funktionsweise:
Die Miniaturanlage ist mit Solarzellen ausgestattet, die Licht in Gleichstrom verwandeln können.
Es handelt sich um die gleichen Zellen, die auch in großen Anlagen zum Einsatz kommen.
Diese werden bei den Kleinanlagen ebenfalls miteinander verbunden, um eine möglichst große Menge an Energie zu erzeugen.
Es handelt sich an dieser Stelle jedoch noch um Gleichstrom.
Der mitgelieferte Wechselrichter, welcher sich ebenfalls nur in der Größe von den gewöhnlichen PV-Anlagen unterscheidet, wandelt diese Energie in Wechselstrom um.
Dabei wird die Frequenz, Spannung und Phase an die Netzspannung angepasst.
Über eine gewöhnliche Kabelsteckverbindung wird der Strom in die Steckdose und somit ins Hausnetz eingespeist.
Die Energie wird praktisch umgehend verbraucht. Komponenten, wie eine Kühltruhe oder der Kühlschrank, die ununterbrochen in Betrieb sind und Strom verbrauchen, können praktisch damit betrieben werden.
Wird nun mehr Strom erzeugt, als verbraucht wird, so können Anlagen mit einem mitgelieferten Akku die Energie speichern und beispielsweise in der Nacht oder an dunklen Tagen abgeben. Es wird daher kein erzeugter Strom verschwendet.
Die grundsätzliche Idee hinter der Technik bestand lediglich darin, die großen PV-Anlagen für den Hausgebrauch nutzbar zu machen. Daher wurden Module und Wechselrichter einfach verkleinert. Sobald die Sonne scheint, fließt nun auch der Strom. Insbesondere Unterhaltungselektronik im Stand-by Modus und die angesprochenen Dauerrenner (Kühlschrank, Gefriertruhe, PC, Router, Heizung, Telefon etc.) werden in ihrem Stromverbrauch entlastet.
Der Anschluss erfolgt über die herkömmliche Schutzkontakt-Steckdose (Schuko-Steckdose). Sollte der Wechselrichter nicht mit einem 230-Volt-Netz verbunden sein, so sollte er sich automatisch abschalten. Durch die eingespeiste Energie läuft der Zähler nicht rückwärts. Die meisten haben sogar einen Rücklaufschutz. Dafür laufen die Zähler, durch den geringeren Verbrauch aus dem staatlichen Netz, langsamer!
Quelle: Andreas Lange, Web Marketing Weimar
In diesem Zusammenhang sollte man auch einmal die rechtliche Lage betrachten.
Die rechtlichen Bedenken zum Einbau eine Mini-PV-Anlage haben sich inzwischen erledigt. Aber es gibt zu diesem Thema immer noch die unterschiedlichsten Aussagen, die von den ca. 700 Netzbetreibern in Deutschland getätigt werden. Viele Betreiber sprechen in diesem Fall von einem kostenlosen Zähleraustausch. Dieses Argument ist verständlich, denn der Stromzähler darf in keinem Fall rückwärts laufen. Da die ständig laufenden Elektrogeräte den erzeugten Strom sofort verbrauchen, ist das eine vorgesehene Maßnahme, um eine Einspeisung in das öffentliche Netz zu verhindern (Off-Grid-System).
Im Februar 2017 trat die DIN VDE 0100-551 "Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Andere Betriebsmittel – Abschnitt 551: Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen" in Kraft. Dort sind die Anforderungen für die Einrichtung von Kleinstanlagen zur Stromerzeugung geregelt. Daraus ergibt sich, dass Solarmodule (Komplettpakete) für die Steckdose legal sind. Dies gilt Natürlich müssen sich die Hersteller und die Betreiber an die gesetzlichen Vorgaben halten. Beim Netzbetreiber muss die Anlage angemeldet werden.
Nach der DIN VDE V 0100-551-1 - 2018-05 "Errichten von Niederspannungsanlagen" können die Netzbetreiber durch das unkomplizierte Verfahren zur Anmeldung einer Mini-PV-Anlage Anmeldeformulare entwerfen.
Um die Rechtssicherheit zu festigen, wird an zwei weiteren Normen gearbeiet. Hier handelt es sich um die DIN VDE V 0628-1 - 2018-02 "Energiesteckvorrichtungen" und eine Produktnorm, die die Anforderungen
der Plug & Play Systeme regelt. Mit der Fertigstellung wohl nicht vor 2019 zu rechnen sein.
Verbraucher können Steckdosen-Solargeräte zur privaten Stromerzeugung bis zu einer Gesamtleistung von 600 Watt jetzt selbst beim Netzbetreiber anmelden, statt wie bisher über einen Elektroinstallateur. Rechtssicher möglich macht dies eine Neuregelung der Norm VDE-AR-N 4105, die am 27. April 2019 in Kraft tritt. Verabschiedet wurde sie in einem Normierungsverfahren vom Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), das in Deutschland die Regeln für den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen erarbeitet.
Stichpunkte
• Stromzähler muss Rücklaufsperre haben
• Netzbetreiber müssen Anmeldung durch Laien akzeptieren
• In Deutschland sind rund 40.000 Balkonmodule im Einsatz
Wenn der Netzbetreiber sich querstellt, dann sollten die DIN-Vorschriften angesprochen werden und Kontakt mit dem VDE (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.) oder der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie aufgenommen werden. |
Meldung von Steckdosen-Solargeräten in Deutschland
Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie
Landesverband Berlin Brandenburg e.V. |
Technischer Leitfaden Photovoltaik - VdS 3145
Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV)
Einspeisemessung
FAQ - Häufige Fragen zu Erneuerbare Energien
Schleswig-Holstein Netz AG
Energiewende- und Klimaschutzgesetz
Schleswig-Holstein Netz AG |
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Anmeldung - Photovoltaikanlage
Jede gewerblich genutzte und auch private Photovoltaikanlage, die ans Stromnetz angeschlossen wird, muss bei dem Stromnetzbetreiber, im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur, beim Finanz- oder Gewerbeamt angemeldet werden.
Am einfachsten und sichersten ist es, wenn der Elektrofachbetrieb die Anmeldungen bei dem Stromnetzbetreiber und im Marktstammdatenregister durchführt.
Auf jeden Fall sollte man wissen, dass der Netzbetreiber und die Bundesnetzagentur (Bundesnetzbetreiber) miteinander im engen Austausch stehen. Sobald eine Anmeldung vorgenommen wird, erfährt der andere auch davon. |
Anmeldung beim Netzbetreiber
Quelle: Schleswig-Holstein Netz AG
In 9 Schritten zu Ihrem Sonnenstrom |
1. Anmeldung mit Ihrem Elektroinstallateur
2. Prüfung der Unterlagen durch Schleswig-Holstein Netz
3. Netzberechnung durch Schleswig-Holstein Netz
4. Einspeisezusage durch Schleswig-Holstein Netz
5. Rücksendung Betreiberbestätigung
6. Mitteilung Zählpunkt durch Schleswig-Holstein Netz
7. Fertigmeldung durch Ihren Elektroinstallateur
8. Zählersetzung durch Schleswig-Holstein Netz
9. Vergütung Ihres eingespeisten Stroms durch
Schleswig-Holstein Netz
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Bei Mini-PV-Anlagen bzw. Balkonkraftwerken ist das einfacher |
Anmeldung bei der Bundesnetzagentur
Die PV-Anlage muss bei der Bundesnetzagentur1 in das Marktstammdatenregister2 (MaStR) eingetragen werden. Dies ist ein umfassendes, amtliches Register für alle stromerzeugenden Anlagen, (Blockheizkraftwerke, Solaranlagen, Batteriespeicher, KWK-Anlagen, Notstromaggregate). Der Sinn und Zweck des Registers ist, alle Informationen zum Strommarkt in einer einzigen Datenbank zu sammeln, zu bündeln und der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen. Die genauen Standorte und Leistungen der privaten Anlagen haben Einfluss auf die Sicherheit und den Ausbau des öffentlichen Stromnetzes.
Die Anmeldungsfrist einer Solaranlage und eines Batteriespeichers ist relativ kurz. Eine Neuanlage, die ab Februar 2019 in Betrieb genommen wurde, muss innerhalb von einem Monat nach Inbetriebnahme ins Register eingetragen worden sein. Der Batteriespeicher muss separat innerhalb einer 1-Monats-Frist nach Inbetriebnahme angemeldet werden. Das gilt sowohl für bereits laufende Stromspeicher sowie für einen neu angeschafften.
