Aufbau einer Photovoltaikanlage: So gelangt die Energie aus der Sonne in die Steckdose

Aufbau einer Photovoltaikanlage

Die Kraft der Sonne direkt in Strom für das eigene Zuhause verwandeln? Das klingt nach einem nachhaltigen und kosteneffizienten Plan. Genau diesen setzen wir mit einer Photovoltaikanlage in die Tat um. Kein Wunder, dass Solaranlagen in den letzten Jahren immer populärer geworden sind. Aber aus welchen Komponenten besteht eine PV-Anlage eigentlich? Gemeinsam werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Bestandteile. Von den Solarmodulen über den Wechselrichter bis hin zum Speicher, den Montagematerialien und dem Management System.

Klingt kompliziert? Keine Sorge. Wir sehen uns Schritt für Schritt an, wie wir die Sonne anzapfen und ihre erneuerbare Energie optimal zur Stromversorgung in unserem Haus nutzen können. Doch bevor wir uns die Komponenten und den Aufbau ansehen, klären wir einmal, wie die Sache mit der Photovoltaik überhaupt funktioniert.

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Im Grunde geht es um die Umwandlung von Licht in Strom. Das Herzstück der Technik sind demnach die Solarzellen, die wiederum in den Solarmodulen verbaut sind. Die PV-Zellen bestehen aus einem speziellen Material, meist Silizium, das die winzigen Lichtteilchen der Sonne (die Photonen) einfängt und aufnimmt.

Wenn die Photonen auf das Silizium treffen, setzen sie die Elektronen in den PV-Zellen in Bewegung – und das erzeugt in den Modulen dann elektrischen Strom. Die Energie fließt dann zunächst als Gleichstrom (DC) vom Dach. Im Wechselrichter wird dieser Gleichstrom in Wechselstrom (AC) verwandelt. Den können wir dann im Haushalt nutzen, um Geräte zu betreiben oder das E-Auto über eine Wallbox zu laden. Alternativ schicken wir die elektrische Energie in unseren Stromspeicher, um sie dort für den späteren Verbrauch aufzubewahren. Alles, was wir übrig haben, leiten wir zur Einspeisevergütung ins öffentliche Netz.

Nun, da wir die Funktionsweise der Photovoltaik kennen, widmen wir uns gemeinsam dem Thema für das wir alle hier sind und schauen uns nun den Aufbau einer Photovoltaikanlage genauer an.

Komponenten einer PV-Anlage

Was sind wesentliche Komponenten einer PV-Anlage?

Zu den elementaren Komponenten von Photovoltaikanlagen zählen die PV-Module, der Wechselrichter, ein (optionaler) Stromspeicher, die Montagekonstruktion, ein passender Stromzähler und das Managementsystem. Werfen wir einen Blick auf die Details.

Mike Ostenfelder erklärt als Head of Technik bei Energieversum im EVTV, worauf es bei PV-Komponenten wie den Solarmodulen und dem Stromspeicher ankommt. Dabei verrät er auch, welche Hardware Energieversum beim Bau von Photovoltaikanlagen einsetzt.

PV-Module als Generatoren der Photovoltaik

Ohne die passenden PV-Module läuft in der Photovoltaik natürlich nichts. Sie nehmen die Sonnenenergie auf und produzieren daraus grünen Solarstrom. Dazu sind die PV-Module mit vielen kleinen Solarzellen ausgestattet. Die meisten Solarmodule bestehen aus Silizium – doch dabei gibt es große Unterschiede. Vor allem zwischen monokristallinen und polykristallinen Modulen. Erstere werden aus einzelnen, hochreinen Siliziumkristallen gefertigt und sind dadurch effizienter, insbesondere bei hoher Sonneneinstrahlung. Da die Herstellung monokristalliner Module aufwendiger ist, sind auch die Anschaffungskosten etwas höher. Polykristalline Solarmodule hingegen bestehen aus vielen Siliziumkristallen. Sie sind zwar kostengünstiger, jedoch weniger effizient als monokristalline Module, besonders bei diffusem Licht. Daher lohnt es sich trotz etwas höherer Kosten eigentlich immer, in monokristalline Module zu investieren, die eine höhere PV-Ausbeute versprechen. Vor allem, wenn für die Photovoltaik nur begrenzt Platz auf dem Dach zur Verfügung steht. Moderne monokristalline Solarmodule liefern Leistungen von bis zu 445 Watt Nennleistung – auch die der EV.solar Produktreihe von Energieversum.

