Mini-PV-Anlage

Solaranlage kaufen oder mieten

Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Solarmodulen, einer Gleichstrom-Hauptschaltung, einem Wechselrichter (Netzeinspeisegerät [NEG]) und Einspeisezähler. Der Stromerzeugungsprozess wird durch das Einfallen des Sonnenlichts in Gang gesetzt. Bei diesem Strom, der aus mehreren in Reihe geschalteteten Solarzellen kommt, handelt es sich um Gleichstrom, der in der Hauptschaltung zusammengefasst bzw. aufsummiert wird. Danach wird aus dem hochspannigen Gleichstrom in einem Wechselrichter gebrauchsfähiger Wechselstrom (230 V 50 Hz) hergestellt. Dieses Gerät regelt den Strom und die Spannung so, dass die PV-Anlage besonders leistungsfähig arbeitet. Der erzeugte bzw. in das öffentliche Stromnetz einspeiste Strom wird im Einspeisezähler angezeigt.


Funktionsweise einer Photovoltaikanlage (Bild durch Anklicken vergrößer)
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien - DAA Deutsche Auftragsagentur GmbH

Drohnenprüfung an PV- und Solaranlagen
viZaar industrial imaging AG

Solarmodule

Ein Solarmodul (Photovoltaikmodul [PV-Modul]) bzw. eine Solarzelle wandelt das Licht der Sonne in elektrische Energie um. Die Module können in Serie (Reihe) oder parallel geschaltet werden. Die Solarmodule werden in starrer und inzwischen auch flexibler Ausführung angeboten.

Solarmodularten mit

Die Anzahl der Solarmodule wird durch den gewählte Typ und wieviel Leistung die Anlage haben soll. Die Größe der Fläche kann vorab nach einer Faustformel berechnet werden.  Dabei ergeben ca. 10 m2 Fläche auf einem Schrägdach eine Leistung von 1 Kilowatt Peak (6 - 9 m2 bei monokristallinen Modulen; 7 - 10 m2 bei polykristallinen Modulen; 15 - 20 m2 bei Dünnschichtmodulen). Je nach Region in Deutschland erzeugt 1 Kilowatt Peak (kWp)* Leistung zwischen 900 und 1.200   (kWh) Strom.
Die Solarzellen bestehen immer aus mehreren Schichten. Neben der stromproduzierenden Schicht durch zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten müssen die Solarmodule stabil und korrosionsbeständig sein.
Die Halbleitermaterialien sind
- monokristallines Silizium
- polykristallines Silizium (Si)
- amorphes Silizium (a-Si)
- Kadmium-Tellurid (CdTe)
- Kupfer-Indium-(Gallium-)Diselenid (CIS/CIGS)

Am häufigsten wird Silizium eingesetzt. Die Silizium-Solarzellen bestehen aus (n- und p-dotiertem) Silizium und bei CdTe- oder CIS/CIGS-Solarzellen werden verschiedene Halbleiter in einer Zelle eingesetzt.

Die verschiedenen Schichten eines Photovoltaik-Solarmoduls

Aufbau Solarmodul
Quelle: RENEWABLE ENERGY CONCEPTS

Frontglas (ESG)
Die erste Schicht bildet eine in der Regel 4mm starke ESG Glasscheibe (Einscheiben Sicherheitsglas), die Beständig gegen Temperaturwechsel sowie schlag-, stoß- und druckfest ist. Für Flächenlasten in Schnee- und Windlastzone 3 sollten hier Werte von 5400 N/m2 eingehalten werden.
Obere Einbettfolie (EVA)
Eine Kunststoffschicht aus EVA (Ethylenvinylacetat) bzw. eine Gießharzschicht wird als obere Feuchtigkeitssperre eingezogen. Die Kunststofffolien werden bei Temperaturen um 150°C mit den Solarzellen verschweißt (laminiert) und bilden so einen wasserdichten Korrosionsschutz.
Solarzellen
Einzelne Solarzellen, über Lötbänder miteinander verschaltet, wandeln Sonnenlicht in Strom um.
Untere Einbettfolie (EVA)
Eine Kunststoffschicht aus EVA (Ethylenvinylacetat) bzw. eine Gießharzschicht wird als untere Feuchtigkeitssperre eingezogen. Die Kunststofffolien werden bei Temperaturen um 150°C mit den Solarzellen verschweißt (laminiert) und bilden so einen wasserdichten Korrosionsschutz.
Tedlar Verbundfolie
Den rückseitigen Abschluss bildet eine Kunststofffolie aus Polyvinylfluorid, besser bekannt unter den Handelsnamen Tedlar und ICOSOLAR bekannt, oder aber eine Glasplatte.
Rahmen
Um den verschiedenen Schichten weiteren Halt zu geben und die Einbausituation zu erleichtern, wird das Modul in einem Aluminiumrahmen gefasst. Quelle: RENEWABLE ENERGY CONCEPTS

Die typischen Nennleistungen solcher Solarmodule liegen zwischen 10 Watt Peak* (Wp) und 100 Watt Peak* (Wp).

Solaranlagen - Solartechnik
Bald Solarzellen mit vierfachem Wirkungsgrad?

Solarzelle
Die Solarzellen bestehen immer aus mehreren Schichten. Die stromproduzierenden Schichten haben zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten.
Die Halbleitermaterialien sind
- monokristallines Silizium
- polykristallines Silizium (Si)
- amorphes Silizium (a-Si)
- Kadmium-Tellurid (CdTe)
- Kupfer-Indium-(Gallium-)Diselenid (CIS/CIGS)

Am häufigsten wird Silizium eingesetzt. Die Silizium-Solarzellen bestehen aus (n- und p-dotiertem) Silizium und bei CdTe- oder CIS/CIGS-Solarzellen werden verschiedene Halbleiter in einer Zelle eingesetzt.

Ein Solarmodul besteht aus mehreren einzelnen verschalteten Solarzellen, um für die unterschiedlichen Anwendungsbereiche geeignete Spannungen bzw. Leistungen bereitzustellen. Dabei ergibt eine Reihenschaltung (Serienschaltung) der Zellen eine höhere Spannung (Volt) und eine Parallelschaltung einen höheren Strom (Ampere).
So erzeugt z. B. eine ca. 15 cm x 15 cm große kristalline Solarzelle eine elektrische Spannung von ca. 0,5 V und eine elektrische Stromstärke von ca. 5 A. Die Leistung dieser Solarzelle ergibt das Produkt aus Spannung und Stromstärke, also 0,5 V x 5 A = 2,5 W.
Werden bei einer Reihenschaltung z. B. 5 dieser Solarzellen in Reihe geschaltet, so addieren sich die Spannungen der einzelnen Solarzellen 2,5 V (5x 0,5 V). Die elektrische Stromstärke bleibt 5 A. Also haben diese Solarzellen eine Leistung von 12,5 W (2,5 V x 5 A).
Werden bei einer Parallelschaltung 5 dieser Solarzellen parallel geschaltet, so addieren sich die elektrischen Ströme zu einer Gesamtstromstärke von 25 A (5x 5 A). Die elektrische Spannung bleibt 0,5 V. Also haben diese Solarzellen eine Leistung von 12,5 W (0,5 V x 25 A).