1 Die Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen ist eine selbstständige Bundesoberbehörde. Sie hat in erster Linie den Auftrag, durch Regulierung in den Zuständigkeitsbereichen den Wettbewerb zu fördern und einen diskriminierungsfreien Netzzugang zu fairen Bedingungen zu gewährleisten.
Im Rahmen der Energieregulierung sind die zentralen Aufgaben insbesondere die Genehmigung der Netzentgelte für die Durchleitung von Strom und Gas, die Beseitigung von Hindernissen beim Zugang zu den Energieversorgungsnetzen für Lieferanten und Verbraucher, die Standardisierung von Lieferantenwechselprozessen und die Verbesserung von Netzanschlussbedingungen für neue Kraftwerke.
Die Bundesnetzagentur nimmt u.a. die Aufgabe wahr, in Verkehr zu bringende oder in Verkehr gebrachte elektrische Geräte oder Funkanlagen stichprobenweise auf Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen zu prüfen ist. Das Register für den deutschen Strom- und Gasmarkt. Auch das Marktstammdatenregister (MaStR) wird von der Bundesnetzagentur geführt.
2 Mit dem Marktstammdatenregister (MaStR) wird ein umfassendes behördliches Register des Strom- und Gasmarktes aufgebaut, das von den Behörden und den Marktakteuren des Energiebereichs (Strom und Gas) genutzt werden kann. Für viele energiewirtschaftliche Prozesse stellt das einheitliche und vollständige Register eine Vereinfachung und eine deutliche Steigerung der Datenqualität dar.
Behördliche Meldepflichten können durch die zentrale Registrierung vereinheitlicht, vereinfacht oder ganz abgeschafft werden. Das MaStR dient damit auch der Entlastung der Bürgerinnen und Bürger sowie der Unternehmen bei den zahlreichen Meldepflichten. |
Marktstammdatenregister |
Art der Einheiten |
Registrierungspflicht |
Strom- und Gaserzeugungs-
einheiten |
Einheiten die unmittelbar oder mittelbar ans Strom- oder Gasnetz angeschlossen sind oder werden sollen |
Strom- und Gasspeicher |
Einheiten die unmittelbar oder mittelbar ans Strom- oder Gasnetz angeschlossen sind oder werden sollen |
Stromverbrauchseinheiten |
Einheiten die an ein Hoch- oder Höchstspannungsnetz angeschlossen sind |
Gasverbrauchseinheiten |
Einheiten an Fernleitungsnetze angeschlossen sind Außerdem: Gaskraftwerke mit einer elektrischen Leistung > 10 MW |
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Verpflichtend zu registrierende Stromerzeugungsanlagen
Die Registrierung ist grundsätzlich für alle ortsfesten Stromerzeugungs-Anlagen verpflichtend, unabhängig von der Größe und vom Inbetriebnahmedatum und unabhängig davon, ob für den Strom eine Förderung nach dem EEG oder nach dem KWKG in Anspruch genommen wird. Die Pflicht gilt für alle Anlagen, die Strom für die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz oder für den eigenen Verbrauch erzeugen.
• Solaranlagen
• Stromspeicher
• Windenergieanlagen
• Biomasseanlagen
• Wasserkraftanlagen
• Anlagen zur Stromerzeugung aus Geo- oder Solarthermie, Grubengas, Klärschlamm, Druckentspannung
• Verbrennungsanlagen einschließlich KWK-Anlagen und Brennstoffzellen |
Welche Anlagen bzw. Einheiten müssen registriert werden?
Marktstammdatenregister (MaStR)
Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen
Eine PV-Anlage anmelden: Bundesnetzagentur, Betreiber und Finanzamt
Solarwatt GmbH
Welche Daten werden im Marktstammdatenregister erfasst?
Solarwatt GmbH
PV-Anlage anmelden: Schritt-für-Schritt Anleitung
Enpal B.V.
Solarpaket vereinfacht Anmeldung von Steckersolar-Geräten
HaustechnikDialognews |
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Balkonstromspeicher-System
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SolarFlow ist ein PV-Speichersystem mit einem Balkonkraftwerk und Speicher. Es benötigt nur wenig Platz durch das stapelbare Design und verfügt über keine unordentlichen Kabel, was es zu einer idealen Lösung für jeden Balkon oder Terrasse macht. |
Zendure SolarFlow
Quelle: Zendure Deutschland
Zendure Balkonkraftwerk mit Speicher |
Das Balkonstromspeicher-System mit MC4-Steckverbindern ermöglicht, fast die meisten Solarmodule (Solarpanels, Spannungsbereich ist 16-60 Voc und der Strom ist max. 13A) kann verwendet werden.) und Mikrowechselrichter auf dem Markt zu verwenden, unabhängig von Ihrem vorhandenen System oder neuen DIY-Kit. SolarFlow ist ideal für Hobby- und Profianwender, die ihre Balkonkraftwerke mit Speicher einfach selbst installieren möchten.
Ein Kabel ermöglicht das Anschließen, Laden, Zerlegen und Bewegen (Plug-and-Play) in Sekundenschnelle ohne Unordnung oder zusätzliche Kosten. Mit bis zu 4 erweiterbaren Akkus (3.840Wh) ist SolarFlow die optimale Energielösung für das Haus, Wohnung und kleine Geschäftsprojekte.
Das robuste, wasserdichte Vollmetall-IP65-Design hält selbst härtesten Wetterbedingungen stand. In Verbindung mit einem intelligenten BMS (Batteriemanagementsystem) sorgt das Balkonkraftwerk mit Speicher für ausgeglichene Ladezyklen und eine optimale Wärmeableitung und bietet eine beispiellose Effizienz und Langlebigkeit ohne Sicherheitsrisiken.
Mit der Zendure AIoT-App kann der Stromverbrauch, der Status jeder Komponente erkannt und das Laden und Aufladen verwaltet werden.
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Bei dem System fließt tagsüber die von Sonnenkollektoren erzeugte Energie durch den PV-Hub und wird von Mikrowechselrichtern in Wechselstrom umgewandelt, um die Elektrohgeräte im Haus bzw. Wohnung zu betreiben. Überschüssige Energie wird intelligent in Akkus für den Nachtgebrauch gespeichert. So kann bis zu 32 % der jährlichen Stromrechnung gemindert werden. Eine intelligente Flusskontrolle stellt sicher, dass überschüssige Energie tagsüber effizient gespeichert wird, und der PV-Hub (mit einem einstellbaren Bereich von 100 W bis 1200 W) speist standardmäßig 600 W an den Mikrowechselrichter ein, wodurch der Strombedarf während der Stoßzeiten vollständig gedeckt wird.
Nachts versorgt die in den Akkus gespeicherte überschüssige Energie (erweiterbar auf bis zu 3840 Wh mit 4 Akkus) weiterhin die meisten Elektrogeräte (mit hoher Wattzahl [Klimaanlagen, Kühlschränke] und mit niedriger Wattzahl [WLAN-Routern, Lampen, Laptops) mit Strom. |
Zendure Superbase V Powerstation
Zendure Deutschland
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ready2plugin Einspeisewächter |
Bei dem ready2plugin System handelt es sich um ein Regelsystem, dass es dem Nutzer ermöglicht Konform zu den Gesetzen und Normen mehr als nur die in der VDE festgelegten 600 Watt Einspeiseleistung anzuschließen. Es sollen 1800 Watt möglich sein und es soll eine Lücke geschlossen werden, um auf der einen Seite den Einsatz eines Elektrikers zu verhindern und auf der anderen Seite die Installation für Überlastung zu schützen. Ein Elektrofachbetrieb sollte bei der Planung immer dabei sein.
Der ready2plugin Stromwächter überwacht und steuert den Stromfluss in den Haushalt und in das öffentliche Stromnetz. Er erfährt per WLAN von einem Netzbezugssensor bzw. einer SmartHome-Zentrale den Stromverbrauch des Haushaltes.
Auf Basis dieser Daten regelt ready2plugin die Menge des produzierten Solarstroms innerhalb der normativen Vorgaben. Zudem überwacht der ready2plugin Stromwächter den Solar- und Netzstrombezug. So kann er mit der optionalen Cloud-Verbindung oder vorhandenen SmartHome-Zentrale die momentane Stromerzeugung protokollieren und im Webbrowser anzeigen. Der ready2plugin Stromwächter kann in alle MQTT-kompatiblen SmartHome-Zentralen eingebunden werden. Dies gestattet, den Eigenverbrauch zu optimieren. |
ready2plugin Stromwächter
Quelle: indielux GmbH
Die Auslieferung des Sytems ist im August 2023 vorgesehen. |
Funktionen
1. Echtzeit-Überwachung der Leitungsreserve: Der ready2plugin Stromwächter macht die dynamische Leitungsreserve nutzbar, indem er sie stetig überwacht. Dadurch ist auch bei höheren Leistungen der Anschluss über die Steckdose sicher.