Schwarze Solarmodule (Full-Black) auf Einfamilienhaus

Bei der Langlebigkeit von Photovoltaikanlagen spielt die Qualität der Solarmodule eine wichtige Rolle. Hochwertige Module bieten Garantien von bis zu 30 Jahren. Dabei sollten PV-Käuferinnen und -Käufer auf einen Garantie-Sitz in Deutschland achten. Damit die Module zuverlässig über mehrere Jahrzehnte für Solarenergie vom Dach sorgen, müssen sie robust und wetterbeständig sein. So bieten die Glas-Glas-Module der EV.solar Reihe von Energieversum beispielsweise eine 2 mm Glasstärke – vorne und hinten. Zudem verfügen beispielsweise die Solarmodule von WINAICO, die Energieversum ebenfalls anbietet, über einen Rahmen aus schwarz eloxiertem Aluminium, der viele Jahre für Stabilität und Sicherheit sorgt.

Sowohl die EV.solar-Module von WINAICO als auch die von BAUER sind mit der bifazialen N-Typ Halbzellentechnologie ausgestattet. Sie stellt sicher, dass die Module sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite Licht absorbieren und so eine optimale Energieausbeute gewährleisten. Bis zu 15 % mehr Photovoltaik-Ertrag sind dadurch drin.

Konstruktion und Verkabelung

Um die PV-Module zu installieren, braucht es natürlich eine entsprechende Konstruktion und Verkabelung. Bei der sogenannten Auf-Dach-Montage der Photovoltaik sind für die Module zunächst Schienen und Halterungen nötig, die auf dem Dach installiert werden. Diese Unterkonstruktion muss korrosionsbeständig und stabil sein, sie ist oft aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt. Zudem kommen verschiedene Klemmen zum Einsatz. Sie halten die Module sicher auf den Schienen fest.

In Bezug auf die Verkabelung unterscheiden wir in der Photovoltaik zwischen DC- und AC-Verkabelung. Beginnen wir mit dem DC-Aufbau: Denn die Module selbst sind in Strings oder parallel geschaltet, also untereinander verkabelt, um den Gleichstrom (DC) zu sammeln. MC4-Stecker sorgen dabei für eine sichere und zuverlässige Verbindung. Von dort aus geht es mit der AC-Verkabelung weiter. Sie findet vom Wechselrichter zum Hausnetz Einsatz. Schließlich muss der AC-Strom, der vom Wechselrichter erzeugt wird, einen sicheren Netzanschluss zum Haus haben.

Kommen wir also zum nächsten wichtigen Bauteil der Photovoltaik: dem Wechselrichter.

Ein Wechselrichter gehört immer zum PV-Aufbau

Ohne den Wechselrichter können wir den Strom vom Dach nicht im Haushalt einsetzen. Er hat somit eine sehr wichtige Aufgabe: Er muss den erzeugten Gleichstrom (DC) möglichst verlustfrei in Wechselstrom (AC) umwandeln, damit wir ihn im Haushalt nutzen können. Beim Wechselrichter einer PV-Anlage kommt es vor allem auf die Effizienz und Zuverlässigkeit an. Zudem sollte er gut auf die spezifischen Anforderungen der Solaranlage abgestimmt sein, um einen optimalen Ertrag und eine hohe Langlebigkeit der gesamten Anlage zu gewährleisten. Die Kapazität des Wechselrichters muss also immer zur Leistung der Anlage passen.

