TECHNIKÜBERSICHT

Solarmodule sind…

…das am besten sichtbare Bauteil einer Photovoltaikanlage. Sie werden in sogenannten Strings verbunden, um über Serien- oder Parallelschaltung eine verwertbare Spannung und Stromstärke zu erzielen. Im privaten Bereich kommen fast ausschließlich monokristalline Silizium Module in Anwendung. Die Auswahl an Herstellern und Modulvarianten ist immens.

Jedes Modul hat eine unter Laborbedingungen bestimmte maximale Leistung (Watt Peak). Die Summe der Module werden auch als „Solargenerator“ bezeichnet, deren summierte Einzelleistungen ergeben die Gesamtleistung der Anlage, gemessen in Kilowatt Peak (kWp).

Dabei bestimmt die Größe der Module auch wesentlich die Leistung eines Moduls – je größer, umso mehr Leistung.

Schaltplan einer PV-Anlage

Solarmodule sollten unserer Meinung nach folgende Vorgaben erfüllen:

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Der Wirkungsgrad eines Module beschreibt, welcher Anteil der der auf das Module auftretenden Lichtmenge in Strom umgewandelt wird. Wirkungsgrade zwischen 20,5 % und 21,8 % sind zu erwartende Werte und preislich auf einem vernünftigen Niveau.

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Mindestens 25 Jahre Leistungsgarantie. Höherwertige Glas-Glas Module sollten 30 Jahre Garantie haben.

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Der Hersteller sollte vorzugsweise langjährige Erfahrung haben und technisch und wirtschaftlich gut für die Zukunft aufgestellt sein. Davon ist eher auszugehen, wenn der Modulhersteller selbst auch Solarzellen herstellt. Vorteilhaft sind Modulhersteller, die in Europa eine Niederlassung haben, weil sich Garantieansprüche so besser durchsetzen lassen. 

WECHSELRICHTER

Das Angebot an Wechselrichtern ist etwas übersichtlicher als das Angebot an Modulen. PV-Wechselrichter wandeln sämtlichen Strom, den die Module als Gleichstrom produzieren, in Wechselstrom um. Soll Strom teilweise auch in einen Speicher geladen werden, muss dieser wieder zurück in Gleichstrom umgewandelt werden. Das geschieht mit einem separaten oder im Speicher verbauten Batteriewechselrichter. Man spricht in diesem Fall von einem AC-gekoppelten System. Für kleinere Anlagen gängig sind Hybridwechselrichter, die nur jenen Teil in Wechselstrom umwandeln, der im Haus von den elektrischen Verbrauchern benötigt wird. Der übrige Strom wird durch einen verbauten Laderegler im Wechselrichter in den Speicher geladen. Hybridwechselrichter mit einem vorhandenen Speicher bilden ein DC-gekoppeltes System.

Moderne Wechselrichter sollten folgende Vorgaben erfüllen:

Als Schaltzentrale der Anlage sollten alle gewünschten Funktionen vorhanden sein (Notstromfunktion, Überschussladen, Einbindung externer Verbraucher usw.). Hat der Hersteller auch eine Wallbox im Programm, steigert das den Bedienkomfort.

Eine im Verhältnis zur Gesamtleistung des Wechselrichters hohe Entladeleistung.

Europäischer Wirkungsgrad über 97 %

Mindestens 5 Jahre Produktgarantie, besser 10 Jahre.

SPEICHERSYSTEME

Die Sonne scheint eben nur tagsüber und manchmal ist das Wetter wolkig oder trüb. Stromspeicher speichern die überschüssige Energie und stellen sie Ihnen in Dunkelzeiten oder nachts zur Verfügung. Unabhängigkeitsgrade (Autarkiegrade) von bis zu 90 Prozent sind damit möglich, sofern Kosten und Nutzen in einem vertretbaren Verhältnis stehen.