2. Nulleinspeisung mit kompatiblen Wechselrichtern mit RS485-Schnittstelle: Es wird gewährleistet, dass kein überschüssiger Strom ins öffentliche Netz fließt. Dadurch werden rechtliche Probleme und ein Zählertausch umgangen.
3. Monitoring: Das Monitoring-System ist inklusive und muss nicht extra dazugekauft werden. So kann man jeden Tag ablesen, wie viel Strom geerntet wurde.
4. Sicherheitssystem: Der Sicherheitsalgorithmus sorgt dafür, dass selbst bei Ausfall des Einspeisewächters die elektrische Sicherheit garantiert ist. Dieses patentierte Herzstück macht ready2plugin zu einer konkurrenzlosen und einzigartigen Technologie.
Quelle: indielux GmbH |
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Der ready2plugin Einspeisewächter - der Schlüssel für den eigenen Solarstrom
indielux GmbH |
Ready2plugin – Was steckt hinter dem Hype?
Lars-Simon Facius, My Blog Experience
Meldung von Steckdosen-Solargeräten in Deutschland
Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie
Landesverband Berlin Brandenburg e.V. |
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PV-Anlagen - Blitzschutz - Überspannungsschutz
Bei der Installation einer Photovoltaik-Anlage oder spätestens nach einem Blitzschaden stellt sich die Frage, ob der Blitzschutz für die Photovoltaik-Anlage notwendig ist. Hier sind die baulichen Gegebenheiten der PV-Anlage und des Gebäudes, auf dem diese installiert wird, zu berücksichtigen. Eine Beschreibung der Schutzmaßnahmen sowie eine Entscheidungshilfe enthält die Blitzschutz-Norm DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) im Beiblatt 5 "Blitz- und Überspannungsschutz für PV-Stromversorgungssysteme".
Photovoltaik-Anlagen sind sowohl durch direkte als auch durch nahe Blitzeinschläge gefährdet, denn dabei entstehen hohe Spannungen und Ströme, die auf das PV-Stromversorgungssystem einwirken können.
• Direkteinschläge: Werden Photovoltaik-Anlagen direkt von Blitzen getroffen, fließen sehr hohe Blitzströme über die Photovoltaik-Anlagen, die dabei häufig zerstört werden; auch mechanische Zerstörungen und Brände sind nicht auszuschließen.
• Indirekte Einschläge: Bei nahen Blitzeinschlägen fließen Blitzteilströme über die elektrischen Installationen und Versorgungsleitungen, die in Photovoltaik-Anlagen große Schäden hervorrufen können.
• Bei Blitzeinschlägen in einer Entfernungen bis 500 m erzeugen die hohen magnetischen Felder des Blitzes in elektrischen Installationsschleifen Überspannungen, die Schäden an Photovoltaik-Anlagen verursachen können.
• Bei Blitzeinschlägen in größerer Entfernung können allenfalls kapazitive Einwirkungen auftreten, die in der Regel keine Schäden hervorrufen.
Blitzschutz von Photovoltaik-Anlagen
VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
Blitz- und Überspannungsschutz für Aufdachanlagen
DEHN SE
Schutzkonzept für PV-Anlagen
DEHN SE
Prüfung des Blitzschutzsystems
DEHN SE
Balkonkraftwerke: Sie sind weitgehend sicher -
allerdings sollte man auch an den Brandschutz denken
HaustechnikDialogNews - BitSign GmbH
hier ausführlicher >>> Blitzschutz - nicht nur für Solaranlagen
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Elektrosmog - Elektromagnetische Strahlung |
Ob der Elektrosmog (elektromagnetische Strahlung) durch eine Photovoltaikanlage, der durch elektromagnetische Felder (elektrische Gleichfelder, magnetische Gleichfelder, elektrische Wechselfelder, magnetische Wechselfelder) entsteht, krank machen kann, wird zunehmend gestrittig diskutiert.
Die einen sagen, dass die elektrischen und magnetischen Felder sich im Bereich von 9 - 3000 kHz befinden und sich nicht von elektronischen Haushaltsgeräten unterscheiden und die Feldstärke bereits nach wenigen Zentimetern stark abnimmt und somit für die Gesundheit unbedenklich ist.
Die anderen sagen, dass die PV-Anlagen Elektrosmog verbreiten können, wenn sie nicht richtig installiert und angeschlossen werden. Vor allem erzeugen Wechselrichter erhebliche magnetische Wechselfelder, deren Stärke von der Sonneneinstrahlung abhängig ist und in grossem Abstand zu tags- und nachtsüber benutzten Räumen installiert werden sollten.
Da der Elektrosmog nicht nur tagsüber verursacht, sondern 24 Stunden ohne Unterbrechung (also auch, wenn kein Strom erzeugt wird) entsteht. Wenn der Wechselrichter am Netz bleibt, leitet er auf alle Installationen und alle Gebäudeteile Strom. Es wurde festgestellt, dass auf dem Netz massive, breitbandige Störstrahlungen vorhanden sind. Auch wenn die Solaranlage auf einem Nachbargebäude betrieben wird. Diese Magnetfelder können durch geeignete Messungen festgestellt und minimiert werden, wenn z. B. das Verbindungskabel zwischen Solarzelle und Wechselrichter verdrillt werden. Außerdem sollten unnötige Potentialdifferenzen vermieden werden.
Diese Maßnahmen gegen Elektrosmog sind immer zu empfehlen:
• Möglichst viel Abstand zu tagsüber genutzten Räumen
• Erdung der Module
• Geringe Leiterschleifen
• Abgeschirmte geerdete Stringleitungen oder Verlegung in geerdeten Rohren
• Positionierung des Wechselrichters möglichst weit weg von Daueraufenthaltsplätzen (Bett, Büroarbeitsplatz)
• Verbindungskabel zwischen Solarzelle und Wechselrichter verdrillen
• unnötige Potentialdifferenzen vermeiden
• Aluminium-Folie an der Modulrückseite
• Wechselrichter mit Transformator (Gleichstromseite und Wechselstromseite galvanisch trennen)
• Wechselrichter mit Netzfilter auf Gleich- und Wechselstromseite oder Installation zusätzlicher externer Netzfilter
• Wechselrichter weit weg von Ruhezonen (z. B. im Keller abgeschirmt)
• Solarleitungen (+ und -) in geringem Abstand zueinander verlegen
• Gleichstromleitungen fernab von Wechselspannungsleitungen verlegen
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Elektromagnetische Strahlung einer Photovoltaik Anlage
Christian Märtel, DAA GmbH
Photovoltaikanlagen und Elektrosmog?
Werner Bopp, baubiologie magazin - Institut für Baubiologie + Nachhaltigkeit IBN Unabhängige private GmbH
PV-Elektrosmog: Krank durch Photovoltaikanlagen?
Kai Janßen, grünes.haus.de
Photovoltaik-Elektrosmog: Wie gefährlich ist Solaranlage-Strahlung?
energie-experten.org - Greenhouse Media GmbH
Schutz vor Elektrosmog – Photovoltaikanlage richtig abschirmen
Christian Schaar, S2 GmbH - J.Fink Verlag GmbH & Co. KG
Elektrosmog - Torsten Mey |
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Standorte und Befestigungen - Mini-PV-Anlage
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SHP 600 Balkonkraftwerk®
Befestigung am Balkongitter
Quelle: SHP International Trading GmbH
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Damit eine Photovoltaikanlage eine möglichst hohe Energieleistung abliefert, ist eine optimale Ausrichtung zur Sonne zu planen, denn je mehr Sonneneinstrahlung dem Panel zur Verfügung steht, desto höher ist der mögliche Ertrag. Neben der richtigen Ausrichtung ist die Befestigung der Anlage besonders wichtig, denn die Panele, Wechselstromrichter, Kabel und Steckdose müssen vor Unwetter (Sturm, Blitzschlag) geschützt werden. Hier sind die geltenden Bauvorschriften (Statik, Denkmalschutz, Bebauungsplan [größere Anlagen]) der jeweiligen Bundesländer und die VDE Vorschriften zu beachten.