Es ist also egal, ob es eine Reihenschaltung oder Parallelschaltung ist, beide Schaltmöglichkeiten führen bei gleichartigen Solarzellen zu der gleichen elektrischen Leistung. Bei der Herstellung von Solarmodulen ist es üblich zwischen 36 und 144 Solarzellen in Reihe zu schalten, um die Gesamtspannung des Solarmoduls zu erhöhen. Ein solches Solarmodul erzeugt eine Gesamtspannung von 20 bis 80 V. Die Leistung eines solchen Solarmoduls beträgt zwischen 100 W und 300 W.

Verschiedene Solarzellenarten - Achmed A. W. Khammas
Solarzellen Aufbau und Herstellung - Michael Römer technische- und Sachillustration
Photovoltaik - Indach-Montage - ub.de Fachwissen GmbH

Die Solarzellenarten sind

Monokristalline Zelle
Monokristalline Solarzellen werden aus geschmolzenem Silicium hergestellt. Das geschmolzene Silicium wird gereinigt und zu einem Stab gezogen, der ein einheitliches Kristallgitter (Einkristall, Monokristall) bildet. Diese Ingots werden anschließend in nur wenige Mikrometer dicke Scheiben (Wafer) gesägt und mit Bor dotiert. Danach wird die Waferoberfläche durch eine chemische Behandlung gereinigt und die andere Hälfte der Wafer mit Phosphor dotiert.


Monokristalline Solarmodule
Quelle: Wagner Solar GmbH

Mit den p- und n-dotierten Wafern wird eine Solarzelle aufgebaut, die wegen der geringen Verunreinigungen einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Die Ingots werden in Durchmessern von 150, 200 und 300 mm hergestellt. Ein Erkennungsmerkmal ist die gleichmäßige einheitlich dunkel Kristallstruktur (dunkelblaue bis schwärzliche Färbung). Außerdem sind sie nicht ganz quadratisch, weil sie aus runden Ingots gesägt werden und dadurch abgerundete Ecken haben.
Aufgrund des hohen Wirkungsgrades werden die monokristallinen Solarzellen dort eingesetzt, wo auf einer geringen Fläche ein möglichst hoher Ertrag erzielt werden soll und die einheitliche Optik gewünscht wird.
Nachteilig sind die
aufwendige Herstellung und der daraus folgende hohe Preis, die schlechtere energetische Amortisation gegenüber  polykristallinen Zellen aufgrund der energieintensiven Fertigung   der Module und der  geringere Wirkungsgrad bei diffusem Licht gegenüber Dünnschichtzellen.

Polykristalline Zelle
Polykristalline Solarzellen bestehen aus gereinigtem mit Bor dotierten Silizium, das mit einer Induktionsheizung geschmolzen und weiterverarbeitet wird. Hierbei unterscheidet man zwischen dem Blockguss-Verfahren und Bridgeman-Verfahren.


Polykristalline Solarmodule
Quelle: SOLVIS GmbH & Co KG

Bei dem Gießverfahren wird das geschmolzene Silizium in Tiegel gegossen. Danach muss das Silizium von unten nach oben abkühlen und erstarren, um dann die Ingots zu erzeugen. Dabei wachsen die Siliziumkristalle nach oben.
Bei dem Bridgeman-Verfahren findet die gezielte Abkühlung in dem gleichen Tiegel statt, um größere Kantenlängen der Blöcke für polykristallinen Solarmodule zu ermöglichen. Die Siliziumblöcke werden erst in Ingots gesägt und dann in waagerechte Scheiben (Wafer) gesägt. Die Wafer werden gereinigt und anschließend zu polykristallinen Modulen weiterverarbeitet.
Die
Solarmodule sind polykristallin, weil während des Gieß- oder Bridgeman-Verfahrens mehrere Kristalle (hellen, bläulich glitzernden Oberfläche) entstehen. Die Fertigungsverfahren ergeben deutlich preisgünstigere Zellen gegenüber den monokristallinen Zellen. Hier liegt wohl auch der Grund, dass der Marktanteil von polykristallinen Solarmodulen bei weit über 80 % der in Deutschland ist.
Polykristalline Module haben einen geringeren Wirkungsgrad gegenüber monokristalline Module und sind schwerer gegenüber Dünnschichtmodule.

Dünnschichtzelle
Dünnschichtmodule bestehen aus einem Trägermaterial (z. B. Metall, Glas flexible Werkstoffe [Kunststoff]), das mit einem photoaktiven Halbleiterwerkstoff (amorphes Silizium, Cadmiumtellurid, CdTe, Galliumarsenid, GaAs, Kupfer-Indium-Selenid, CuInSe2) beschichtet (bedampft) wird.


Dünnbettmodul
Quelle: First Solar

Die Schichtdicken betragen weniger als 1 µm, wodurch die Materialkosten verringert werden. Es gibt auch Dünnschichtmodule mit mikrokristallinem Silizium oder organische Solarzellen, bei denen die Absorberschicht aus einem Polymer besteht.
Bei den Dünnsichtmodulen entfällt die Waferherstellung, was die Herstellung einfacher und weniger aufwendig macht gegenüber mono- oder polykristallinen Module, haben aber einen erheblich niedrigeren Wirkungsgrad (5 - 10 %).

Die Vorteile trotz des niedrigeren Wirkungsgrades sind

• Geringer Rohstoffverbrauch
• Preiswerte Fertigung
• Geringe Anschaffungskosten
• Geringes Gewicht
• Auch bei diffusem Licht eine hohe Ausbeute
• Keine Wirkungsgradverluste durch Wärme

• Unempfindlich gegen Verschattungen
• Flexible Formgestaltung
Dünnschichtmodule können gerollt und gefaltet werden, so kann man sie z. B. als Solar-Dachbahnen herstellen. Aufgrund der dünnen Bauweise sind sie aber empfindlich und degradieren schneller.

