Artikel aktualisiert am 13.09.2022 | von Karina Shepetunova | ca: 6 Min. zu lesen

Aus welchen Komponenten besteht eine PV-Anlage?

Eine Photovoltaikanlage besteht aus beliebig vielen, miteinander verbundenen, PV Komponenten. Dazu gehören Solarmodule, welche Solarpaneele oder Solarplatten genannt werden. Zusätzlich dazu besteht die PV- Anlage noch aus einem Wechselrichter und einem Energiemanagementsystem.

Aus welchen Komponenten besteht eine PV-Anlage?
Bild von American Public Power Association auf Unsplash

PV Komponenten / PV Modul

Ein PV Modul fasst in der Regel zwischen 36 und 72 Solarzellen zusammen. Diese absorbieren das Sonnenlicht und wandeln es in elektrische Energie um. Abhängig vom Herstellungsverfahren, Aussehen und Leistung gibt es dabei unterschiedliche Arten von Solarzellen. Am weitesten verbreitet sind mono- und polykristalline Solarzellen. Während monokristalline Solarzellen aus reinem Silizium hergestellt werden, bestehen polykristalline Solarzellen aus vielen, einzelnen Siliziumkristallen. Darüber hinaus gibt es sogenannte Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium, die bisher allerdings eher selten eingesetzt werden.

Ob für Ihr Dach eine monokristalline, polykristalline oder Dünnschicht-Solarzelle besser geeignet ist, hängt von Ihrem verfügbaren Budget, dem Energiebedarf, der Größe und Bauart Ihres Daches sowie Ihren optischen Vorlieben ab. Weitere Voraussetzungen für eine PV-Anlage finden Sie hier.

Monokristalline Solarzellen

Derzeit bieten monokristalline Solarzellen den höchsten Wirkungsgrad und benötigen somit die geringste Fläche für die Produktion des Solarstrom-Bedarfs Ihres Haushalts. Steht Ihnen also eine eher kleine Dachfläche zur Verfügung, ist eine Photovoltaikanlage mit PV Modulen aus monokristallinen Solarzellen optimal für Sie. Obwohl PV Module aus monokristallinen Solarzellen preislich etwas teurer sind, als PV Module aus polykristallinen Solarzellen, lohnen sich oft die etwas höheren Anschaffungskosten, weil die Solarmodule aufgrund der höheren Wirkleistung deutlich mehr Strom produzieren. Zudem bieten monokristalline Solarzellen durch ihre gleichmäßige, dunkelblaue bis schwarze Farbe eine edlere Optik.

Polykristallinen Solarzellen

Im Vergleich zu PV Modulen aus monokristallinen Solarzellen, haben PV Module aus polykristallinen Solarzellen vor allem den Vorteil, günstiger zu sein. Sie unterscheiden sich auch durch eine hellere, bläuliche Färbung und weisen eine Oberflächenstruktur mit teils sichtbaren Kristallgrenzen auf. PV Module aus polykristallinen Solarzellen haben mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 15-20 % eine geringere Effizienz als monokristalline Solarzellen, die im Durchschnitt einen Wirkungsgrad von 22 % aufweisen. Dadurch haben PV Module aus polykristallinen Solarzellen einen höheren Flächenbedarf. Das hat zur Folge, dass sie in größeren Stückzahlen installiert werden müssen, damit sie die gleiche Menge Solarstrom produzieren können, wie eine Solaranlage mit PV Modulen aus monokristallinen Solarzellen.

Dünnschichtsolarzellen

Dünnschichtsolarzellen bieten durch ihre geringe Dicke eine hohe Flexibilität bezüglich Ihres Einsatzortes. Mit einem Wirkungsgrad von durchschnittlich 6-10 %, haben sie aktuell allerdings noch eine viel geringere Effizienz als PV Module aus monokristallinen oder polykristallinen Solarzellen. Dadurch entsteht ein hoher Flächenbedarf. Dieser kann in der Regel nicht auf Dächern von Einfamilienhäusern gedeckt werden.

Wechselrichter

Der Wechselrichter ist ein wichtiger Bestandteil in jeder Photovoltaikanlage. Er wandelt den von den PV Modulen produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um. Dadurch wird die elektrische Energie für den Hausgebrauch und die Einspeisung in das öffentlich Stromnetz nutzbar. Darüber hinaus erfüllen Wechselrichter zahlreiche weitere Aufgaben, wie beispielsweise die kontinuierliche Leistungsoptimierung der Photovoltaikanlage, die Weiterleitung von Ertragsdaten an das Energiemanagementsystem sowie das Aktivieren von Sicherheitsfunktionen bei Störungen oder Überlastungen der Anlage. 

Stringwechselrichter

Grundsätzlich gibt es drei verschiedene Arten von Wechselrichtern: Stringwechselrichter, Modulwechselrichter und Zentralwechselrichter. Stringwechselrichter wandeln den Solarstrom von mehreren, in einer Reihe geschalteten Solarmodulen um, die eine ähnliche Ausrichtung, Neigung und Verschattung haben. Treten in dieser Reihe aus Modulen (String) Verluste durch Einstrahlung, Neigung oder erhöhte Temperatur auf, werden diese durch den Stringwechselrichter ausgeglichen. Auf dem Markt sind zudem Multistring-Wechselrichter erhältlich, welche die sogenannten Mismatching-Verluste auch bei Modulen unterschiedlicher Ausrichtung und Neigung kompensieren können.

