Photovoltaikanlagen

Solargenerator und Energiemanager

Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) absorbieren die Lichtenergie der Sonne und wandeln sie in elektrische Energie um. Dies geschieht in Solarzellen, die gruppenweise zu Solarmodulen zusammengeschaltet sind; mehrere Solarmodule bilden einen Solargenerator. 

Eine typische Solarzelle besteht aus zwei übereinanderliegenden Siliziumplättchen mit unterschiedlicher Dotierung - einer gezielten Verunreinigung mit Fremdatomen. Dadurch entsteht je eine Schicht mit einem Überschuss an negativen (n-Schicht) und positiven Ladungsträgern (p-Schicht). Am Übergang der beiden Schichten bildet sich ein internes elektrisches Feld. 
 
Bei Sonneneinstrahlung und dem damit verbundenen Eindringen von Photonen werden Elektronen von ihren Atomen getrennt und wandern in die n-Schicht ab, während frei gewordene „Elektronenlöcher“ sich in Richtung p-Schicht bewegen. 

An der Vorder- und Rückseite der Zelle werden die Elektronen über Kontaktschichten abgeleitet und durch einen Leiter zum Fließen gebracht. Es entsteht ein elektrischer Stromkreis.

Ein Energiemanager (Smart Meter) verteilt den Solarstrom optimal auf die elektrischen Verbraucher: Hausnetz, Wärmepumpe und Ladestation für Elektroautos.

In der Regel werden PV-Anlagen auf dem Hausdach oder Carport installiert. Bei Aufdachanlagen werden die Solarmodule in ein Metallgestell eingepasst, das mit Schienen auf das Dach gesetzt wird. Die Module lassen sich leicht montieren und ersetzen; unterhalb der Module ergibt sich zudem eine natürliche Belüftung und Kühlung. 

Eine Alternative sind gebäudeintegrierte Anlagen, die vorzugsweise bei Neubauten oder Dachsanierungen zum Einsatz kommen. Die Solarmodule von Indachanlagen ersetzen die Dacheindeckung und schützen die Dachhaut vor Witterungseinflüssen. Sie werden auf Schienen befestigt, die auf den Dachlatten oder der Dacheindeckung fixiert werden. 

Hybrid-Wechselrichter und Solarstromspeicher

Der Solargenerator wird über Stringleitungen mit einem Wechselrichter verbunden, der den Gleichstrom der Anlage in nutzbaren Wechselstrom umwandelt. Der nicht verbrauchte Solarstrom wird in einem Stromspeicher zwischengespeichert und bei Bedarf genutzt. 

Hybrid-Wechselrichter sind mit dem Solargenerator und dem Stromspeicher gekoppelt; die Stromlieferung wird entweder in Richtung Hausnetz oder Stromspeicher gesteuert. 

Der Solarstromspeicher besteht aus einer modular aufgebauten Lithium-Eisenphosphat- Batterieeinheit mit hoher Entladeleistung: selbst Spitzenlasten im Stromverbrauch erfordern keine Energie aus dem öffentlichen Versorgungsnetz. Notstromversorgung und Off-Grid- Funktionalität sind weitere Optionen. 

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