* Watt Peak (Kilowatt Peak - kWpp)
Die Maßeinheit "Watt Peak" (Wp) bzw. ("Kilowatt Peak" - kWp) wird speziell in der Photovoltaik zur Kennzeichnung der genormten elektrischen Leistung (Nennleistung) einer Solarzelle oder eines Solarmoduls eingesetzt. Sie gibt maximal mögliche Leistung bei Standardbedingungen an und wird deshalb als Peak-Leistung (Spitzen-Leistung) benannt. Diese wird in Watt bzw. Kilowatt gemessen und als Wp (Watt, Peak) bzw. kWp (Kilowatt, Peak) angegeben. Zum Vergleich verschiedener Solarzellen oder Solarmodule ist eine Normierung notwendig.
Die Standardbedingungen (Test- bzw. Laborbedingungen) für die Normierung sind eine optimale Sonneneinstrahlung von 1.000 W/m2 bei einer Modultemperatur von 25 °C und einem Air Mass (AM)* 1,5  (Luftmasse bzw. Sonnenlichtspektrum). Die tatsächliche abgegebene Leistung ist aber ca. 15 bis 20 % niedriger, weil sie in der Praxis eine wesentlich höhere Betriebstemperatur haben und der Einfallswinkel der Zellen meistens nicht genau senkrecht zum einfallenden Licht ausgerichtet ist.

kWp - Kilowatt Peak
* Air Mass (Luftmasse bzw. Sonnenlichtspektrum)
Die Länge des Weges, den das Sonnenlicht durch die Erdatmosphäre bis zum Erdboden zurücklegt wird mit dem relativen Maß Luftmasse (Air Mass [AM]) bezeichnet. Der Einfallswinkel des Sonnenlichts ändert sich durch die Drehung der Erde um die Sonne und damit ändert sich auch die Länge des Weges durch die Atmosphäre. Dadurch ergibt sich die Minderung der Sonnenstrahlung durch Streuung, Reflexion, Absorption und die Veränderung seiner spektralen Zusammensetzung.

Die verschiedenen Spektren sind

  • AM 0 > Spektrum außerhalb der Erdatmosphäre im Weltraum

  • AM 1 > Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche einfallenden Sonnenstrahlung, wenn die Sonne am Äquator im Zenit steht und die Strahlung den kürzesten Weg durch die Atmosphäre zurücklegt

  • AM 1.5 > Spektrum mit einer Strahlungsstärke von 1.000 W/m2 und einem Zenitwinkel von 48,2°

Das Referenzspektrum für die Vermessung von Solarmodulen in Photovoltaikanlagen in Mitteleuropa ist AM 1.5.
Air Mass

Solargenerator
Ein Solargenerator (Gleichstrom-Hauptschaltung) bei Photovoltaikanlagen besteht aus vielen Solarmodulen, die im Verbund parallel oder in Reihe miteinander verschaltet sind. Der Solargenerator ist mit dem Netzeinspeisegerät im Keller verbunden. Der sogenannte Strang eines Solargenerators wird aus einem Verbund von reihengeschalteten Solarmodulen gebildet. Die Summe der Spannung von Einzelmodulen ergibt die Gesamtspannung, die Gesamtstromstärke eines Moduls ist von dem Modul abhängig, welches die geringste Strommenge erzeugt. Die Stromstärken bei den Solarmodulen sollten identisch sein. Bei der Parallelschaltung von mehreren Modulsträngen ergibt sich die Gesamtstromstärke eines Solargenerators aus der Summe der ursprünglichen Stromstärken eines jeden Stranges.
Solarmodule bestehend aus 36 Solarzellen (Betriebsspannung: ca. 15 V - 20 V, Leistung: 50 Watt Peak [Wp] bis 225 Watt Peak [Wp]), die zu einem Solargenerator zusammengefasst werden, ist die Regel.
Werden höhere Ströme benötigt oder um auch (teil)verschattete Bereiche zu nutzen, aber ihren Einfluss auf die Gesamtanlage zu minimieren, werden Solarmodule als eigenständiger parallel geschalteter Modulstrang (String) mit einem eigenen Wechselrichter ausgeführt.
Wichtig ist, dass nur Solarzellen gleicher Technologie, des gleichen Herstellers und des gleichen Typs parallel geschaltet werden, da z. B. die Verdrahtung unterschiedlich ist.

Wechselrichter

Ein Wechselrichter (Inverter) ist notwendig, um den von den in den Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom in den für das öffentliche Stromnetz notwendigen Wechselstrom umzuwandelt. Dabei wird die Spannung und Frequenz (230 V - 50 Hz) des eingesepeisten Stroms an das jeweilige Netz angepasst.
Außerdem ist der Solar-Wechselrichter als intelligenter System-Manager auch für die Ertragsüberwachung und das Netzmanagement verantwortlich.


Einbindung eines Wechselrichters
Quelle: SMA Solar Technology AG

Die Leistungsstärke des Wechselrichter (Inverter) hängt von der Anzahl der Photovoltaikmodule und der Leistung der Photovoltaikanlage ab. Bei einer optimalen Auslastung des Wechselrichters reduziert sich der Kostenanteil vom Wechselrichter an den Kosten für Photovoltaik.
Je nach Leistungsbereich stehen Modulwechselrichter (Micro-Inverter), Strangwechselrichter (String Inverter) und Zentralwechselrichter zur Verfügung.
Die Wechselrichter sollten nach der IEC 77 genormt sein und einen Spannungsrückgangsschutz haben, um zu verhindern, dass die Photovoltaikanlage ausfällt.
Positioniert man den Wechselrichter möglichst nah an den Photovoltaik-Modulen vermindert man Leistungsverluste durch lange Kabelstrecken. In den meisten Fällen wird der Inverter an einer Kellerwand installiert; bei einer Photovoltaikanlage auf einem Flachdach wird dieser manchmal sogar auf dem Boden aufgestellt. In jedem Fall sollte der Wechselrichter leicht erreichbar sein und nicht in einem Wohnraum montiert werden, da der Inverter beim Betrieb relativ laut sein kann.
Ein kühler und trockener Standort mit guter Lüftung und wenig Staub schützt den Wechselrichter vor Leistungsabfall und sichert den effizienten Betrieb der Photovoltaikanlage.



