Technologie
Für die Erzeugung von Strom aus Sonnenenergie ist der photovoltaische Effekt zuständig. Die genaue Funktionsweise ist relativ komplex und erfordert ein grundlegendes Wissen über Halbleitertechnologie und PN-Übergänge. Vereinfacht kann man sagen dass die im Licht befindlichen Photonen, von im Halbleitergefüge der Solarzelle befindlichen Elektronen absorbiert, und dadurch aus ihrem Verband gerissen werden. Diese nun freien Elektronen stehen für den Stromfluss zur Verfügung.
Ein Photovoltaik Modul besteht in der Regel aus 60 solcher Zellen, die in Serie geschaltet werden. Solche Module können nun auf Dächer, Fassaden oder ähnliches montiert werden.
Hier nun eine kleine Einführung in die Elektrotechnik bzw. Schaltungstechnik:
Ein einzelnes Modul mit 60 Zellen liefert eine Spannung (U) von ca. 30 Volt und einen Strom (I) von ca. 8 Ampere. Die Leistung (P) von diesem Modul wäre nun: P = U * I = 30 V * 8 A = 240 Watt
Wenn Sie eine ca. 5 kWp große Anlage haben möchten brauchen Sie: 5000 W / 240 W = 20,8
Also entweder 20 oder 21 solcher Module die nun in bestimmter Art und Weise zusammengeschaltet werden.
Sie haben bestimmt schon von den Begriffen Parallelschaltung und Serienschaltung bzw. Reihenschaltung gehört:
Die Serienschaltung sieht so aus:
Wichtig zu verstehen ist das bei der Serienschaltung der Strom durch alle Module gleich bleibt (also immer 8 Ampere). Die Spannungen addieren sich allerdings. Wenn mehrere Module in Serie zusammengeschalten werden nennt man das einen String. Wenn also zum Beispiel 10 Module zu einem String verschaltet werden, erzeugt dieser String in Summe ca. 300 V und 8 A. In der Praxis werden Strings bis maximal 1000 V verwendet.
Die Parallelschaltung sieht so aus:
Wichtig bei der Parallelschaltung ist, das die Ströme sich addieren und die Spannungen gleich bleiben. Man hätte in diesem Fall mit 3 Modulen Parallel insgesamt: 30 V und 24 A
Es können nun je nach Anlagengröße mehrere Strings parallel geschaltet werden. In unserem Fall könnte die Schaltung zum Beispiel so aussehen:
Wir haben 10 Module pro String mit 300V und 8 A, und 2 Strings parallel, somit insgesamt: 300 V und 16 A.
Wechselrichter haben gewisse Spannungs- und Strombereiche in denen sie optimal arbeiten. In der Praxis richtet man sich zuerst nach dem Datenblatt des Wechselrichters und plant danach die Verschaltung der Module.
Über spezielle Solarkabel wird die Energie nun zum Wechselrichter geführt. Um Verluste so gering wie möglich zu halten sollten hier Kabelquerschnitte von zumindest 4mm2 pro String gewählt werden. Bei längeren Wegen oder Parallelschaltung von Strings müssen dementsprechend dickere Querschnitte gewählt werden.
Der Wechselrichter verwandelt nun die von den Solarmodulen erzeugte Gleichspannung in eine genormte Wechselspannung, die ins Netz eingespeist oder selber genutzt werden kann.