Bei der Ausrichtung sollte die Sonne möglichst senkrecht auf die einstrahlenden Solarpanele einstrahlen, denn nur so ist ein optimaler Stromertrag möglich. Natürlich sollten die Panele nicht beschattet werden, denn schon kleinste Beschattungen können den Ertrag erheblich verringern. Da im Laufe des Jahres der Einstrahlungwinkel sehr verschieden ist, ist die Ausrichtung nach Süden mit einem Neigungswinkel ca. 30 bis 40 Grad je nach Breitengrad (Mittags orientiert nach Süden, in Süddeutschland ca. 32 Grad, in Norddeutschland ca. 37 Grad) sinnvoll.
Da die meisten Mini-PV-Anlagen auf bzw. an einem Balkon oder einer Terrasse installiert werden, ist die Ausrichtung nach Himmelsrichtung aber nur begrenzt möglich. Auch bei einem Schrägdach ist die Ausrichtung und der Neigungswinkel vorgegeben. Deshalb ist die Installation bzw. Aufstellung auf oder an bzw. auf einem Flachdach oder auf einer Freifläche im Garten vorteilhaft, weil hier die Panele mit einem entsprechenden Rahmengestell optimal in die notwendige Position gebracht werden können. |
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Der große Ratgeber zur Mini Solaranlage
Solaranlagen-Portal.de, scon-marketing GmbH
Balkonkraftwerke – optimale Standorte und Befestigungen
- Ulrich Klein, homeandsmart GmbH
Warum sich eine Nordanlage lohnt
Henry Valentin, SMA Solar Technology AG
Nord, Ost, Süd, West – Solaranlagen auf komplexen Dächern auslegen
Mirko Hast (Gastbeitrag), SMA Solar Technology AG
Photovoltaikanlage – Ausrichtung und Neigung
Anondi GmbH
Aufs Dach gestiegen – die Mini PV Anlage ist montiert
crissxcross, Chris Bertko & Stefan Sickert GbR, siio.de |
PV-Balkonmodule
bis 600 Wp Leistung können jetzt direkt beim Netzbetreiber gemeldet werden
Neue Energie GmbH
PV-Balkon-Module: Gerätenorm kommt 2020
DGS – pre | solarserver.de © EEM Energy &Environment Media GmbH
Gefährliches Halbwissen
Falsche Tipps und unvollständige Informationen über Photovoltaik-Anlagen
Thomas Seltmann, pv magazine group GmbH & Co. KG
Quelle: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie
Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
Fragen und Antworten zu steckbaren
Solar-Geräten
Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
DGS veröffentlicht FAQs zu Stecker-Solar-Geräten
- Sandra Enkhardt, pv magazine group GmbH & Co. KG |
Aufs Dach gestiegen – die Mini PV Anlage ist montiert
crissxcross, Chris Bertko & Stefan Sickert GbR, siio.de |
Solaranlagen für die Steckdose
Web Marketing Weimar / Andreas Lange
"Stecker-Solar": Solarstrom vom Balkon direkt in die Steckdose
Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen e.V.
BMWi zu "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlagen
Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V. |
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Verschattung |
Über Jahrzehnte können Photovoltaikanlagen zuverlässig und wartungsfrei ihren Dienst leisten. Die Komponenten (Solarmodule, Wechselrichter) sind inzwischen technisch sehr ausgereift und langlebig. Aber eine Verschattung (Überschattung) der Photovoltaikanlage wird meistens unterschätzt und gehört zu den größten Planungsfehlern. So kann eine Anlage jahrelang einwandfrei funktionieren, aber mit der Zeit entstehen Verschattungen (z. B. durch wachsende Bäume und Büsche oder Baumaßnahmen [z. B. durch den Nachbar]). |
Nur ein Blatt kann schaden
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Auch bei einem perfekt nach Süden ausgerichteten Dach kann keine installierte PV-Anlage effizient arbeiten, wenn diese je nach Jahreszeit (besonders im Winter) im Schatten hoher Bäume liegt. Auch Teilverschattungen haben einen überproportional negativen Einfluss auf die Ertrag einer PV-Anlage.
Es gibt viele verschiedene Verschattungen, die auf Solarmodule einfallen und den Ertrag des gesamten Systems mindern oder die Anlage beschädigen. Damit man dieses Gefahrenpotenzial vermeiden kann, muss man sich über die möglichen Verschattungskomponenten im Klaren sein. |
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Mögliche Schattengeber bzw. Schattenwerfer sind |
• Schornsteine, Kamine
• Antennen, Satellitenanlagen
• Solarmodule bei zu geringen Abständen bei der Flachdachmontage
• Schrauben und Klemmen in der Fläche der Solarmodule
• Laubablagerung, Vogelkot, Staubschichten, Schnee, Raureif
• Neben- oder Nachbargebäude, Dachgauben
• Straßenlaternen, Strommasten, Stromfreileitungen
• Bäume, Hecken, Sträucher
• Bodenerhebungen (Hügel, Kuppen, Wälle). |
Verschattungen durch einen Nachbarbaum, der wohl zu hoch wurde
Die Anlage wurde wohl an einem falschen Platz installiert
Quelle: Energie-experten.org
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Um eine Verschattung zu minimieren oder vollständig zu verhindern, hängt davon ab, ob die Verschattungsursache vom Eigentum stammt oder im fremden Besitzer ist. Entsprechend ergeben sich Verschattungsbeseitigungsmaßnahmen, die sich auf das Photovoltaiksystem oder einen Gebäudeumbau beziehen.
Wenn die Verschattungsursache vom eigenen Besitzes ausgeht, dann ist das die einfachste Möglichkeit, das Problem mit baulichen Maßnahmen zu beseitigen. So können z. B. die Satellitenschüssel oder Antenne umgesetzt, Bäume beschnitten bzw. gefälltt oder Gebäudeteile (Dachgauben) umgebaut werden.
Wenn aber die Verschattungsursache vom Nachbarn ausgeht und man sich über Gegenmaßnahmen nicht einigen kann oder diese unmöglich sind, dann müssen andere technische Möglichkeiten eingesetzt werden. Der Photovoltaikmarkt bietet geeignete Produkte an, mit deren Hilfe sich die Verschattung entweder umgehen, zumindest aber der Ertragsverlust reduzieren lässt.
Hier können verschieden Verfahren eingestzt werden:
• Weglassen der Solarmodule auf verschatteten Flächen
• Standortwechsel der Solarmodule (Fassadenmodule oder aufständern)
• Optimierung der Drehausrichtung von Solarmodulen
• Parallel- statt Reihenschaltung der Solarmodule
• Verwendung von Solarmodulen mit Bypass-Dioden
• Einsatz von Dünnschichtsolarmodule
• Einsatz überbrückender Wechselrichter |
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Photovoltaik Verschattung - Ertragseinbußen durch Verschattung
DeinFachmann, Eugen Wagner
Verschattung von Solarmodulen verhindern energie-experten.org - Greenhouse Media GmbH
Wie wirkt sich Verschattung auf PV Module aus? Photovoltaikforum GmbH
Photovoltaikanlage Verschattung
solaranlage-ratgeber.de - Anondi GmbH
11 Häufige Solarmodul-Defekte und wie man sie vermeidet
WINAICO Deutschland GmbH
Hot-Spots - ub.de Fachwissen GmbH |
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Vermeidung von Schäden durch Verschattung |
Nur ein Blatt kann schaden
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Auch mit der besten Planung ist es nicht immer möglich, dass beim tiefsten Sonnenstand am 21.Dezember der Aufstellungsort einer Photvoltaik-Anlage schattenfrei sein wird. Oft ist es nicht möglich, auch die kleinsten Schattengeber bzw. Schattenwerfer (z. B. Laub, Schnee, Raureif, Geäst von entlaubten Bäumen) auszuschließen. Zum Glück gibt es technische Lösungen die die Installation und den Betrieb der Photovoltaik-Anlage trotzdem sicherstellen. |
Schnee wird immer wieder unterschätzt
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Bei konstanten, jahreszeitbedingten Verschattungen reicht es in der Regel aus, die verschatteten und nicht verschatteten Modulbereiche am Wechselrichter zu trennen. Ein MPP-Tracker1 (Maximal-Leistungspunkt-Sucher) im Wechselrichter sorgt dafür, dass das Leistungsoptimum (Maximum Power Point oder MPP) der Module immer erreicht wird. Man schaltet Module, die durch Verschattung weniger Leistung erbringen, zusammen und trennt sie von den restlichen Modulen. Die unverschatteten Module können so weiterhin effektiv arbeiten und fallen nicht auf die Leistung der verschatteten Module ab.