Wechselrichter Sunny Boy 240
Quelle: SMA Solar Technology AG

Sunny Multigate
Quelle: SMA Solar Technology AG

PV-Wechselrichter unterscheiden sich hauptsächliche in der Menge an zugeordneten PV-Modulen. Modul- und Strangwechselrichter findet man in klassischen Hausdachanlagen sowie kleinen und mittelgroßen gewerblichen Anwendungen. Dagegen werden Zentral-Wechselrichter in großen gewerblichen Anlagen und Solarkraftwerken eingesetzt. Modul-Wechselrichter sind die kleinste Wechselrichter-Einheit. Sie wandeln den Gleichstrom aus jedem einzelnen Modul in Wechselstrom um. Sie können durch ihre Modularität also optimal an spezielle lokale Bedingungen angepasst werden.
Modul-Wechselrichter haben immer dann einen Ertragsvorteil, wenn individuelle, lokale Begebenheiten wie z. B. Verschattungen, unterschiedliche Modulausrichtungen und/oder Modulverschmutzungen vorhanden sind.

Bei dem Sunny Boy 240 sind Bauteile zusammengefasst, dadurch hat das Gerät ca. 50 Prozent weniger Bauteile als Wettbewerbsprodukte.
- Außergewöhnliche Fehlersicherheit und Robustheit durch die gerade einmal 176 hochwertigen Bauteile
- Auslagerung zentraler Funktionen ins Sunny Multigate, wie z. B. eines Filters für die Powerline Kommunikation oder des Netztrennrelais (ENS), integrierte Webconnect, Funktionalität zu Sunny Portal über Ethernet, Echtzeit-Monitoring auf Modulebene, Fernüberwachung via Smartphone oder Tablet, komfortable, kostenlose Anlagenüberwachung via Sunny Portal.

Solar-Wechselrichter-SMA

Wechselrichter für Solaranlagen - Die Übersicht in 2022 - Yannick Van Noy, Enpal GmbH
Das SG Ready-Label für Wärmepumpen – das sollten Sie wissen
Arne Gonschor, wegatech greenergy GmbH

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.


Typischer Aufbau einer Wallbox
Quelle: e-mobilio GmbH

Passende Wallbox finden
Quelle: garage-und-carport.de - Anondi GmbH

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

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.

.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

Carport mit Ladestation


Carport mit Glas-Glas-Module
Quelle: easyFenster Göpper

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.

MPPT-Funktion
Die MPPT-Funktion (Maximum Power Point Tracking > Maximal-Leistungspunkt-Suche) eines Reglers ermöglicht einen maximalen Ertrag einer Photovoltaikanlage.
Das System wird für alle Systeme eingesetzt, deren Leistungs-Ausgang nicht konstant bleibt. Ein MPPT-System funktioniert folgendermaßen:
1. Speichern der aktuellen Leistung.
2. Ändern der Steuergröße.
3. Einen Moment warten.
4. Vergleich der aktuellen Leistung mit der vorhergehenden Leistung. Wenn sie größer ist, Speicherung der Leistung.
5. Korrektur oder Änderung der Steuergröße.
6. Wiederholung von Punkt 3 an.
Das MPPT-Verfahren erlaubt Energie zu sparen und Zeit zu gewinnen. Energie zu sparen, weil die Verluste verringert werden. Und Zeit, weil die Aufladung schneller abläuft. Quelle: Diplomarbeit 2010 - Lucien Roten - Stromversorgung für einen drathlosen Sensor
Der Maximal-Leistungspunkt (Maximum Power Point) ändert sich somit ständig, da er von der Sonneneinstrahlung (und Beschattung), der Temperatur und den Moduleigenschaften abhängig ist. Ein MPP-Tracker im Wechselrichter sorgt ständig dafür, dass die Leistung der zu Strings zusammengefassten Module, immer optimal auf den jeweiligen Strahlungs- und Temperaturzustand abgestimmt ist. Es gibt auch Wechselrichter für Photovoltaikanlagen, die teilweise verschattet sind, bei denen die MPP-Tracker auf Verschattungssituationen hin optimiert sind.

Funktion der MPP Regelung eines Photovoltaikwechselrichters - Matthias Diehl

Stromspeicher - Sonnenbatterie

Zunehmend werden Stromspeicher in eine Photovoltaikanlage integriert. Dadurch kann der erzeugten Solarstrom in größeren Mengen selbst verbraucht werden. Die eingesetzte  Speichertechnologie kann durch die Materialien Blei oder Lithium erfolgen. Die Stromspeicher laden grundsätzlich nur Gleichstrom und kann zwischen den Modulen und Wechselrichter im Gleichstromkreis angeschlossen werden. Bei einer Nachrüstung wird der Speicher auch hinter dem Wechselrichter im Wechselstromkreis eingesetzt. Dann hat der Speicher einen eigenen Batteriewechselrichter, der den Strom zum Laden noch einmal umwandelt.

Wenn die Energiewende gelingen soll, dann werden kostengünstige, leistungsfähige Stromspeicher (Sonnenbatterie, Heimspeicher) benötigt, die den aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenen Strom dezentral speichern können und bei Bedarf wieder abgeben. Eine Möglichkeit, neben den zentralen Speichern (z. B. Pumpspeicherwerk), sind neuentwickelte Sonnenbatterien (Akkus). Mit diesen können der selbst erzeugte Strom aus Photovoltaik- oder Kleinwindkraftanlagen, BHKW's, Mini-Wasserkraft- oder Biogasanlagen gespeichert werden.
Bei einem Blackout können die zur Zeit vorhandenen Stromspeicher nur für einige Stunden genügend Strom zur Verfügung stellen.


Sonnenbatterie
Quelle: PROSOL Invest Deutschland GmbH

Die Anlage kann in jedes Hausnetz mit 3-Phasen und 230 V Wechselspannung integrieren werden.
Sie basiert auf neuester Lithium-Technologie, die auch bei modernen Elektroautos zum Einsatz kommt. Alle Batteriezellen werden einzeln überwacht und gesteuert. Die Speicherkapazität der Sonnenbatterie reicht von 8 bis 17 kWh. Die zusätzliche Anreicherung mit Yttrium verlängert die Lebenszeit der Batteriezellen.
Die Firma Tesla will unter dem Namen "Powerwall" zwei Akku-Modelle mit Kapazitäten von sieben Kilowattstunden pro Tages- oder zehn Kilowattstunden pro Wochenzyklus anbieten. Die 18 Zentimeter dicken Stromspeicher können an der Hauswand installiert werden. Diese Batteriespeicher sind besonders für private Haushalte und mittelständische Unternehmen geeignet.
Mit den Akkus können nicht nur selbst erzeugter Solarstrom gespeichert, sondern es kann bei Tag- und Nachtstromtarifen oder auch bei variableren Preismodellen Strom zum Aufladen gekauft werden, wenn er besonders günstig ist. Solche Tarife sollen im Rahmen des Smart-Grids eingeführt werden.