Wechselrichter sind mit einem oder mehreren MPP-Trackern (Maximum Power Point) ausgestattet. Sie sorgen dafür, dass die Solaranlage so viel Leistung erzielt, wie möglich. Die Messwerte der Solaranlage werden dabei ständig überwacht und ausgewertet. Vor allem, wenn zeitweise eine Verschattung auf der Anlage stattfindet, stellt der MPP-Tracker sicher, dass die Leistung bzw. die PV-Ausbeute so hoch wie möglich ist.

Stromspeicher sorgen für mehr Eigenverbrauch und Autarkie

Um die Kosten für die Anschaffung von Photovoltaik schnell wieder in die Haushaltskasse zu spülen, wollen wir einen möglichst hohen Eigenverbrauch erreichen. Das bedeutet, wir nutzen möglichst viel Solarstrom aus unserer Anlage selbst und beziehen möglichst wenig aus dem Netz. Denn schließlich müssen wir den Strom aus dem Netz teuer hinzukaufen.

Darum integrieren wir einen Stromspeicher in unser System. Er nimmt die Energie aus der Photovoltaik auf und sorgt dafür, dass wir sie ganz flexibel dann verwenden können, wenn wir sie gerade brauchen – egal, ob gerade Sonnenlicht zur Produktion von frischem Solarstrom zur Verfügung steht oder nicht. Auf diese Weise nutzen wir die Energie der Photovoltaik auch am Abend oder in der Nacht. Das wiederum erhöht die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage, denn je mehr Solarstrom wir aus unserer Anlage verbrauchen, desto weniger müssen wir aus dem öffentlichen Stromnetz hinzukaufen.

Bei der Wahl des Stromspeichers stehen verschiedene Batterietechnologien zur Auswahl. Energieversum setzt auf Speicher mit Lithium-Eisenphosphat-Technologie. Sie bieten ein hohes Maß an Sicherheit und Leistung. Die eingesetzten Speicher des deutschen Herstellers AlphaESS werden unter strikten Qualitätskontrollen gefertigt. Das besondere Merkmal der AlphaESS-Speicher sind die extrem hohen Be- und Entladeleistungen.

Smarte Zähler und intelligente Managementsysteme

Vernetzte Zähler und clevere Managementsysteme ermöglichen es, den erzeugten Strom optimal zu nutzen und seinen Eigenverbrauch zu maximieren. Smarte Zähler, bzw. Smart Meter, ersetzen als digitale Lösungen die analogen Stromzähler. Sie erfassen nicht nur die produzierte, verbrauchte und eingespeiste Energie in Echtzeit, sondern kommunizieren diese Daten auch an das Stromnetz und andere verbundene Geräte.

Intelligente Managementsysteme, wie beispielsweise das EV.cockpit, verbinden die PV-Anlage mit den steuerbaren Stromverbrauchern im Wohngebäude. Sie analysieren die gemessenen Daten und steuern den Energiefluss effizient. Diese Technologien helfen dabei, die Stromkosten zu senken und die Nutzung erneuerbarer Energien im Haushalt zu maximieren. Sind die Energiemanagement-Tool preissignalfähig, wie es beim EV.cockpit von Energieversum der Fall ist, können dynamische Stromtarife eingebunden werden, die den Strom direkt von der Börse beziehen. So können Nutzerinnen und Nutzer von den sehr günstigen Tarifen profitieren.

Strom aus der eigenen Solaranlage von Energieversum

Sie möchten von den Vorzügen der Photovoltaik profitieren und die Energieversorgung Ihres Haushaltes auf Strom aus der eigenen PV-Anlage umstellen? Dann lassen Sie sich von den Profis von Energieversum unverbindlich und kostenfrei beraten. Gemeinsam planen wir die Solaranlage, die auch in Jahrzehnten zuverlässig grünen Strom für Ihren Haushalt liefert. Dabei beziehen wir individuelle Wünsche, wie beispielsweise eine Ladestation für das Elektroauto oder die Integration von Wärmepumpen, mit in die Planung ein. Gehen Sie jetzt den ersten Schritt in eine grüne Zukunft. Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.

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