Wenn aber die Verschattung durch schattenwerfende Objekte im Tagesverlauf über die gesamte Anlage wandert, dann ist die richtige Lösung ein Leistungsoptimierer2. Dieser wird an jedem Modul angebracht. Dadurch findet die Auswahl des Leistungsoptimums nicht mehr am Wechselrichter statt, sondern gesondert an jedem Modul. Dadurch fällt nur noch das verschattete Modul in seiner Leistung ab, nicht jedoch weitere Module, die mit ihm verschaltet sind. Besonders effektiv sind Leistungsoptimierer bei horizontalen Schatten und bei Schattenwürfen durch Masten.
Eine andere Lösung ist, einzelne verschattete Modul zu überbrücken, damit die Gesamtleistung des Strings3 nicht so stark abfallen zu lassen. Hier werden Bypass-Dioden4 eingesetzt. Diese Dioden leiten den Strom der anderen Photovoltaik Module ohne Leistungseinschränkung an der verschatteten oder verschmutzten Stelle vorbei.
Die Folgen durch eine Verschattung (Überschattung) kann auch durch den Hot-Spot Effekt5 auftreten, der zu Schäden oder sogar zur Zerstörung einzelner Photovoltaik-Module oder im schlimmsten Fall zum Brand führen kann. |
1 Ein MPP-Tracker (MPPT) im Wechselrichter versucht, die entnommene Stromstärke so zu dosieren, dass immer das Leistungsmaximum (Produkt aus Stromstärke und Spannung) und somit ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird. Die Funktion nennt man dann "MPP-Tracking".
Die Genauigkeit des MPP-Trackers beeinflusst die vom PV-Generator erzeugte Leistung und die Schnelligkeit (Geschwindigkeit), mit der der MPP-Tracker arbeitet, beeinflusst, wie gut sich der Wechselrichter an Veränderungen der Sonneneinstrahlung anpassen kann. |
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Wechselrichter mit MPP-Tracker
Quelle: SHP International Trading GmbH
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Mit dem Anpassungswirkungsgrad können die MPP-Tracking Funktionen miteinander verglichen werden. Dieser beschreibt letztendlich die Funktion des Wechselrichters, die Energie der PV-Anlage umzuwandeln. Außerdem lassen sich über diesen Wert die sogenannten Regeleigenschaften moderner MPP-Tracker bestimmen.
Bedeutend für den Anpassungswirkungsgrad sind die Einstrahlungsverhältnisse, die Temperaturschwankungen und das statische/ dynamische Verhalten des MPP-Trackers selbst.
Der "statische MPP-Tracking-Wirkungsgrad" gibt das Verhältnis zwischen effektiv aufgenommener Energie des Wechselrichters zu umgewandelter DC-Energie unter gleichen Bedingungen.
Der "dynamische Wirkungsgrad des MPP-Trackers" beschreibt das Verhältnis aus der Summe aller MPP-Energien, welche unter ständig wechselnden Bedingungen auf unterschiedlichen Stufen absorbiert wird und der dazugehörigen (theoretischen) höchstmöglichen Wechselstromenergie.
Optimierung des PV-Ertrags mit MPP-Tracker energie-experten.org |
MPP-Tracking
Bei dem MPP-Tracking wird der Punkt (Maximum Power Point [MPP]) gesucht, an dem ein Solarmodul die höchste Leistung erbringt. Dieser Vorgang kann auf einer Spannungs-Kennlinie dargestellt werden. Der MPP ist von der Sonneneinstrahlung, der Temperatur und individuellen Moduleigenschaften abhängig und ändert sich ständig. |
Der MPP-Tracker sucht den Punkt an dem das Solarmodul die höchste Leistung erbringt
Quelle: Uwezi unter CC BY-SA 3.0
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Im Wechselrichter sorgt ein Mikrocontroller (MPP-Tracker [MPPT]) unentwegt dafür, dass die Leistung der zu Strings zusammengefassten Module, immer optimal auf den jeweiligen Strahlungs- und Temperaturzustand abgestimmt ist.
Der adaptiver Regler passt anhand eines Sollwertes für die Eingangsspannung die Leistung an. Wird der Spannungswert verändert und zeigt sich, dass damit eine höhere Leistung erzielt wird, wird der Sollwert entsprechend nachgeregelt. Jeder Wechselrichterhersteller hat seinen eigenen Algorithmus und seine eigene Software, nach denen das MPP-Tracking erfolgt.
MPP-Tracking
- ub.de Fachwissen GmbH |
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2 Ein Leistungsoptimierer hat eine direkte Wirkung auf das Solarmodul. Diese kleinen Geräte sind direkt am Modul installiert und sorgen dafür, dass diese möglichst an ihrem MPP (Maximum Power Point) arbeiten. Dies ist der Punkt, an dem die Solaranlage die optimalen Erträge liefert. Er kann die Erträge der Photovoltaikanlage um bis zu 25 % verbessern und ist zudem ein wertvoller Schutz für das jeweilige Modul. Für kleine oder mittlere Photovoltaikanlage ist der Leistungsoptimierer geeignet, die Erträge der Module zu überwachen. |
Einsatz von Leistungsoptimierern
Quelle: DEW Deutsche Energie Werke GmbH
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Leistungsoptimierer sind DC-DC-Wandler. Sie wandeln den in den Modulen erzeugten Gleichstrom in Gleichstrom mit einer anderen Spannung um. Sie werden meist verwendet, wenn Module in einem String geschaltet sind, jedoch ungleiche Erträge erzielen. Normalerweise ist die Verschaltung von Modulen zu einem String unproblematisch. Denn sind alle Module nach Süden ausgerichtet und unverschattet, erzielen sie zumeist ähnliche Erträge und der MPP kann zentral über einen String-Wechselrichter geregelt werden. Ist ein Modul des Strings jedoch anders ausgerichtet oder verschattet, wirkt sich die Verschattung des Moduls auch auf die anderen Module einer Reihe aus, denn, das schwächste Modul bestimmt die Leistung im gesamten String.
Findet die Auswahl des Leistungsoptimums (MPP) hingegen nicht mehr am Wechselrichter, sondern durch einen Leistungsoptimierer am einzelnen Modul statt, erzielt nur noch das verschattete Modul eine geringere Leistung, denn der Leistungsoptimierer sorgt dafür, dass alle Module im String mit ihrer maximalen Leistung zur Gesamtleistung beitragen.
Leistungsoptimierer: So funktionieren sie
DEW Deutsche Energie Werke GmbH
Leistungsoptimierer – Hohe Erträge auch bei Verschattung
Nadine Kümpel, Wegatech Greenergy GmbH |
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3 Der Begriff String (Strang) wird im Bereich der Photovoltaik verwendet. Damit wird die Reihenschaltung von mehreren Modulen oder auch Solarzellen innerhalb eines Moduls bezeichnet. Diese Strings werden an den Wechselrichter angeschlossen, wobei ein spezieller String-Wechselrichter den parallelen Anschluss mehrerer Strings ermöglicht. Die String Verschaltung (Reihenverschaltung) der Module und Anlagen ist sehr einfach und kostengünstig. Werden mehrere Module mit annähernd gleicher Leistung über String miteinander verschaltet, können die Erträge positiv beeinflusst werden. Allerdings wirken sich Beeinträchtigungen eines Moduls im String auch auf alle anderen Module aus, so dass bei Verschattungen einzelner Module die Gesamtleistung verringert werden kann. |
Verkabelung (Stringing) in Reihe und Paralell
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Verkabelung (Stringing) in Reihe vs. Paralell
Das Anreihen von Solarmodulen in Reihe beinhaltet das Verbinden jedes Moduls mit dem nächsten in einer Reihe. Solarmodule haben positive und negative Anschlüsse. Bei Reihenschaltung wird der Draht vom Pluspol eines Solarpanels mit dem Minuspol des nächsten Panels verbunden usw.
Wenn Panels in Reihe geschaltet werden, trägt jedes Panel zusätzlich zur Gesamtspannung (V) des Strings bei, aber der Strom (I) im String bleibt gleich. Ein Nachteil der Reihenschaltung besteht darin, dass ein schattiertes Panel den Strom durch den gesamten String reduzieren kann. Da der Strom durch den gesamten String gleich bleibt, wird der Strom auf denjenigen des Panels mit dem niedrigsten Strom reduziert
Das parallele Aufreihen von Solarmodulen ist etwas komplizierter. Anstatt den Pluspol eines Paneels mit dem Minuspol des nächsten zu verbinden, werden beim parallelen Verketten die Pluspole aller Paneele an der Kette mit einem Draht und die Minuspole alle mit einem anderen Draht verbunden.