Wenn ein Stromspeicher geplant ist, dann sollte dieser eine zukunftsfähige Ausstattung haben, damit er bei einer Systemerweiterung flexibel ist. Ein Stromspeicher kann umfangreiche Aufgaben des Energiemanagements erfüllen, was aber davon abhängt, welche Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle das Gerät unterstützt. Wichtig ist auch, dass offene Standards und herstellerübergreifende Lösungen eingebunden werden können. Die Möglichkeit der modularen Erweiterung mit zusätzlichen Speicherblöcken sollte möglich sein.
Der Käufer eines Stromspeichers sollte überlegen, welche Aufgaben zur Zeit und in Zukunft anstehen:

Anschluss einer Mini-PV-Anlage oder Photovoltaikanlage
Anschluss einer Klein- bzw. Mikrowindkraftanlage
Integration einer Wärmepumpe
Wärmeerzeugung durch Solar- und Windstrom per Heizstab
Integration einer Ladestation für ein E-Auto
Steuerung von Heizungs- und Lüftungselementen
Hausautomatisierung - Smart-Home (Sicherheitssystemen, Waschmaschine, Spülmaschine, Eisschrank)
Teilnahme an zukünftigen Regelenergiemärkten

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Stromspeicher kaufen fürs Haus 2022: Leitfaden & Testsieger
Patrick Jüttemann, Klein-Windkraftanlagen.com

Die sonnenBatterie – unsere Stromspeicherlösung für Ihr Zuhause - sonnen GmbH
Tesla hängt den Autoakku an die Hauswand

Stromausfall melden

E-Auto als Stromspeicher
Ein Stromspeicher ist eine sinnvolle Ergänzung zur PV-Anlage. Den grünen Sonnenstrom von der eigenen Photovoltaikanlage gibt es nur tagsüber, aber das Auto wird meistens nachts geladen wird. Also benötigt man einen Strom- bzw. Heimspeicher. In diesem wird die Solarenergie gespeichert und bei Bedarf später genutzt. Wichtig ist, dass der Stromspeicher auf die Wallbox abgestimmt ist.
Hier bietet sich ein Energiemanagement-System (EMS) an. Wenn man die Möglichkeit hat, das eigene E-Auto auch tagsüber zuhause zu "betanken", dann kann das Auto als Stromspeicher genutzt werden. Hierfür gibt es eigene Systeme, die im Haushalt gerade nicht benötigten Strom von der PV-Anlage in das Auto laden. Das System beobachtet etwaige PV-Überschüsse. Wenn die Wallbox eine Energiemanagement-Funktion hat, kann das EMS integrieren werden. Dieses erfasst die Ladeleistung der Ladestation digital und passt sie automatisch an die Auslastung in dem Energienetz an.

Der Akku des E-Autos muss nicht nur Strom aufnehmen, sondern auch abgeben und das Auto muss bei dem nächsten Start wieder voll einsatzfähig sein. Hier kommt die Technik des bidirektionalen Ladens (Vehicle-to-Grid [V2G[, Vehicle-to-Home [V2H]) zum Einsatz. Mit dieser Technik kann der gespeicherten Strom im Akku selbst genutzt werden und steigert den Eigenverbrauch.
Eine andere Mögkichkeit ist, den Akku (Stromspeicher) so zu nutzen, dass die überschüssige Energie gegen ein Entgelt zurück in das Stromnetz des Stromanbieters eingespeist wird. Das bidirektionale Laden über die Autoakkus als Stromspeicher könnten den Spitzenbedarf ideal abdecken.
Leider kann man zur Zeit noch nicht jedes Elektroauto als Stromspeicher zu nutzen. Trotzdem sollte das Auto mit einem CHAdeMO-Stecker ausgerüstet sein, damit das bidirektionale Laden überhaupt funktionieren kann. Diesen Stecker haben fast ausschließlich Fahrzeuge asiatischer Hersteller.

Wenn die beschriebenen Voraussetzungen vorhanden sind, hat das viele Vorteile:
Die alternativ gewonnene Energie aus der Photovoltaikanlage und/oder Windkraftanlage kann zu 100 Prozent selbst genutzt werden.
Mit jeder Kilowattstunde (kWh), die im Eigenverbrauch grenutzt wird, spart bares Geld.
In Zeiten, in denen die Anlage nicht genügend Energie liefert, nimmt man einfach den Strom aus dem Autoakku. Das Elektroauto ist also ein Heimspeicher.
Das macht auch von steigenden Strompreisen unabhängig.
Wenn mehr Strom produziert wird, als verbraucht und gespeicht werden kann, kann gegen Bezahlung in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Quelle: Giuliano Fuchs, net4energy GmbH


Wie funktioniert ein Elektroauto als Stromspeicher?
Giuliano Fuchs, net4energy GmbH

Die Autobatterie als Stromspeicher für zu Hause
Kai Rüsberg, Deutschlandfunk

Energiespeicher
Energiespeicher können den Erfolg der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, entscheiden. Pumpspeicherwerke oder Blei-Säure-Batterien haben sich seit Jahrzehnten bewährt. An der Entwicklung, dem Bau und der Integration neuer Energiespeichersysteme in die Energieversorgung wir gearbeitet. Die Energiespeicher sind für die Verbreitung erneuerbarer Energien zur Stromversorgung entscheidend. Es gibt zurzeit verschiedene Energiespeicher, die sich im Aufbau, in der Betriebsart und der Energieform, die sie speichern, unterscheiden.

Verschiedene Speicherarten bzw. Speichertechnologien:

