Solarenergie

Wie funktioniert eine Solaranlage?

Dass sie Sonnenlicht in Strom umwandelt, ist bekannt, wie das im Einzelnen funktioniert, weniger. Im Mittelpunkt steht der photovoltaische Effekt, der bei der Verbindung von Silizium und Sonnenlicht auftritt. Die Photonen, die auf das Silizium treffen, schlagen Elektronen aus dem Material heraus. Durch die spezielle Struktur der Solarzellen kommt es zu einer Ladungstrennung der freigesetzten Elektronen, die sich entsprechend ihrer Ladung einen entgegengesetzt geladenen Platz suchen. Diese durch die Ladungstrennung hervorgerufene Elektronenwanderung erzeugt eine elektrische Spannung, den Gleichstrom. Damit dieser vom üblichen Wechselstromnetz genutzt werden kann, muss er durch einen Wechselrichter umgewandelt werden. Nach diesem letzten Schritt ist der vom Solarmodul erzeugte Strom nutzbar.

Aus welchen Komponenten besteht die Solaranlage?

Was in dieser vereinfachten theoretischen Darstellung so einfach klingt, ist in der Praxis etwas komplizierter. Damit aus den Photonen Wechselstrom erzeugt werden kann, sind folgende Komponenten notwendig:

Solarmodule: Sie gelten zu Recht als das Herzstück der Solaranlage, da sie das Sonnenlicht einfangen und für die Erzeugung der elektrischen Ladung verantwortlich sind. Solarmodule bestehen aus mehreren miteinander verschalteten Solarzellen, die aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt werden. Vor allem monokristalline Solarmodule zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus, der durch weitere Eigenschaften wie zum Beispiel eine Antireflexionsschicht noch erhöht werden kann. Die Einheit Kilowatt-Peak (kWp) gibt die Leistung von Solarmodulen an. Die tatsächliche Stromausbeute hängt jedoch von weiteren Faktoren wie Standort, Ausrichtung und Wetterbedingungen ab.

Wechselrichter: Solarmodule erzeugen Gleichstrom, der in Wechselstrom umgewandelt werden muss. Diese Aufgabe übernimmt der Solarwechselrichter. Er macht den Gleichstrom netzkonform und für das hauseigene oder das öffentliche Stromnetz nutzbar. Wechselrichter übernehmen auch die Steuerung der Solaranlage, indem sie deren Leistung im optimalen Ertragsbereich überwachen. Moderne Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von bis zu 98 Prozent, es geht also kaum Strom bei der Umwandlung verloren.

Verbrauchszähler: Sie sind dem Wechselrichter nachgeschaltet und messen sowohl die erzeugte Strommenge als auch die eingespeiste und selbst verbrauchte Menge. Smart Meter ermöglichen die Datenerfassung in Echtzeit und die Fernablesung per App. Sie helfen auch bei der Optimierung des Eigenverbrauchs und können im Rahmen einer 24-Stunden-Überwachung Stromfresser identifizieren.

Batterie: Damit der Solarstrom auch nachts zur Verfügung steht, können Solaranlagen mit Batteriespeichern ergänzt werden. Diese gibt es als Großgeräte, aber auch als kleine, in den Wechselrichter integrierte Batterielader. Je nach Verschaltung der einzelnen Komponenten können auch andere Batteriespeicher angeschlossen werden.

Zubehörteile für den PV-Betrieb

Solarmodule sind das ganze Jahr über der Witterung ausgesetzt und müssen extremen Temperaturen und Temperaturschwankungen standhalten. Aber auch mechanische Belastungen durch starken Regen, Schnee und Sturm müssen von der Anlage verkraftet werden. Folgende Zubehörteile sind daher für die Nutzung der Solarenergie unerlässlich.

Montagesystem: Sie müssen die Last der Solarmodule tragen und gleichzeitig unempfindlich gegen Witterungseinflüsse sein. Deshalb bestehen die Montagesysteme für Solarmodule, die wir hier im Shop anbieten, aus hochwertigem eloxiertem Aluminium. Eine Verankerung sorgt für den sicheren Halt in der Fläche, typischerweise auf dem Dach. Weitere Befestigungsmittel wie Gewinde- und Zugschrauben, chemische Dübel und andere sind dann notwendig, um das Solarmodul sicher zu befestigen. Wichtig ist, dass mit dem Montagesystem ein Winkel von 30° erreicht wird, da dies für die Gewinnung von Solarenergie optimal ist.

Kabel: Der durch Sonnenenergie erzeugte Strom wird über Kabelverbindungen weitergeleitet. Ledkia bietet hierfür eine große Auswahl an Stromleiterkabeln aus verzinntem Elektrolytkupfer mit unterschiedlichen Durchmessern an. Diese Kabel sind mit einem halogenfreien Gummimantel isoliert. Mit den Solarkabeln werden die einzelnen Module miteinander verbunden oder an den Wechselrichter angeschlossen. Auch bei schwierigen Trassenverläufen oder rauen Umgebungsbedingungen sind diese Kabel bestens geeignet.

Sicherheitskomponenten: Für einen sicheren Kabelanschluss sind hochwertige, wasserdichte Kabelverbinder und weitere Steckverbinder unerlässlich. Diese sind für den Außeneinsatz mit IP-Schutzklasse 68 und mehreren Kontakten erhältlich. Zusätzliche Möglichkeiten bieten die wasserdichten Abzweigdosen für die Aufputzmontage.

Sicherungen: Separate Sicherungen mit unterschiedlichen Stromstärken sorgen dafür, dass die maximale Betriebsspannung der Anlage und ihrer Komponenten nicht überschritten wird. Sie sind die ideale Möglichkeit, Solaranlagen vor Überspannungen und deren Folgeschäden zu schützen.

Weitere Helfer beim Bau einer Solaranlage: Jede Komponente einer Solaranlage muss sorgfältig installiert werden, damit sie sicher und zuverlässig Strom erzeugen kann. Für Arbeiten wie das Abisolieren der benötigten Kabel bietet der Ledkia-Shop eine große Auswahl an speziellen Abisolierzangen. Für Bohrarbeiten in Mauerwerk und anderen Materialien bieten wir auch passende Bohrer an, die speziell für diese Untergründe entwickelt wurden. Aber auch weitere Produkte wie chemische Dübel oder Flüssigimprägnierungen finden Sie hier im Shop.

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