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Photovoltaik-Anlagen

Netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen. Volleinspeisung und Eigenverbrauch.


Anlagen, welche an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind und Energie einspeisen, heißen netzgekoppelte oder Netzverbund-Anlagen.

Das Netz wirkt dabei wie ein Energiespeicher: tagsüber speist die Anlage überschüssigen Strom über den Wechselrichter ins Netz, abends kann Strom aus dem Netz bezogen werden. Gerade tagsüber ist der Stromverbrauch im Netz besonders hoch; das Verfahren ist also sinnvoll. Netzgekoppelte Anlagen wandeln ihre gesamte Produktion in 230V Wechselstrom um; die Niedervolt-Installationen entfallen, und es können normale Verbraucher verwendet werden. Absolut sinnlos ist aber auch hier die Verwendung etwa eines Elektroboilers in Verbindung mit einer Solarzellenanlage; eine thermische Anlage ist da viel billiger und geeigneter. Deshalb sollte man der thermischen Sonnennutzung unter Umständen Priorität einräumen.

 

Der Standard für netzgekoppelte Anlagen auf Einfamilienhäusern ist heute die 3-kWp-Anlage. (kWp bedeutet "Kilowatt peak" und bezeichnet die maximale Leistung der Module bei standardisierten Bedingungen.) Sie findet mit ihren 20-30 m² (je nach Zelltyp) auf einem Süddach bequem Platz und vermag den Stromverbrauch eines sparsamen Haushaltes zum größten Teil zu decken. Für die installierte Nennleistung von 1 kWp rechnet man in Bayern mit etwa 840 kWh jährlicher Solar-Ernte. In nebelfreien oder alpinen Gebieten erhöht sich dieser Wert zum Teil markant, wie insbesondere die Anlage auf dem Jungfraujoch beweist. Deshalb könnten grössere netzgekoppelte PV-Anlagen in den Alpen eines Tages elektrizitätswirtschaftlich interessant werden. Viele Elektrizitätswerke taten sich schwer mit dem Rückkauf der eingespeisten Energie. Immer häufiger aber sind die Gesellschaften bereit, für den teuren Solarstrom einen angemessenen Preis zu bezahlen, teilweise sogar mehr als den üblichen Hochtarif. Bei der Einspeisevergütung von 28,74 Cent pro kWh durch die staatliche Förderung ist die Photovoltaik eine wirtschaftlich gesehen interessante Investition.

 

Funktionsweise einer Netzgekoppelte Photovoltaik-Anlage


(A) Photovoltaik-Module mit Montagesystem
Umwandlung des Sonnenlichtes in elektrische Energie

(B) Wechselrichter
Umwandlung des Gleichstroms in netzkonformen Wechselstrom

(C) Bezugszähler (Zweirichtungszähler)
Bezugszähler kann durch einen sogennanten Zweirichtungszähler ersetzt werden, der beide Zähler beinhaltet. Bezug des Haushaltsstroms zum gewohnten Preis.
NwComp-Solar-Anlage

 

