Die Komponenten einer PV-Anlage im Detail

Laderegler, Wechselrichter und Solarmodule – was brauchst du alles für deine Solaranlage? Hier erfährst du es.

Neben PV Modulen, die je nach Größe auch als Solargeneratoren bezeichnet werden, brauchst du natürlich auch Kabel. Bei größeren Anlagen ist ferner ein Generatoranschlusskasten wichtig, in dem sich Sicherung befinden, um das System vor Überlastungen zu schützen. Diese Komponenten sind unabhängig davon, wofür du den Solarstrom nutzt. Du hast die Optionen:

• Netzgekoppelte Fotovoltaikanlage mit oder ohne Eigenverbrauch und Einspeisung in öffentliche Stromnetze gegen Bezahlung.
• Kleinkraftwerk mit Anschluss an das öffentliche Stromnetz vermutlich ohne Einspeisung.
• Inselanlage ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz.

[„Wusstest du schon“:
Kleinkraftwerke schließt du über eine normale Steckdose an das Stromnetz an. Da dein Stromverbrauch in der Regel über der eingespeisten Strommenge liegt, fließt meistens kein Strom von deinem Modul in das öffentliche Netz.]

Neben den erwähnten Komponenten benötigst du einen Wechselrichter, denn das Solarmodul erzeugt Gleichspannung. Im Stromnetz fließt aber 230-V-Wechselstrom. Sofern du lediglich ein Kleinkraftwerk betreibst, schließt du den Wechselrichter einfach an das Stromnetz deiner Wohnung oder deines Hauses an. Der Strom fließt vom Solarmodul in den Wechselrichter und von dort direkt in das Stromnetz.

ID: 2188492537
Kleinkraftwerk am Balkon

Du darfst Kleinkraftwerke, die auch als Balkonkraftwerke bezeichnet werden, ausschließlich anschließen, wenn dein Stromverbrauch über einen elektronischen Zähler ermittelt wird. Diese laufen bei einer nicht auszuschließenden Einspeisung nicht rückwärts. Sollte kurzfristig Strom deiner Anlage in das Netz fließen, bekommst du diesen also nicht vergütet.

Bei größeren netzgekoppelten Anlagen fließt der Strom vom Wechselrichter über einen Einspeisezähler in das öffentliche Stromnetz. Mit diesem erfasst der Netzbetreiber die von dir eingespeiste Energiemenge, für die du eine Vergütung bekommst.

Der Anschluss vom Solarmodul erfolgt am Generatoranschlusskasten. Von dort verläuft eine Leitung zum Wechselrichter. Von diesem entnimmst du mit deinen elektrischen Geräten Strom. Energie, die du nicht verbrauchst, fließt über den Einspeisezähler in das öffentliche Stromnetz.

Der Fachmann spricht von Inselanlage, wenn kein Anschuss an öffentliche Stromnetze besteht. Meistens dienen sie der Stromversorgung von Garten- oder Ferienhäusern, die nicht an Stromnetz angeschlossen sind, beziehungsweise von Booten oder Wohnmobilen.

ID: 2108618534
Betrieb einer Solaranlage am Wohnmobil

Neben dem Solarmodul und der Verkabelung sind immer ein Laderegler und Akkus für PV Anlagen erforderlich. Diese dienen unter anderem als Puffer, denn der Strom vom Modul unterliegt naturgemäß großen Schwankungen. Der Laderegler verhindert sowohl Tiefentladungen als auch Überladungen der Batterie. Üblicherweise dienen herkömmliche Säurebatterien, die auch als Starterbatterie in Autos verwendet werden, als Speicher. An die Batterie schließt du 12 Volt beziehungsweise 24 Volt Verbraucher an, die Gleichstrom benötigen. Über einen Wechselrichter kannst du auch 230 Volt Wechselstrom Verbraucher betreiben.

Da sich die Kabel im Außenbereich befinden, müssen sie beständig gegen Ozon, Säuren, Laugen, UV-Strahlung und Ammoniak sein. Um Leistungsverluste zu minimieren, sind kurze Kabelwege wichtig. Natürlich hast du selten die Möglichkeit, den Kabelweg zu verkürzen, daher sollte der Widerstand der Leitung so gering wie möglich sein. Dieser hängt vom Querschnitt und vom Material ab.

Beispiel:
Der Widerstand von 10 Meter Kabel in Abhängigkeit vom Querschnitt und Material.