  • Mechanische Energiespeicher
    Mechanische und thermomechanische Energiespeicher werden für die Langzeitspeicherung von elektrischer Energie durch die Umwandlung in eine andere Energieform genutzt.
    Pumpspeicherkraftwerke
    Hydraulischer Energiespeicher
    Druckluftspeicher
    • Schwungradspeicher
    • Flüssigluft-Energiespeicher
    • Thermopotenzialspeicher
  • Thermische Energiespeicher (Wärmespeicher)
    Thermische Energiespeicher gibt es in drei verschiedene Speicherkonzepten:
    1. Sensible Speicher (Wärmespeicherung durch Temperaturveränderung des Speichermediums)
    2. Latente Speicher (Wärmespeicherung hauptsächlich durch die Nutzung von Phasenwechsel von fest zu flüssig)
    3. Thermochemische Wärmespeicher (Wärmespeicherung in Form einer reversiblen thermo-chemischen Reaktion)
    Wärmespeicher werden zur Wärme- und Kälteversorgung sowie zur Kopplung mit unterschiedlichen Wärmenetzsystemen. Diese Lang- und Kurzzeitwärmespeicher werden zentral, dezentral und/oder gebäudeintegriert eingesetzt.
    • Erdwärmesondenspeicher
    Naturstromspeicher (Eisspeicher)
    • Aquiferspeicher
    • PCM-Speicher (Phase Change Material)
    • Kies-Wasser-Speicher
    • Sorptionsspeicher
    • Gebäudeintegrierte Speicher (kaltes Nahwärmenetz)
    • Heißwasser-Speicher
    • Wasserspeicher für Power-to-Heat-Anlagen
    • SaltX-Anlage
  • Chemische Energiespeicher
    Diese Speicher basieren auf dem Prinzip der Umwandlung von Strom (möglichst erneuerbare Stromüberschüsse), mittels Elektrolyse in Wasserstoff. Zurzeit sind die Methanisierung (Erdgas), Methanolisierung und die Fischer-Tropsch-Synthese (synthetischer Benzin/Diesel/Kerosin) noch am interessantesten.
    • Wasserelektrolyse
    • Power-to-Gas
    • Metallhydridspeicher
    • Flüssige organische Wasserstoffträger
  • Elektrochemische Energiespeicher (Dezentrale und zentrale Batteriespeicher)
    Bei elektrochemischen Energiespeichern wird die zu speichernde elektrische Energie während des Ladevorgangs in chemische Energie umgewandelt. Bei der Entladung des Speichers wird die chemische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt.
    Elektrochemische Energiespeicher bestehen aus einer Energiewandlungseinheit und einem Speichermedium.
    • Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien
    • Nickel-Kadmium und Nickel-Metallhydrid Batterien
    • Natrium-Schwefel-Batterien
    • Blei-Säure-Batterien
    • Luftsauerstoff-Batterie – Metall-Luft-Batterien
    • ZEBRA-Batterien – Natrium-Nickelchlorid-Batterien
    Redox-Flow-Batterie – Vanadium, Polysulfid-Bromid, Zink-Brom und andere
  • Elektrische bzw. Elektromagnetische Energiespeicher
    Die Energiespeicherung in einem Kondensator beruht auf der Aufrechterhaltung eines elektrischen Feldes, in welchem Energie gespeichert ist. Im Zusammenhang der Energiespeicherung sind vor allem Superkondensatoren von Bedeutung.
    Bei Spulen dagegen wird die Energie in elektromagnetischen Feldern gespeichert. Um diese Felder nahezu verlustfrei aufrechtzuerhalten, ist ein sehr geringer Innenwiderstand notwendig. Dies wird z. B. mit Supraleitern realisiert, indem diese auf extrem niedrige Temperatur abgekühlt werde
    • Kondensatoren
    • Supraleitende magnetische Energiespeicher

Technologien des Energiespeicherns– ein Überblick
- ingenieur.de, VDI Verlag GmbH

Energiespeicher-Technologien im Überblick
- energie-experten.org, Greenhouse Media GmbH

Energiespeicherung als Element einer sicheren Energieversorgung
- Wiley-VCH GmbH

Der Stromspeicher. Selbst erzeugten Solarstrom jederzeit nutzen.
- Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG

Bezugszähler


Zählerschrank mit Bezugszähler und Einspeisezähler
Quelle: Solarhaus-kleinmachnow - Familie Affeldt
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Die vom Netzbetreiber abgekaufte elektrische Energie (kWh) wird vom Bezugszähler gemessen.
Der alte Haushaltszähler (Ferraris-Zähler) wird zunehmend durch einen elektronische Stromzähler ersetzt. Dieser arbeitet rein elektronisch, also ohne Verwendung elektromechanischer Komponenten wie einer Ferraris-Scheibe und einem mechanischen Zählwerk.
Einige Modelle bieten die Möglichkeit einer automatischen Fernablesung. Die Verbrauchssignale werden z. B. über das Stromnetz selbst, über Telefonleitungen, per Internet oder via Mobilfunk übertragen. Sie werden auch als "intelligente Stromzähler" (Smart Meters) bezeichnet.


Elektronischer Haushaltszähler_eHZ-K
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG


Elektronischer Haushaltszähler eHZ- k - Gehäuse-, Anzeige- und Bedienelemente
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

Einspeisezähler


Einspeisezähler
Quelle: Solarhaus-kleinmachnow - Familie Affeldt

Die durch den Netzbetreiber eingekaufte bzw. die in das öffentliche Stromnetz eingespeiste Energie (kWh) wird durch einen Einspeisezähler gemessen.
Ein geeichten Einspeisezähler (Stromzähler) muss in jedes Haus, das eine an ein öffentliches Stromnetz gekoppelte Photovoltaik-Anlage hat, eingebaut werden. Dieser erfasst den von der Anlage erzeugten Strom, der vom Betreiber der Anlage an den Energieversorger abgegeben wird. Neben der Erfassung des eingespeisten Stroms (bei größeren Anlagen auch der eingespeisten Leistung durch eine Lastgangzählung) als Basis für die Abrechnung zwischen Netzbetreiber und Anlagenbetreiber, dient der Einspeisezähler auch der Überwachung der Funktions- und Leistungsfähigkeit der Photovoltaik-Anlage. Die Daten sind die Grundlage für die Einspeisevergütung, die der Betreiber vom Energieversorgungsunternehmen erhält. Der Einspeisezähler ist in der Regel vom örtlichen Netzbetreiber gegen eine jährliche Gebühr (ca. 25 bis 30 Euro) erhältlich.
Bei heutigen Anlagen wird meist der vorhandene Bezugszähler durch einen Zweirichtungszähler ersetzt, der sowohl Bezug- als auch Netzeinspeisung misst.


Zweirichtungszähler - ED300S
Generation F

Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

Ein Zweirichtungszähler erfasst die aus dem Netz bezogene und in das Netz eingespeiste Energiemengen getrennt und ersetzt den Bezugszähler und den Einspeisezähler. Dies ist z. B. nötig, wenn von einer eigenen Photovoltaikanlage des Betreibers Einspeisungen erfolgen und die Einspeisevergütung anders ist (für neue Anlagen in der Regel geringer) als der Preis für bezogenen Strom.
Der elektronische Haushaltszähler ED300S bildet die qualitativ hochwertige Basis für ein Grundgerät, welches je nach Messanforderung optimal erweiterbar ist, wie z. B. um Zweirichtungs- oder Zweitarifmessung oder eine MSB-Schnittstelle zur Anbindung an einen Multi-Utility-Communication Controller oder ein zukünftiges Gateway.