Bei dieser Anordnung erhöht jede zusätzliche Platte den Strom (Ampere) der Schaltung, jedoch bleibt die Spannung der Schaltung gleich (entsprechend der Spannung jeder Platte). Aus diesem Grund besteht ein Vorteil der parallelen Verkettung darin, dass bei starker Verschattung eines Paneels die restlichen Paneele normal funktionieren können und der Strom des gesamten Strings nicht reduziert wird. |
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Einsatz von Bypass-Dioden
Quelle: energie-experten.org
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4 Bypass-Diode
Die Solarmodule sind in der Regel in Strings in Reihe geschaltet. Bei großen Photovoltaikanlagen werden mehrere Strings installiert. Liefert eine Solarzelle in einer Reihenschaltung aufgrund einer Teilverschattung oder Verschmutzungen keinen Strom mehr, steigt ihr Innenwiderstand und die gesamte elektrische Leistung des Strings sinkt deutlich. Neben dem Leistungsabfall der kompletten Reihenschaltung, kann es auch dazu kommen, das sich das verschattete Solarmodul durch die Spannung der anderen Module und deren Strom erhitzt. Im schlimmsten Fall kann es zu einem Defekt oder sogar zu einem Modulbrand führen.
Eine Bypass-Diode ist parallel zum Modul geschaltet und führt im Fall des Spannungsabfalls am betroffenen Modul den Strom des Strings auf einer Art Umleitung vorbei. Bei solchen Bypass-Dioden (Freilauf- oder Schutzdioden) handelt es sich im Prinzip um herkömmliche Halbleiterdioden mit hohen zulässigen Schaltströmen. Bei Verschattung schließen sie den betroffenen Bereich einfach kurz und leiten den Strom durch die Diode selbst und nicht durch das Modul mit dem hohen Innenwiderstand.
Bypass-Dioden - ub.de Fachwissen GmbH
Die Aufgabe von Bypass-Dioden energie-experten.org |
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5 Von einem Hot-Spot spricht man, wenn innerhalb von Solarmodulen einzelne Solarzellen aufgrund von Teilverschattungen keinen Strom mehr liefern, aber aufgrund des Stroms der anderen, in Reihe geschalteten Zellen, stark erhitzen. Dieser Effekt kann innerhalb einer Solarzelle auftreten oder ein komplettes Solarmodul tangieren. Ein Hot-Spot kann im schlimmsten Fall zur Zerstörung des Moduls führen. hat aber auf jeden Fall eine Ertragsminderung zur Folge.
Die Entstehung eine Hot-Spots hat immer eine Teilverschattung eines Photovoltaik Moduls zur Ursache. Kommt es zur Verschattung einzelner Bereiche eines Solarmoduls, zum Beispiel durch Verschmutzung, produziert die betroffen Solarzelle keinen Strom mehr und ihr Innenwiderstand steigt. Da aber andere Zellen in Reihe verschaltet sind und diese weiter Solarstrom produzieren, wird deren Strom durch die verschattete Zelle gezwungen. Durch den hohen Innenwiderstand und den durchfließenden Strom entsteht eine Verlustleistung, die die Erhitzung des Photovoltaik Moduls zur Folge hat. Ist ein komplettes Solarmodul verschattet, kann sich auch das ganze Modul aufheizen. |
Beispiel
Eine verschattete Zelle in einer Kette reduziert den Strom durch die intakten Zellen, was dazu führt, dass die intakten Zellen höhere Spannungen erzeugen, die die verschattete Zelle oft in Sperrrichtung vorspannen können. |
Wärme, die in einer verschatteten Zelle abgeführt wurde, verursachte einen Bruch des Moduls.
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Nähert sich der Betriebsstrom des gesamten Reihenstrings dem Kurzschlussstrom der verschatteten Zelle, wird der Gesamtstrom durch die verschattete Zelle begrenzt. Der von den intakten Zellen erzeugte zusätzliche Strom spannt dann die intakten Solarzellen in Vorwärtsrichtung vor.
Wenn die Reihenkette kurzgeschlossen ist, dann spannt die Vorwärtsspannung über all diese Zellen die schattierte Zelle rückwärts vor.
Eine Hot-Spot-Erwärmung tritt auf, wenn eine große Anzahl von in Reihe geschalteten Zellen eine große Sperrvorspannung über der verschatteten Zelle verursacht, was zu einer großen Verlustleistung in der verschatteten Zelle führt. Im Wesentlichen wird die gesamte Erzeugungskapazität aller intakten Zellen in der verschatteten Zelle in thermische Energie umwandelt. Die auf engstem Raum auftretende enorme Verlustleistung führt zu lokalen Überhitzungen (Hot-Spots), die wiederum zu zerstörerischen Effekten (Zell- oder Glasrisse, Lotschmelzen, Degradation der Solarzelle) führen. |
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Hot-Spots - ub.de Fachwissen GmbH
Wo Licht ist, ist auch Schatten - SunPower GmbH
Keine Angst vor Schatten auf der Solaranlage
Anke Baars, SMA Solar Technology AG
11 Häufige Solarmodul-Defekte und wie man sie vermeidet
WINAICO Deutschland GmbH
Bauteile einer PV-Anlage |
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Ausrichtung und Neigung |
Neben der Globalstrahlung (Direkt- und Diffusstrahlung), die vom Standort, der Tages- und Jahreszeit sowie vom Wetter abhängig ist, sind die Ausrichtung (Azimut) und der Neigungswinkel der Solarmodule für den Ertrag einer Photovoltaikanlage ausschlaggebend. Ein Tracking System (Nachführsystem), das die Solaranlage automatisch zur Sonne ausrichtet, ist für kleinere private PV-Anlagen nicht sinnvoll. |
Allgemeine Aussagen zur Photovoltaikausrichtung
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- optimale Ausrichtung für PV-Anlagen nach Süden
- Ausrichtung nach Südwest oder Südost - Ertragsverlust unter 5 %
- Ost-West-Ausrichtung - Ertragsverlust ca. 20 %
- Ausrichtung nach Norden ist nicht empfehlenswert
- optimaler Neigungswinkel 30 – 35°
- PV-Anlagen in Süddeutschland den Neigungswinkel etwas kleiner wählen
- PV-Anlagen in Norddeutschland den Neigungswinkel etwas größer wählen
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Bei der Ausrichtung von PV-Anlagen trifft der Azimut eine Aussage über die Abweichung von der Ausrichtung nach Süden (Azimutwinkel 0°). Bei einer Abweichung nach Westen ergeben sich Pluswerte, die Abweichung nach Osten wird mit negativen Werten dargestellt.
Der Azimut ist eine Größe für den möglichen Ertrag einer Photovoltaikanlage. Abweichungen der Himmelsrichtung von rund 45° bringen aber nur 5 % geringe Ertragseinbußen. Bei einem Azimutwinkel von 90° liegt die Ertragsminderung zwischen 6 und 40 %. Die Spreizung der möglichen Ertragsverluste ist darauf zurückzuführen, dass der Azimut nicht alleine für den Ertrag der Photovoltaikanlage entscheidend ist. Der Neigungswinkel ist die andere Größe. Nur anhand beider Größen zusammen kann eine optimale Ausrichtung der Photovoltaikanlage erfolgen.. |
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Die PV-Module erzielen den höchsten Ertrag, wenn sie nach Süden ausgerichtet sind und die Sonnenstrahlen senkrecht im 90° Winkel auf die Module treffen. Wenn an der Neigung eines Steildaches nichts geändert werden kann, dann können die Module durch Aufständerungen noch ein wenig angepasst werden. Da aber der Sonnenstand im Tages- und Jahresverlauf nie konstant bleibt, ist eine optimale Einstrahlung bei fest montierten Solarmodulen nie permanent gegeben.
Die höchsten Erträge werden erreicht, wenn zwischen Frühling und Herbst die Sonneneinstrahlung fast senkrecht auf die PV-Module auftreffen und diese nach Süden und in einem Winkel von 30 – 35° angebracht werden. Bei einem Neigungswinkel zwischen 10 und 60° sind noch immer 90 % des maximalen Ertrags möglich. |
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Ein Geodreieck ist zwar old school, reicht aber ebenfalls aus. Einfach die Messwerte maßstabgerecht auf ein Blatt Papier zeichnen, das Geodreieck im rechten Winkel anlegen und den Wert ablesen.
