Photovoltaikanlage Basis-Komponenten

Hardware bei Netzkoppelung und Inselbetrieb unterschiedlich

Dass die komplette Photovoltaikanlage aus mehr als nur den Solarmodulen besteht, versteht sich von selbst. Vielmehr sind zahlreiche Komponenten aufeinander abzustimmen, damit das System funktionieren kann und möglichst hohe Erträge erzielt. Welche Komponenten das sind, richtet sich nach der Entscheidung für oder gegen die Netzkopplung. Einige Komponenten kommen nämlich bei beiden Systemen zum Einsatz, andere wiederum sind für Inselanlagen und netzgekoppelte Anlagen unterschiedlich.

Wie eine PV-Anlage grundsätzlich funktioniert, erläutert der Beitrag Funktionsweise der Photovoltaik-Anlage. In den folgenden Abschnitten sind die benötigten Basis-Komponenten übersichtlich aufgelistet.

Komponenten für eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage

Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage ist an das öffentliche Stromnetz angeschlossen und benötigt folgende Komponenten:

• Solarmodule: Die Module bestehen aus einer Vielzahl an Solarzellen. Die Gesamtheit der an Strängen hintereinandergeschalteten Solarmodule bezeichnet man als Solargenerator.
• Generatoranschlusskasten: Im GAK laufen die Stränge des Solargenerators zusammen und werden zur Gleichstromhauptleitung. Sicherungselemente schützen vor Überspannung.
• Verkabelung: Zu unterscheiden ist die Gleichstromverkabelung von den Modulen bis zum Wechselrichter und die Wechselstromverkabelung vom Wechselrichter bis hin zum Einspeisepunkt. Die Querschnitte hängen von der Leistung der Solarmodule und des Wechselrichters sowie der Länge der Kabel ab.
• Wechselrichter: Ohne Wechselrichter kann aus dem von den Solarmodulen produzierten Gleichstrom kein Wechselstrom für den Betrieb von Elektrogeräten entstehen. Zudem ist diese Komponente ganz entscheidend für den Wirkungsgrad der gesamten Anlage. Näheres zu Arten, Anzahl und Auslegung verrät der Beitrag Wechselrichter.
• Einspeisezähler: Bei der netzgekoppelten Photovoltaikanlage muss gemessen werden, wie viel Strom ins Netz eingespeist wird. Der Einspeisezähler erfasst diese Energiemenge und ist die Grundlage für die Abrechnung mit dem Netzbetreiber.
• Stromspeicher: Die optionale Komponente Energiespeicher kann einen Überschuss an Solarstrom tagsüber speichern, um ihn dann abends/nachts zu nutzen. Zur Kontrolle der Lade- und Entladevorgänge ist entsprechende Elektronik notwendig.

Netzgekoppelte Photovoltaikanlage

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Komponenten einer Photovoltaik-Inselanlage

Eine Inselanlage ermöglicht eine autarke Stromversorgung und benötigt folgende Komponenten:

• Solarmodule, die in Reihe zu Strings (Strängen) verschaltet werden. Im Inselbetrieb werden Strings häufig parallel geschaltet. Auch hier findet eine Koppelung zum Solargenerator statt.
• Generatoranschlusskasten mit den Sicherungen und oftmals auch dem Hauptschalter.
• Verkabelung: Der Leitungsdurchschnitt hängt unter anderem von der Größe des Solargenerators, aber auch von der Leitungslänge ab. Zudem muss das Kabel zwischen Wechselrichter und Batterie so gewählt werden, dass es für die hohen Ströme geeignet ist. Die Ansprüche an die Verkabelung einer Photovoltaikanlage sind hoch.
• Laderegler: wichtig, um die Lebensdauer der Akkumulatoren zu verlängern. Laderegler haben in der Inselanlage die Aufgabe, Tiefentladungen oder Überladungen der Batterie zu verhindern. Die Komponenten werden so ausgelegt, dass sie zum Maximalstrom der Module und der Verbraucher passen. Laderegler können nicht nachträglich an eine veränderte Solaranlage (Zubau von Modulen) angepasst werden.
• Energiespeicher: Der Energiespeicher oder Akkumulator spielt bei der Inselanlage eine wesentliche Rolle. Durch ihn sollen Zeiten, in denen kein Solarstrom produziert werden kann, aber Energie benötigt wird, zuverlässig überbrückt werden. Die Auslegung richtet sich nach der Größe des Solargenerators und dem Energiebedarf.
• Insel-Wechselrichter: Auch bei Inselanlagen besteht häufig der Wunsch, Verbraucher anzuschließen, die nicht mit Gleichstrom betrieben werden können. Für diese und weitere Funktionen erfordert die Photovoltaikanlage einen Wechselrichter.

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