Stromzähler

 

Ertragszähler


4-Quadranten-/Kombizähler
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

 

 

Die von einer Photovoltaikanlage erzeugte Energie wird mit einem Ertragszähler (Produktionszähler, Solarzähler) gemessen und ist bei der Eigenverbrauchsvergütung notwendig. Im Gegensatz zum Einspeisezähler misst der Ertragszähler den gesamten von der Photovoltaikanlage produzierten Strom und nicht nur den Anteil misst, der in das öffentliche Netz gespeist wird. Dadurch kann der Anteil an selbst verbrauchtem Solarstrom nachwiesen werden. Er hat normalerweise eine Rücklaufsperre, um den (geringen) Eigenverbrauch des Wechselrichters in Zeiten ohne Produktion nicht zu berücksichtigen. Der Ertragszähler verbleibt immer im Eigentum des Anlagenbetreibers.
Zunehmend werden die Einspeise- und Bezugszähler durch einen Zweirichtungszähler ersetzt. Ein Nachteil ist, dass dieser Zähler nur durch den Netzbetreiber gestellt werden darf, da er die Hoheit über den Zähler für den aus dem Netz bezogenen Strom besitzt.

Eigenverbrauchszähler

PVT-Kollektoren
Als Hybridkollektor wird ein PVT-Kollektor (PV [Photovoltaik] und T [thermischer Kollektor - Flüssigkeit oder Luft]) oder ein Flüssigkeit/Luft-Kollektor bezeichnet. Mit dem PVT-Kollektor kann nicht nur elektrische Energie erzeugt, sondern auch Wärme produziert werden.
Durch die Kombination der PV-Module und thermischen Solarkkollektoren in einem Bauteil wird weniger Fläche bei gleicher Energieausbeute benötigt. Dies verursacht geringere Kosten bei der Produktion und Montage. Außerdem wird eine Dachfläche mit den PVT-Kollektoren optisch hinnehmbarer.


Hybridkollektor - PVT-Kollektor
Quelle: EPTEC Energy-Power-Tec GmbH

Die elektrische Energie kann in das öffentliche oder/und häusliche Netz eingespeist werden. Die Wärme aus der Solarflüssigkeit kann direkt in die Trinkwassererwärmung oder über einen Pufferspeicher für die jeweilige Verwendung (Trinkwassererwärmung, Heizung ) zwischengespeichert werden.
Durch die Kombination mit einer Wärmepumpe kann die thermische und elektrische Produktion erhöht werden, weil der PVT-Kollektor auf einer niedrigen Temperatur (20 °C und niedriger)  gehalten wird. Dies reduziert außerdem den Wärmeverlust des Kollektors (evtl. kann auch auf eine Wärmedämmung verzichtet werden) und die Solarzellen werden effizienter. > mehr

Nachführung - Solar Tracking Systeme
Photovoltaikmodule (PV) oder thermische Solarkollektoren erzielen den besten Ertrag, wenn sie die optimale Stellung zur Sonne haben. Ein Tracking System (Nachführsystem) richtet die Solaranlage automatisch zur Sonne aus, damit die Sonneneinstrahlung optimal aufgefangen und die Effektivität der Anlage steigt. Die Ertragssteigerung kann bis zu 40 % gegenüber der starren Anordnung betragen. Bisher werden diese Systeme bei einer thermischen Solaranlage nicht bzw. selten eingesetzt, da sich eine Nachführung nicht "lohnt".


Vergleich starre Anordnung vs. Nachführsystem
Quelle: DEGERenergie GmbH& Co. KG


Einachsiges Nachführsystem mit
Aufständerung und
zweiachsiges Nachführsystem
Quelle: LINAK GmbH

DEGERtracker - Gebäudeintegriert
Quelle: DEGERenergie GmbH& Co. KG

Suntracker-EcoSystem
Quelle: TSS Solar GmbH

Ein überschüssiger Ertrag einer thermischen Solaranlage kann nicht über lange Zeit gespeichert werden, weil der Speicher meistens nicht groß genug ist bzw. die Wärme nicht verbraucht werden kann. Im Gegensatz dazu kann der überschüssige Ertrag einer Photovoltaikanlage direkt ins Stromnetz eingespeist werden und mit der Einspeisevergütung kann ein Gewinn erzielt werden.

Ein Nachführsystem ist ein Metallgestell, welches mithilfe eines Elektromotors und einer Steuerung über ein oder zwei Achsen schwenkbar ist.
Ein einachsiges Nachführsystem lässt sich vertikal schwenken und richtet die Solarmodule so in Richtung der Sonne aus.
Ein zweiachsiges Nachführsystem ist vertikal und horizontal schwenkbar und gleicht auch unterschiedliche Neigungswinkel zur Sonne aus.

Bei der Steuerung der PV-Tracker unterscheidet man zwischen einer astronomischen und sensorgesteuerten Anlage.
Bei der astronomischen Steuerung ist der Verlauf der Sonne an festgelegten Tagen im Jahr für den vorhandenen Standort fest in dem Zentralgerät eingespeichert. Die Nachführung folgt also nur dem vorgegebene Sonnenlauf, wobei die Umgebungsbedingungen (z. B. Wolken) nicht einbezogen werden.
Bei dem Sensorsteuerung richtet sich das die PV-Modul immer nach dem hellsten Punkt am Himmel aus. Aber das ist nicht immer der Punkt, an dem die Sonne steht. Z. B. werden die Sonnenstrahlen bei einem bewölkten Himmel an den Wolkenrändern reflektiert. Diesen hellsten Punkt sucht der Sensor heraus und richtet die Solarmodule danach aus. Bei einer vollständigen Wolkendecke richten sich die Module waagrecht aus und das restliche vorhandene Sonnenlicht (diffuse Strahlung), das durch die Wolken senkrecht auf die Module kommt. Hierdurch kann der Mehrertrag bis zu 70 % gegenüber einer starren Anlage betragen.

In Mittel- und Nordeuropa sollte grundsätzlich eine Sensorsteuerung eingesetzt werden. In den Mittelmeerländern ist eine astronomische Steuerung günstiger, weil die Sonne gleimäßiger scheint und der Himmel seltener bewölkt ist. Berücksichtigen sollte man auch, dass eine Sensorsteuerung komplizierter, und damit auch störanfälliger als eine astronomische Steuerung ist.
Freistehende auf einem Mast montierte Module benötigen auch einen Windsensor, damit das Modul bei zu hoher Windgeschwindigkeit aus dem Wind gedreht werden.