Der Widerstand eines Kupferkabels mit dem Querschnitte 4 mm² ist gleich dem eines Aluminiumkabels mit einem Querschnitt 6 mm², beziehungsweise ein Kupferkabel mit einem Querschnitt von 16 mm² hat den gleichen Widerstand wie ein Alu-Kabel mit 25 mm².

Logischerweise muss er auf die Stromstärke und die Spannung, welche deine Solarmodule erzeugen, abgestimmt sein. Aber das ist nicht alles, was du beachten musst. Es kommt auch auf die Art der Verbraucher an, die du anschließen willst.

Der Wechselstrom aus der Steckdose ändert sich in Form eine Sinuskurve. Ein einfacher Wechselrichter schaltet die Polarität wie mit einem Schalter um. Er erzeugt eine Rechteckspannung. Andere Ausführungen liefern eine modifizierte Sinusspannung, die „treppenförmig“ einer Sinuskurve angenähert ist. Je kleiner die Stufen sind, umso ähnlicher ist die Spannung einer reinen Sinusspannung, die sich für den Betrieb aller Geräte eignet.

Viele Gräte arbeiten zwar mit Gleichstrom, beispielsweise LED Lampen oder elektrische Zahnbürsten. In Ihnen sind aber meist Gleichrichter, die Wechselspannung in Gleichspannung verwandeln, damit du die Geräte einfach über den Lichtstrom betreiben kannst. Dieser benötigt in der Regel eine reine Sinusspannung, um ohne Störungen zu arbeiten. Du kannst daher einen 12 Volt LED Stripe direkt über die Batterie betreiben, aber keine LED-Lampe, die für 230 Volt ausgelegt mit einem Wechselrichter, der keine reine Sinusspannung erzeugt.

[„Hinweis“:

Geräte, die eine reine Sinuswelle benötigen, kannst du zumindest kurzfristig mit modifizierter Sinusspannung betreiben. Dies birgt aber Risiken:

• Netzteile werden wärmer als normal und gehen schneller kaputt. Außerdem brummen sie zum Teil sehr laut.
• Das Trackpad vom Notebook arbeitet nicht präzise.
• Akkuladegeräte laden meist nicht vollständig.
• LED Lampen flackern und gehen schnell kaputt]

Bei Inselanlagen gibt es meist keine Alternative. Die Speicherung erfolgt in einer herkömmlichen Blei-Säure-Batterie, wie sie auch in Auto zum Einsatz kommt. Das Laden erfolgt über den Laderegler.

Bei Anlagen, die an das Netz angeschlossen werden, ist ein Stromspeicher nicht unbedingt erforderlich und bei Kleinanlagen aus den erwähnten Gründen nicht üblich. Batteriespeicher für PV Anlagen sind sinnvoll, um den Eigenverbrauch zu erhöhen. Ansonsten speist du Strom ein, den du zu einem anderen Zeitpunkt selbst benötigst. Immerhin liegt die Vergütung unter dem Preis, den du für Strom bezahlen musst. Außerdem gibt es eine Förderung für Photovoltaik Speicher.

Du hast die Wahl zwischen einer AC (Wechselstrom)- oder DC (Gleichstrom)-Anbindung. AC-Systeme schließt du hinter dem Wechselrichter an. Der Stromspeicher ist also unabhängig von der Photovoltaikanlage. DC Systeme installierst du direkt hinter den Photovoltaikmodulen vor dem Wechselrichter. Der Speicher muss zur Größe der Photovoltaikanlage passen, der Wechselrichter wiederum zum Speicher. AC-Systeme sind unkomplizierter und kostengünstiger.

Wie du siehst, sind Photovoltaikanlagen nicht so kompliziert, wie es erscheint. Außerdem bekommst du Wechselstrom-Kleinanlagen wie das »Stromset AS 180« (https://www.otto.de/p/sunset-solarmodul-stromset-as-180-180-watt-230-v-180-w-monokristallin-set-fuer-gartenhaeuser-oder-reisemobil-1211491549/#variationId=1211491550) plus »AGM Solarbatterie« Solarakkus 101000 mAh (https://www.otto.de/p/offgridtec-agm-solarbatterie-solarakkus-101000-mah-12-v-1-st-schraubbare-m8-terminals-1538589077/#variationId=1538589078), das Wechselstrom erzeugt oder das
Phaesun Solarmodul »Energy Generation Kit Solar Rise«, 270 W, (Set), 270 W (https://www.otto.de/p/phaesun-solarmodul-energy-generation-kit-solar-rise-270-w-set-270-w-1211486669/#variationId=1211486670) für 24 V Gleichstrom als anschlussfertiges Set.