Bei durchschnittlichen Hausdachanlagen kommt der Stringwechselrichter am häufigsten zum Einsatz, da er gegenüber anderen Wechselrichtertypen einen höheren Wirkungsgrad und ein besseres Preis-Leistungsverhältnis aufweist. Zudem muss er nicht zwingend auf dem Dach aufgestellt werden, sondern kann auch im hauseigenen Keller, an der Hauswand oder in der Garage angebracht werden. Dadurch ist die Wartung von Stringwechselrichtern einfacher.

Modulwechselrichter

Der Modulwechselrichter bedient im Gegensatz zum Stringwechselrichter nur ein einzelnes Solarmodul. Dadurch kann er zwar schneller auf Leistungsschwankungen einzelner Module reagieren, bietet aber einen geringeren Wirkungsgrad als String- oder Zentralwechselrichter. Modulwechselrichter sind gerade bei größeren Photovoltaikanlagen etwas teurer und haben aufgrund der höheren Anzahl an verbauter Technik eine höhere Störanfälligkeit sowie einen größeren Wartungsaufwand.

Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter werden hauptsächlich bei sehr großen Dach- und Freilandflächen verwendet. Die in diesen Anlagen verbauten Solarmodule haben größtenteils die gleiche Neigung und Sonneneinstrahlung, weshalb ihre Eingangsspannung in einem zentralen System zusammengeführt werden kann. Es existiert somit nur ein Wechselrichter für die gesamte Anlage, was die Wartung vereinfacht.

Stromspeicher

Um überschüssigen Strom zwischenzuspeichern, können PV-Anlagen mit einen Stromspeicher ergänzt werden. Dadurch kann der Eigenverbrauch deutlich erhöht werden. Ein Batteriespeicher ist auch sinnvoll, wenn Sie beabsichtigen, tagsüber mit Ihrem Elektroauto zu fahren und dieses über Nacht mit Ihrem selbst erzeugten und dann zwischengespeicherten Solarstrom kostengünstig aufzuladen.

Wenn Sie Ihre Solaranlage mit einem Batteriespeicher kombinieren, können Sie überschüssigen Solarstrom speichern. Dadurch steht Ihnen der selbst erzeugte Solarstrom auch in der Nacht zur Verfügung oder wenn die Sonne mal weniger stark scheint. So lässt sich Ihr Eigenverbrauch erhöhen und Sie werden unabhängiger von steigenden Strompreisen.

Blei-Säure-Batterien

Bei Batteriespeichern unterscheidet man zwischen Blei-Säure-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Blei-Säure-Batterien sind zwar in der Anschaffung günstiger und nahezu wartungsfrei, ihr Wirkungsgrad ist mit durchschnittlich 80-85 % jedoch niedriger als der von Lithium-Ionen-Batterien. Zudem ist die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien kürzer und die Leistung hängt stark von der Umgebungstemperatur ab.

Lithium-Ionen-Batterien

Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien haben hochwertige Lithium-Ionen-Batterien eine vergleichsweise lange Lebensdauer von bis zu 20 Jahren. Sie bieten zudem einen höheren Wirkungsgrad von 90-95 % und haben meistens geringere Wartungskosten. In Summe rechnen sich hierdurch oftmals die höheren Anschaffungskosten von Lithium-Ionen-Batterien.

Energiemanagementsystem

Das Energiemanagementsystem liefert Ihnen fortlaufend wichtige Informationen zur Leistung und zur Funktion Ihrer Solaranlage. So können Ihnen die Systeme beispielsweise die aktuelle Stromproduktion Ihrer PV Anlage, den Stromverbrauch Ihres Haushaltes und die Netzeinspeisung sekundengenau anzeigen und diese Werte mit anderen Tagen vergleichen. Auf Wunsch können Sie über das Energiemanagementsystem auch Ihren Eigenverbrauch manuell steuern oder diesen automatisch optimieren lassen.

Gleichzeitig werden Schwankungen oder Leistungsprobleme der Solaranlage durch das Energiemanagementsystem erkannt und können somit schnell behoben werden. Die meisten der modernen Energiemanagementsysteme sind mit dem Internet verbunden und visualisieren Ihre Informationen in ansprechend gestalteten Smartphone Apps. Somit können Sie sich jederzeit von unterwegs oder zuhause bequem über die Stromproduktion und den Zustand Ihrer Solaranlage informieren.

Fazit

Eine Photovoltaikanlage besteht aus vielen Komponenten, welche alle miteinander verbunden sind. Hier finden Sie einen Artikel darüber, wie eine Photovoltaikanlage genau funktioniert. Damit der Betrieb einer PV-Anlage reibungslos verlaufen kann, bedarf es der richtigen Auswahl der jeweiligen Komponenten. Der Angebots- und Preisvergleich von Selfmade Energy hilft Ihnen dabei, diese schnell und einfach zu finden.

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