Lithium-Ionen Akkus dominieren im Privatbereich quasi zu 100 Prozent. Bleiakkus, wie man sie aus Autobatterien kennt, waren noch vor 15 Jahren durchaus gängig. Sie haben aber eine relativ geringe Energiedichte, laden langsam auf, sind entsprechend groß und klobig und die kalendarische Lebensdauer liegt nur bei ca. 10 Jahren. Natrium-Schwefel-Batterien spielen bisher im Privatbereich auch keine Rolle, das könnte sich aber in Zukunft vielleicht ändern und es wird in diese Richtung viel geforscht und entwickelt. Die verwendeten Rohstoffe Natrium und Schwefel sind extrem günstig, die Energiedichte ist ähnlich wie die der Lithium-Ionen Batterien, sie sind recht zyklenfest (4500 Ladezyklen) und sehr sicher. Probleme bereitet, dass die Betriebstemperatur dieser Batterien zwischen 270 und 350 Grad liegt, was thermische Verluste erzeugt und ein anspruchsvolles Thermomanagement erfordert. Redox-Flow Batterien werden im Privatbereich aufgrund ihres großen Platzbedarfs wohl nie eine Rolle spielen.

Lithium-Ionen Akkus sollten in Hinblick auf folgende Kriterien beurteilt werden:

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Passt der Speicher zum Wechselrichter und ist der Speicher von diesem „freigegeben“?

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Wenn Ersatzstrom ein Thema sein sollte: Ist der Speicher zusammen mit dem Wechselrichter „schwarzstartfähig“? Startet der Ladevorgang auch dann, wenn die Batterie vollständig entladen ist?

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Wie hoch ist die Entladeleistung des Speichers? Entlädt er ein- oder dreiphasig?

Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePo4) Speicher sind den immer noch weit verbreiteten Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2) Batterien im Hinblick auf Zyklenfestigkeit und Sicherheitsaspekte leicht überlegen. Ferner gilt Kobalt als ein seltenes Metall, das unter problematischen Arbeitsbedingungen in Afrika abgebaut wird.

10 Jahre Produktgarantie sollten es schon sein. Längere Garantiezeiten werden in der Regel mit hohen Kaufpreisen refinanziert und sollten hinterfragt werden.

Politische Aspekte bei der Auswahl von Komponenten

PV Produktion

Wenn jemand eine Photovoltaikanlage betrachtet und dich fragt, woher die Solarzellen darin wohl stammen, liegst du mit einer Antwort wohl zu 98 Prozent richtig: Asien. Man kann es auch auf ein einzelnes Land beschränken und China sagen.

Die Lage ist aber eigentlich noch dramatischer: Solarzellen bestehen aus sogenannten Wafern. Das sind superdünne Scheiben, die aus hochreinen Siliziumblöcken geschnitten werden. Dieses Polysilizium kommt mit einem Marktanteil von über 90 Prozent aus der VR China. Die wirklichen Big Player mit den unscheinbaren Namen GCL-Poly, Daqo und Xinte Energy sitzen in Xinjiang (problematische Menschenrechtslage mit den Uiguren) sowie in Zentralchina, direkt Tür an Tür mit den großen dominierenden PV-Modulherstellern.

Was nun machen bei dieser Übermacht der Asiaten…

Deutschland und Europa wieder auch auf Herstellerseite stark zu machen, ist nur wirklich eine gute Idee. In vielen Fällen wird man einfach nicht um asiatische Produkte herumkommen. Hanau Solar wird wann immer es geht und wenn Sie das wollen auch europäische Komponenten anbieten. In Bezug auf die Hauptkomponenten sieht die Situation folgendermaßen aus:

PV-MODULE

Es wird kein vollständig in Deutschland beschaffbares Produkt zu bekommen sein. Die Hersteller Meyer Burger (Schweiz), AxSun, Heckert Solar, Solarwatt und Bauer Solar produzieren mit Abstrichen noch hier.

WECHSELRICHTER

SMA ist der deutsche Platzhirsch, KOSTAL aus dem schönen Freiburg, KACO aus Neckarsulm, Fronius aus Österreich sind Optionen. Relativ neu auf dem Markt und aus Deutschland sind RCT und Fenecon.

Hinweis: Derzeit bestehen gerade bei Wechselrichtern teils lange Lieferzeiten und die tatsächlichen Optionen sind geringer als es vielleicht erscheinen mag.

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