Im dargestellten Querschnitt des Hauses wird das Funktionsprinzip einer Photovoltaikanlage anschaulich dargelegt: Das Auftreten von Sonnenstrahlen auf die Photovoltaikmodulen löst eine physikalische Reaktion aus, in deren Folge Gleichstrom erzeugt wird. Mittels Wechselrichter wird diese selbst produzierte Strommenge erfasst und in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt. Via Einspeisezähler kann der saubere Strom nun ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden, wofür der Anlagenbesitzer eine durch das EEG(Erneuerbare Energies Gesetz) staatlich garantierte Einspeisevergütung erhält. Diese Vergütung erhalten Sie als Solarstromproduzent gleichbleibend für 20 Jahre (zuzüglich der verbleibenden Monate im Jahr der Inbetriebnahme) zum geltenden Vergütungssatz des Inbetriebnahme-Jahres. Über den Bezugszähler wird die verbrauchte Strommenge erfasst, welche zum gewohnten Preis vom Energieversorger bezogen werden kann. Die Einspeisevergütung für den selbst erzeugten Strom übersteigt dabei die Kosten für den vom Energieversorgungsunternehmen bezogenen Strom. Für ab dem 1. Juli 2010 angeschlossene Solarstromanlagen bis 500 kWp bietet der Gesetzgeber den Betreibern von Photovoltaikanlagen zudem die Möglichkeit, den selbst erzeugten Strom vollständig oder teilweise selbst zu verbrauchen. Der Eigenverbrauch von Solarstrom wird durch einen Eigenverbrauchszähler erfasst und mit einem speziell hierfür festgelegten Vergütungssatz vergütet, der sich vom Vergütungssatz für die Einspeisung ins öffentliche Netz unterscheidet. Für jede selbst genutzte Kilowattstunde erhalten Anlagenbetreiber 20 Jahre lang (zuzüglich der verbleibenden Monate im Jahr der Inbetriebnahme) den zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme gültigen Vergütungssatz für Eigenverbrauch. Zusätzlich werden die Kosten für den Haushaltsstrom gespart, welche einschlägigen Prognosen zufolge in den kommenden Jahren stetig ansteigen werden. Addiert man die Vergütung für den Eigenverbrauch und die Einsparung der Kosten für den Haushaltsstrom, wird deutlich, dass der eigene Verbrauch des selbst produzierten Solarstroms gegenüber der Einspeisung ins öffentliche Stromnetz noch stärker gefördert wird, da die resultierende Summe den Vergütungssatz für die Einspeisung ins öffentliche Netz übersteigt. Speziell für Anlagenbetreiber, die die Möglichkeit haben, den Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage direkt vor Ort zu nutzen, ist der Eigenverbrauch somit äußerst interessant. Überschüssig produzierter Strom kann weiterhin nach den geltenden gesetzlichen Bestimmungen zum regulären Vergütungssatz ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Bei zusätzlichem Strombedarf kann Strom nach wie vor zum herkömmlichen Preis vom Energieversorger bezogen werden. Somit steht einer guten und sicheren Rendite nichts mehr im Wege.

 

 

Photovoltaik - Inselanlage.


Eine autonome oder Inselanlage erzeugt Strom für ein Haus oder einen Verbraucher ohne Verbindung zum Elektrizitätsnetz.

In der Schweiz befindet sich ein Grossteil der autonomen Anlagen in abgelegenen Häusern oder SAC-Hütten. Hier ist eine Solaranlage oft die wirtschaftlichste Methode der Stromproduktion. Eine solche Anlage umfasst als wesentliches Merkmal einen Stromspeicher für die Nacht oder Schlechtwettertage. Da die Solarzellen Gleichstrom liefern, betreibt man die Verbraucher wenn möglich direkt mit der Batteriespannung von 12 oder 24 Volt; dies macht einen Wechselrichter überflüssig. Diese niedrigen Betriebsspannungen haben sich in der Pionierzeit der Solarenergie eingebürgert; sie wurden von den Gleichspannungs-Bordnetzen in Autos und Lastwagen übernommen. Aus heutiger Sicht ist diese Spannungswahl etwas unglücklich, denn sie verursacht gegenüber gewöhnlichen Hausinstallationen die zehn- beziehungsweise zwanzigfachen Ströme, was teure Kabel mit grossen Querschnitten erfordert.

 

Für die Speicherung werden hochwertige Bleiakkumulatoren verwendet. Damit diese niemals überladen oder tiefentladen werden, was sich negativ auf ihre ohnehin begrenzte Lebensdauer auswirken würde, wird ein Laderegler vorgeschaltet. Der Laderegler überwacht ständig den Ladezustand der Akkus. Zur Leistungssteigerung der Anlage eignet sich ein Maximum Power Tracker, der die Solarzellen ständig im optimalen Betriebszustand Pmax (siehe oben) arbeiten lässt. Die Leistung kann so um etwa 10% erhöht werden. Nicht zu vergessen ist der Blitzschutz der Module; da sie meist an exponierten Stellen montiert werden (Dach, Fassade oder Mast), wären die teuren Kristalle durch Unwetter sonst stark gefährdet.

 

Bei den Verbrauchern ist auf möglichst sparsame Geräte zu achten. Das Sortiment an Niedervolt-Geräten wie Kühlschränken, Fernsehern, Motoren oder gar Waschmaschinen ist leider etwas eingeschränkt, und die Geräte sind ausserdem teuer. Keine Probleme stellen sich dagegen bei Lampen und einfacheren Radios. Auf energiefressende Geräte wie elektrische Kochherde, Boiler und Heizlüfter sollte man in solchen Anlagen unbedingt verzichten. Meist handelt es sich ohnehin um Kleinanlagen, in welchen mit dem Strom sehr ökonomisch umgegangen werden muss.

 

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