Für die Praxis reicht das immer. |
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Die folgenden Hinweise tragen ebenfalls dazu bei, die Ausrichtung je nach Standort der Anlage bestmöglich zu wählen:
• Selbstreinigung beachten. Erst ab einem Neigungswinkel von ca. 12 Grad setzt der selbstreinigende Effekt der Solarmodule ein. Ist dieser nicht gegeben, sollte eine regelmäßige Reinigung der PV-Anlage einkalkuliert werden, damit keine Schäden durch Verschattungen entstehen.
• Schneelast bedenken. In Regionen mit hohem Schneeaufkommen sollten Solarmodule mit einem Neigungswinkel von mindestens 30 Grad installiert werden, damit der Schnee abrutschen kann und keine Verschattung entsteht.
• Kosten für Anlagen auf Flachdächern kalkulieren. Die Ausrichtung von PV-Anlagen auf Flachdächern lässt sich flexibler gestalten. Dazu werden allerdings Aufständerungen gebraucht, die mit zusätzlichen Kosten einhergehen.
• Bei starker Südabweichung Neigungswinkel korrigieren. Je stärker die Ausrichtung der PV-Anlage von Süden abweicht, desto kleiner sollte der Neigungswinkel gewählt werden. So lassen sich mit einem Winkel von 0 bis 20 Grad auch bei Ost-West-Anlagen noch etwa 90 % des maximalen Ertrags erreichen. Umsetzen lässt sich die Korrektur jedoch meist nur auf Flachdächern. |
Der optimale Neigungswinkel für Photovoltaikanlagen - Nicolas, tryseo UG |
Ausrichtung - Photovoltaikanlage
Quelle: rechnerphotovoltaik.de - Eugen Wagner, DeinFachmann
Bedeutung der Dachausrichtung für die Photovoltaikanlage
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Ausrichtung Photovoltaikanlage – So erzielen Sie hohe Erträge
bauen & sanieren.net
Photovoltaikanlage Ausrichtung und Neigung
Solar-Ratgeber - Anondi GmbH
Photovoltaik Ausrichtung
Solarwatt GmbH |
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Photovoltaikanlage reinigen |
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Photovoltaikmodule sind in der Regel zum großen Teil selbstreinigend. Aufgrund der Neigung der Module spülen Regen und Schnee den Schmutz ab, sodass eine intensivere Reinigung der PV-Anlage nur selten notwendig wird. Jedoch sind die Solarmodule über ihre gesamte Lebensdauer (mindestens 20 Jahre) der Natur und Umwelteinflüssen ausgesetzt.
Auf den Modulen absetzen können sich zum Beispiel:
• Feinstaub und Rückstände von Straßen- und Luftverkehr
• Ruß aus gewerblichen und privaten Schornsteinen
• Laub, Baumnadeln, Sand, umherfliegende Vogelfedern und Tierhaare, Insekten
• Pollen, Blüten, Pilze, Flechten und Moose
• ätzender Kot von Vögeln und Nagern
• Rückstände von Regen und Schnee |
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Laub und Schnee bleiben bei einem empfohlenen Neigungswinkel von 30 bis 35° nur selten liegen, aber Luftverschmutzung oder Vogelkot können die Reinigung der PV-Anlage nötig machen. Zwischen Glas und Rahmen setzt sich Schmutz ab, auch Moos kann sich hier bilden. Ohne regelmäßige Solarreinigung vermindert sich möglicherweise der Wirkungsgrad der Solarmodule. Durch eine Schmutzschicht kommt weniger Sonnenlicht an die Module. Außerdem führen Verschmutzungen zu Verschattungen und dadurch zu Schäden an den Modulen.
Ob eine regelmäßige Reinigung der Photovoltaikanlage tatsächlich verlässlich zu höheren Erträgen führt, wird derzeit noch erforscht. Zwar konnte eine Studie zeigen, dass durch die Reinigung Mehrerträge erwirtschaftet wurden. Diese Studie bezog sich jedoch auf sehr große PV-Anlagen, sodass die Ergebnisse nicht zwingend auf kleine PV-Anlagen auf Wohnhäusern übertragbar sind. Die PV-Anlage zu reinigen kann sinnvoll sein, wenn
• man selbst eine Verminderung der Erträge festgestellt hat,
• der Neigungswinkel der Module gering ist (z. B. bei einer PV-Anlage auf einem Flachdach),
• die Anlage sich unweit von Bäumen mit klebrigen Pollen oder Blüten befindet (z. B. Birke, Ahorn, Linde),
• stärkere und hartnäckige Verschmutzungen (etwa durch Vogelkot) bekannt sind
• wenn die Anlage in der Nähe eines landwirtschaftlichen Betriebs oder einer Bahntrasse installiert ist, da hier stärkere Verschmutzungen durch Fettablagerungen oder Roststaub zu erwarten sind. |
Photovoltaikanlage reinigen - Solar-Ratgeber - Anondi GmbH
Solaranlagen reinigen: So geht es richtig - IBC SOLAR AG
Photovoltaik: Reinigung, Wartung und Unterstützung durch Firmen
Solarwatt GmbH
Wann ist der richtige Zeitpunkt für eine Photovoltaik Reinigung?
Michael Mattstedt, Ökologische Solarreinigung |
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Grid-Systeme Der Begriff "Grid" (Netz) gibt an, ob eine Photovoltaik-Anlage den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einspeist (On-Grid-System) oder nur für den Eigenverbrauch genutzt (Off-Grid-System) wird.
Eine Photovoltaikanlage, die Strom in ein öffentliches Stromnetz eingespeist, wird als On-Grid-System bezeichnet. Nebem einem Solargenerator (zusammengeschaltete Module) ist ein Wechselrichter notwendig, weil in öffentlichen Stromnetzen Wechselstrom vorhanden ist.
Es gibt On-Grid Systeme, die einen Verbraucher parallel zum öffentlichen Netz zu versorgen.
Die dezentrale Solarenergie in der Nähe des Verbrauchers produziert, wodurch große Transportverluste ausgeschlossen
werden können.
Andere On-Grid-Systeme versorgen den Verbraucher alternativ zum öffentlichen Netz.
Der Verbraucher ist auch an das öffentliche Netz angeschlossen, produziert aber den Solarstrom dezentral (verbrauchsnah). Die Stromüberschüsse werden vorrangig in einem Energiespeicher gespeichert.
Dadurch wird eine höhere Versorgungssicherheit bei schwächeren Versorgungsnetzen erreicht
(Backup-System).
Mini-Grid-System / Off-Grid-System
Quelle: SOLARA GmbH
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Das Off-Grid-System wird für die Solare Inselstromversorgung eingesetzt. Diese PV-Anlagen sind nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen und funktioniert nur mit Energiespeicher. Sie werden hauptsachlich in Ferienhäusern oder Bergühütten eingesetzt, die wegen der großen Entfernung nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen sind. Da die Stromverbraucher in unmittelbarer Nähe der Stromerzeugung in der Regel nur eine niedrige elektrische Spannung von 12 oder 24 V Gleichstrom erfordern, reichen meist kleinere Module, in denen weniger Solarzellen in Reihe geschaltet werden, für die Versorgung aus. |
Solar für Inselanlagen, Off-Grid-Systeme, Stand-alone-Systeme - SOLARA GmbH |
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Off-Grid-Systeme werden auch in Mini-PV-Anlagen (Balkon, Hauswand, Booten, Wohnmobilen) genutzt. Ein Wechselrichter, wie er für den Netzanschluss
von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen notwendig ist, ist nur dann erforderlich, wenn die Stromverbraucher auf Wechselstrom ausgelegt sind. Bei Bedarf können sie über einen Sinus-Wechselrichter auch Verbraucher mit 230 V Wechselstrom versorgen.
Die Vorteile des Off-Grid-Systeme
• Entlegene Gebäude und Geräte können mit Energie zur Beleuchtung, zur Messung
und zur Kommunikation, aber auch zum Kochen, zur Heizung oder Kühlung versorgt werden.
• Es muss kein Netz vorhanden sein bzw. keine Leitung verlegt werden.
• Es bestehen keine Zuleitungen, die anfällig wären für Schäden aufgrund von
Wartungsarmut, Sabotage oder Energiediebstahl.
