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.
Hinweise zur Beurteilung der Qualität von PV-Modulen
- Zellentyp: Bitte nur N-Type Module kaufen, keine P-Type Module, denn P-Type Module altern schneller
- Modulwirkungsgrad in %: Nicht unter 22,5 Prozent. 23 Prozent und höher ist der Stand der Technik
- Garantie: 30 Jahre Leistungsgarantie auf ca. 80 % der Anfangsleistung sollten es sein
- Hersteller: Ein Hersteller mit einer deutschen Garantie ist besser bei der Durchsetzung von Gewährleistungsansprüchen
- Gewicht: Je schwerer umso besser. Bei einem Modul mit Standardmaß 176 x 114 cm sind 22 kg eher wenig, 24 kg hingegen gut. Schwerere Module haben meistens vorne eine dickere Glasschicht.
- Temperaturkoeffizient Pmax: Dieser Wert gibt an, wieviel Leistung das Modul ab ca. 25 Grad und höher verliert. Je niedriger, desto besser. -0,26 Prozent sind sehr gut, -0,3 Prozent sind Standard. Alle darüber sind eher schlecht.
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:
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:
Passt der Speicher zum Wechselrichter und ist der Speicher von diesem „freigegeben“?
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?
Wie hoch ist die Entladeleistung des Speichers? Entlädt er ein- oder dreiphasig?
Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePo4) Speicher sind den (nicht mehr so häufig angebotenen) 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 sind quasi Standard. Einige Hersteller (in der Regel Newcomer) bieten auch 15 Jahre Garantie. Viele Hersteller bieten sogenannte „Garantieerweiterungen“ über 10 bzw. 15 Jahre hinaus, die aber ihr Geld nicht wert sind, da sie zu teuer sind.
Politische Aspekte bei der Auswahl von Komponenten
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
2024 war ein Schicksalsjahr für die heimischen PV-Modulhersteller. Die Hersteller Meyer Burger (Schweiz), Solarwatt und Bauer Solar produzieren nicht mehr hier in Deutschland oder sind gerade dabei, die Fertigung ins Ausland zu verlegen. AxSun (eher ein Spezialhersteller) und Heckert Solar fertigen mit Abstrichen noch hier. Eine dritte Gruppe von Herstellers sind Lieferanten mit dem Label „Deutsches Produkt“. De facto kauft man zwar Module mit deutscher Garantie, die Fertigung ist aber auch hier in Fernost.
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.
HOME-ENERGIEMANAGEMENTSYSTEME (HEMS)
Energiemanagementsysteme können „Hardware“ sein oder auch virtuell als Webanwendung angewendet werden. Über einen Stromsensor wird der überschüssige Strom erfasst und ggf. steuerbaren Verbrauchern zugewiesen. Steuerbare Verbraucher lassen sich in ein Stromnetz einbinden und sind SG-ready.
Beispiele für steuerbare Verbraucher sind:
- Wärmepumpen
- Wallboxen
- Klimaanlagen
- Pools
- SG-fähige Haushaltsgeräte aller Art
Das HEMS lässt sich über eine App oder einen Webanwendung steuern.
Die wesentlichen Funktionen und Vorteile:
- Sie visualisieren den Verbrauch einzelner Geräte und machen Stromfresser sichtbar
- Überschüssiger Strom kann direkt verwendet werden und der Strom wird nicht für wenig Geld eingespeist. Das steigert den Eigenverbrauch.
- Der Stromspeicher lässt sich parametrieren. Wieviel Reststrom soll verbleiben? Wann soll der Speicher geladen werden? Soll Strom aus dem Netz geladen werden?
- Variable Stromtarife werden nutzbar. So lässt sich einstellen, bei welchem Preis Strom aus dem Netz zugekauft werden soll. Bei niedrigen Preisen lässt sich damit zum Beispiel der Heimspeicher sinnvoll laden.
- Das HEMS kann im Falle eines Eingriffs des Netzbetreibers im Sinne des § 14a EnWG die reduzierte Strombezugsmenge auf steuerbare Verbraucher verteilen. Eine Fernabschaltung wird dadurch ggf. vermieden.
Fazit:
Wir empfehlen den Einsatz eines HEMS. Besonders dann, wenn ein Großverbraucher wie ein E-Auto oder einer Wärmepumpe vorhanden ist. In der Regel empfiehlt sich ein Modell des Wechselrichterherstellers.