Solar Tracking - DEGERenergie GmbH& Co. KG
EcoChamp-Tracker - TSS Solar GmbH
Vor- und Nachteile verschiedener Nachführsysteme im Vergleich - DAA Deutsche Auftragsagentur GmbH
 


Komponenten im Ecochamp-Tracker-System
Quelle: TSS Solar GmbH

Gebäudeintegrierte Photovoltaik

Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (GiPV) ist mehr als "nur" ein Stromlieferant. Sie ist die am stärksten wachsende Bereich für Photovoltaik. Sie befasst sich mit der architektonischen, bauphysikalischen und konstruktiven Einbindung von PV-Elementen in die gesamte Gebäudehülle.

 

BIPV - Gebäudeintegrierte Photovoltaik und ihr Einsatz
SOLARWATT GmbH

Solarglas für Carport, Terrasse und Wintergarten
Zentrale Solarterrassen & Carportwerk GmbH

Gebäudeintegrierte Photovoltaik an modernem Bürogebäude
SUNOVATION GmbH
Solarcarport Überkopfmontage: Zulassung für Überkopfinstallationen mit transparenten Doppelglas / Glas-Glas Solarmodulen
Digital Pioneer

Ausrichtung

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Mini-PV-Anlage
Mini-PV-Anlagen werden auch "Stecker-Solar-Gerät", "Balkonkraftwerk" "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlage oder "Guerilla-PV-Anlage" genannt. Sie speisen 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 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.

>>>> hier ausführlicher <<<<

Solaranlage kaufen oder mieten*
Viele Hauseigentümer haben ein Dach und/oder eine Freifläche, welche sich für die Installation einer Photovoltaikanlage eignet. Oft haben sie keine finanziellen Mittel oder keinen Mut für die Investition in eine Photovoltaikanlage. Das klassische Kauf-Modell ist für immer mehr Hausbesitzer nicht mehr die beste Option. Als Alternative hat sich vor allem das innovative Miet-Modell etabliert.

• Wer am liebsten alles selbst macht, keinen Kredit benötigt und sein Erspartes nicht investieren möchte, für den ist das klassische Kauf-Modell eine gute Option.
• Wer eine PV-Anlage mietet, schätzt das Rundum-Sorglos-Paket, 0 € Anschaffungskosten und die Kostentransparenz.
• Bei einem ehrlichen Vergleich sind die Kostenunterschiede je nach Anlagengröße und Rechenweise meist eher gering und hängen davon ab, wie genau man rechnet und welche Faktoren man einbezieht.

* Ein Mietvertrag ein ein gegenseitiger schuldrechtlicher Vertrag zur zeitweisen Gebrauchsüberlassung gegen Entgelt. Dieser ermöglicht dem Mieter den Gebrauch an der gemieteten Sache. Die Gegenleistung des Mieters besteht darin, die im Vertrag vereinbarte Miete zu zahlen.

Obwohl der Kauf einer Photovoltaikanlage einige Vorteile (Förderungen von Staat und/oder Bundesland, selbsttragende Energiegewinnung ohne Mehrbelastung) hat, ist das nicht immer zu empfehlen. Ein Grund dafür sind die hohen Anschaffungskosten. Bei einem Einfamilienhaus zahlt man für die Anschaffung einer Photovoltaik-Komplettanlage deutlich über 10.000 €. Eine Anlage mit einer Leistung von z. B. 8,1 Kilowatt (kWp) kostet nach Angaben der Verbraucherzentrale aktuell etwa 13.000 € (Stand: Mai 2022). Ein weitere Gründe sind die Installations- und Betriebskosten ( Wartung, Inspektion, Reparatur, Reinigung der Anlage, Versicherung). Viele Hersteller verlangen außerdem ein smartes Monitoring.


Preise in netto, ohne Inflation. Wechselrichter und Stromspeicher sollten nach 10 - 15 Jahren ersetzt werden. Aufgrund von verschiedenen Faktoren ändern sich die Preise momentan stärker und schneller als in der Vergangenheit.
Quellen: HTW Berlin, Fraunhofer ISE, BSW/EUPD Preismonitor, ZSW und Verbraucherzentrale.

Enpal bietet die PV-Anlagen im Miet-Modell an. Das Besondere dabei ist, es gibt keine Anschaffungskosten und das Rundum-Sorglos-Paket (Beratung, Planung, Installation, Wartung, Reparatur und Versicherung) ist inklusive.
Die Miete für eine PV-Anlage liegt zwischen 114 € und 202 € pro Monat. Je größer die Anlage, desto höher der monatliche Mietpreis. Optional wird auch ein Solarstromspeicher und eine Wallbox angeboten. Die Miete bleibt über eine Laufzeit von 20 Jahren stabil und steigt auch bei höherer Inflation nicht an.
Bei den Anbietern muss u.a. darauf geachtet werden, wann die erste Miete fällig ist und was nach Ablauf der Vertragslaufzeit mit Ihrer Solaranlage passiert. Häufig müssen die monatlichen Preise schon vor Inbetriebnahme der Anlage bezahlt und nach 20 Jahren muss die Solaranlage entweder wieder abgeben oder überteuert beim Anbieter abgekauft werden.
Im Mietmodell von Enpal beginnen die monatlichen Mietpreise für die PV-Aanlage bei 114 €. Die Miete ist erst dann fällig, sobald die Photovoltaikanlage in Betrieb ist und Strom erzeugt. Eine weitere Besonderheit ist, dass Sie die PV-Anlage nach 20 Jahren für einen symbolischen Euro (fast) geschenkt bekommen. Bei einer Lebensdauer von 30 bis 40 Jahren sind das nach Vertragsende also nochmals 10 bis 20 Jahre kostenfreie Nutzung. Die Anlage kann aber auf Wunsch auch nach Ende der Mietdauer kostenfrei von Enpal rückgebaut und abheholt werden. Quelle: Enpal GmbH

Solaranlage kaufen oder mieten
Solaranlage mieten: Lohnt sich das Modell? - Alle Vorteile und Nachteile
Solaranlage kaufen oder mieten - Was ist besser?
Yannick Van Noy, Enpal GmbH

Miete und Pacht Wo liegen die Unterschiede?
HAUSGOLD - talocasa GmbH

Bestandsschutz - elektrische Anlagen- Sven Bonhagen
Autarkie - ÖKO-Energie
Photovoltaik-Inselanlagen
elektrische Anlagen- und Betriebsmittelprüfung
E-Check
Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.
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