• Off-Grid-Systeme sind aufgrund ihrer Kompaktheit mehr oder minder rasch auf-
und abbaubar; sie erhöhen die Mobilität von Versorgungseinheiten.
Warum sich eine Nordanlage lohnt Henry Valentin, SMA Solar Technology AG
Nord, Ost, Süd, West – Solaranlagen auf komplexen Dächern auslegen
Mirko Hast (Gastbeitrag), SMA Solar Technology AG |
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Wallbox |
Eine Wallbox (Wand-Ladestation, Wall Connector) ist eine kompakte, kleine Ladestation für E-Autos, die man zu Hause und/oder am Arbeitsplatz nutzen kann. In der Regel wird sie an einer Wand in einem Carport oder in einer (Tief-)Garage montiert.
DC- oder AC-Wallboxen laden ein Elektrofahrzeug bedeutend schneller gegenüber einer handelsübliche Haushaltssteckdose. Das Laden eines E-Autos über eine Steckdose benötigt meistens bis zu zehnmal mehr Zeit als über eine Wallbox.
Das Laden über eine Wallbox ist am sichersten. Die Haushaltssteckdosen sind für solche Strommengen nicht ausgelegt. Die Kombination aus langer Ladedauer und großen Strommengen kann dazu führen, dass eine Überhitzung auftritt. Hierbei besteht oftmals erhöhte Brandgefahr. Deswegen sollte das Laden eines E-Autos über eine normale Haushaltssteckdose nur in absoluten Notladesituationen durchgeführt werden. Und auch nur dann, wenn keine Wallbox oder öffentliche Ladestation greifbar ist.
Hochwertige Wandladegeräte nutzen einen Drehstromanschluss mit einer Spannung von 400 Volt (Starkstrom). Beim dreiphasigen Laden mit 16 A kann eine Leistung von 11 kW bezogen werden, mit 32 Ampere verdoppeln sich die Leistung und erlaubt das Laden mit 22 kW. Hier steht kW für Kilowatt und definiert die Ladeleistung. Ampere ist die Maßeinheit für die elektrische Stromstärke.
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Typischer Aufbau einer Wallbox
Quelle: e-mobilio GmbH
Passende Wallbox finden
Quelle: garage-und-carport.de - Anondi GmbH
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E-Autos können auch Gleichstrom direkt in der Batterie speichern und damit mit Gleichstrom schneller laden als mit Wechselstrom. Die meisten E-Autos können Wechselstrom bis zu 11 kW laden. Bei Gleichstrom ist die Ladeleistung um ein Vielfaches höher. Bei Schnellladestationen steht Gleichstrom zum Laden zur Verfügung und deshalb können dort Ladeleistungen bis zu 150 kW erreicht werden.
• Wallboxen sind die bequemste, schnellste und sicherste Möglichkeit, ein E-Auto zuhause zu laden.
• Die Wallbox muss immer auf das E-Auto abgestimmt sein, vom Stecker über das Kabel bis zur Ladeleistung.
• Das E-Auto braucht Gleichstrom (DC), aus dem Verteilernetz kommt aber Wechselstrom (AC).
• Der Strom muss von dem On-Board-Ladegerät (AC-Laden) oder von der Ladestation (DC-Laden) umgewandelt werden.
• Einige Wandladestationen verfügen über zahlreiche Zusatzfunktionen. Hier heißt es: weniger ist manchmal mehr.
Mit einem Wallbox-Komplettangebot profitiert man von folgenden Vorteilen:
• einfache Möglichkeit, um zukunftssicher E-Auto zuhause laden zu können
• hoher Komfort oft verschiedene Angebotspakete verfügbar
• alle Schritte bis zur eigenen Wallbox werden übernommen
• professionelle Umsetzung durch Fachbetrieb
• steht ein Energieversorger hinter dem Angebot, oft auch Ökostrom-Vertrag Teil des Angebots
• oft Beratung zur eigenen Ladestation enthalten
• es gibt Wallbox-Förderungen |
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Technik: Darauf musst du beim Kauf einer Wallbox achten
e-mobilio GmbH
Elektroauto und Solarstrom
garage-und-carport.de - Anondi GmbH
Wallbox Förderung und Zuschüsse: Wo gibt's noch Geld?
Melanie Baumann, homeandsmart GmbH |
Eine Wallbox lohnt sich besonders in Verbindung mit einer eigenen Solaranlage. Da eine eigene Wallbox die bequemste und oft günstigste Lademöglichkeit für E-Auto-Inhaber ist, werden die Wandladestationen immer beliebter. Hier sollte man sich über die Kosten informieren.
Eine Wallbox kostet durchschnittlich zwischen 1.400 - 3.500 €. Um die genauen Kosten zu ermitteln, muss man sich mit den Anschaffungs-, Installations- und Betriebskosten befassen.
• Je nach Hersteller und Modell liegen die Anschaffungskosten bei 400 - 1.500 €. Hier spielen die gewünschtem Funktionen eine große Rolle. So kann die eigene Wallbox schon einmal bis zu 2.000 € kosten.
• Vergleicht man die Angaben verschiedener Anbieter, so landet man insgesamt bei Installationskosten von 1.000 - 2.000 €. Aber auch bei den Installationskosten gibt es große Schwankungen, da es zahlreiche Faktoren gibt, die die Installationskosten von Wallboxen maßgeblich beeinflussen. |
• Unterschiedliche Modelle haben oft auch unterschiedliche Schutzmaßnahmen. Hier muss evtl. nachgerüstet werden, was wiederum die Installationskosten erhöht.
• Je länger das Kabel vom Aufstellort zur Wallbox sein muss, desto höher die Kosten.
• Ein hoher Umbaubedarf (z. B. Mauerdurchbrüche) lässt auch die Installationskosten einer Wallbox steigen.
• Wallboxen müssen beim Netzbetreiber angemeldet werden. Normalerweise sind diese Kosten in den Installationskosten enthalten. Da Ladestationen mit mehr als 11 kW Ladeleistung allerdings eine besondere Genehmigung brauchen, können hier nochmal Kosten von ca. 500 € anfallen.
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• .Der Großteil der Wallbox-Betriebskosten sind erst einmal nur die Stromkosten, die beim Laden des E-Autos anfallen. Dazu kommen regelmäßige Wartungen, die ca. alle zwei bis vier Jahre empfohlen werden, sind aber keine Pflicht. Die Wartungskosten liegen bei ca. 200 €.
Die Anschaffungskosten für Ihre Wallbox kann man sparen, wenn man ein Kompletpaket aus PV-Anlage und Solarstromspeicher kauft oder mietet. Hier ist dann in der Regel eine intelligente Wallbox integriert. So bietet z. B. die Firma Enpal ein Rundum-Sorglos-Paket, in dem Wartung, Versicherung, Monitoring und Reparatur inklusive sind, an. Hier wird die Wallbox über eine IoT Cloud Plattform regelmäßig weiterentwickelt. Dies hilft dabei, den Stromverbrauch und die Ladeprozesse im Haushalt zu optimieren. |
Wallbox Kosten: Alle Infos in 2022
Yannick Van Noy, Enpal GmbH |
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Carport mit Ladestation |
Carport mit Glas-Glas-Module
Quelle: easyFenster Göpper
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Für den Fall, dass man direkt von Beginn gerne selbst Hand anlegt und ein Talent für Handwerkerarbeiten vorhanden ist, kann auch ein Carport mit Solardach komplett selbst aufgebaut werden. Es gibt beispielsweise online Anleitungen, wie man ein Glas-Solardach für den Carport selber bauen kann. Durch die Verbindung von Carport und Solaranlage erhält man nicht nur einen Stellplatz für den eigenen Wagen, sondern kann gleichzeitig auch Strom für den Eigenbedarf (z. B. für eine Wallbox eines E-Autos) erzeugen. |
Das gleiche gilt ebenfalls für ein Terrassendach, da man auch dort ein Solardach montieren kann. Für die Montage der Solaranlage sollte jedoch ein gutes Wissen im Bereich Elektronik vorhanden sein, sodass alles korrekt verkabelt wird und das Solardach auch seine gewünschte Leistung bringt.
Wenn die Solarmodule über 600 Wp bringen können, muss entweder ein passender Wechselrichter eingebaut werden oder ein Elektriker (Elektronikerin bzw. Elektroniker Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik) die Anlage anschließen. Eigentlich sollte immer ein Fachmann hinzugezogen werden, der vorher die Elektroinstallation des Hauses auf Eignung überprüft. |
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