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Eine Photovoltaikzelle ist ein elektrisches Bauelement, das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt. Dabei wird ein physikalischer Effekt genutzt: der photoelektrische Effekt. Dieser wurde erstmals von Albert Einstein richtig gedeutet, wofür er den Nobelpreis erhielt. Bei den Solarzellen wird der sogenannte „innere Photovoltaische Effekt“ genutzt. Die Zellen sind aus dotiertem Silizium gefertigt, einem Halbleitermaterial. Bei Bestrahlung entstehen ungebundene Elektron-Loch Paare. Halbleiter verfügen also über die Eigenschaft, die zugeführte elektromagnetische Energie direkt in freie Ladungsträger umzuwandeln, die in verschiedene Richtungen gelenkt werden müssen. Durch den p-n- Übergang an einer Photodiode kann ein Strom gegen die Durchlassrichtung des Übergangs erzeugt werden. Vereinfacht zusammengefasst: Die Energie der Sonnenstrahlung wird benutzt, um direkt einen Stromfluss mithilfe von dotierten Halbleiter zu erzeugen.

Würde man die auf die Erde treffende Sonnenstrahlung in elektrische Energie umwandeln, so wäre der gesamte Energiebedarf der Menschheit über zehntausendmal gedeckt. Mit einer Solaranlage kann man also egal wo man ist seine Batterien aufladen und sich ein Stück weit autark machen. Hochwertige Komponenten stellen eine lange Lebensdauer sicher. Die Installation ist dabei einfach und schnell erledigt. Mit einer Solaranlage können Sie sich also einfach und ohne viel Aufwand unabhängiger vom Stromnetz machen.

Der Laderegler (manchmal auch als Solarregler bezeichnet) ist das zentrale Bauteil eines jeden autarken Solarsystems.

Die Sonne scheint auf das Solarmodul (1), welches die Sonnenstrahlung in elektrische Energie umwandelt. Die Photovoltaikzellen erzeugen dabei meist eine Spannung von ungefähr 21 V. Diese ist zum Laden der Akkus nicht geeignet, weil die Batterien abhängig vom Ladestand eine Spannung zwischen 11 und 14 V benötigen.

Der Laderegler (2) transformiert die Spannung der Module auf einen passenden Wert zum Laden der Batterien (3) und greift dabei auf eine intern abgespeicherte Ladekennlinie zurück. Dies stellt einen schnellen und sicheren Ladevorgang sicher. Ein deutliches Leistungsplus lässt sich oft mit der Verwendung von MPPT Reglern herausholen. Oft haben Laderegler noch Zusatzfunktionen wie eine automatische Lastabschaltung, Kurzschlussschutz oder Anzeige der Batteriekapazität.

Ja, Solaranlagen können tendenziell erweitert werden. Allerdings sollte vorher überprüft werden, ob der Laderegler auch für die neue solare Leistung ausgelegt ist. Die nachzurüstenden Module sollten die gleichen technischen Parameter haben wie die bereits vorhandenen Module.

Wir raten daher meistens dazu, Module der gleichen Leistung nachzurüsten. Dies liegt daran, dass ein Modul kleinerer Leistung quasi das „schwächste Glied der Kette“ ist und den Gesamtwirkungsgrad etwas mindert. Ist der Laderegler für die größere Leistung ausgelegt, so können Module ähnlicher Leistung also problemlos parallel hinzu geschaltet werden.

Diese Frage lässt sich pauschal nicht eindeutig beantworten. Im Sommer ist durch die sehr hohe Einstrahlung mit großen Erträgen zu rechnen, wo hingegen im Winter nur etwa ¼ der Leistung mit dem gleichen Solarmodul gewonnen werden kann. Soll ein Verbraucher das ganze Jahr über betrieben werden, so ist eine entsprechend große PV-Anlage zu planen.

Auch bestimmt die Leistungsaufnahme der Verbraucher die Umsetzbarkeit einer autarken Anlage. Wenn viele große Verbraucher betrieben werden sollen, so steigt der Technik- und Platzbedarf stark an. Wenn auch im Winter eine konstante Energieversorgung gewährleistet werden soll, reicht die Solaranlage aufgrund der geringen Tagesstrahlung in den Wintermonaten nicht immer aus. Hier müsste zusätzlich evtl. auf externe Energiequellen wie Windräder, Notstromaggregat oder das öffentliche Stromnetz zugegriffen werden um die Akkus vollzuladen. Für kleinere Verbraucher und die Sommermonate hingegen kann man auch schon mit kleinen Solaranlagen schon beeindruckende Solarernten erzielen.

Abkürzung „Wp“ steht für Watt peak. Dies ist keine Einheit im eigentlichen Sinne, da Leistungen in Watt gemessen werden. Die Bezeichnung Peak wird hinzugefügt um auszudrücken, dass die angegebene Leistung unter den sog. „Standard Test Bedigungen" (STC) gemessen wurde. In einem Laborversuch werden konstante Bedingungen geschaffen(STC: Umgebungstemperatur 25°C, Einstrahlung von 1000 W/m², Luftmasse AM von 1,5), um Module untereinander vergleichbar zu machen.

Wenn Sie ihre Solarmodule also „im Feld“ betreiben kann es dazu kommen, dass die in dem speziellen Moment Leistung etwas kleiner oder größer ist, als auf dem Typenschild angegeben. Es handelt sich also um eine theoretische Größe, mit der man die Vielzahl auf dem Markt befindlichen Module bequem miteinander vergleichen kann.

Ja, dies ist möglich. Bei der Stromerzeugung nutzen die Solarzellen zum einen die „direkte Strahlung“, also das Licht, das man umgangssprachlich als Sonnenschein bezeichnet. Bei bewölktem Himmel können die Solarmodule immer noch einen Teil der Leistung erzeugen, indem sie die sog. „Diffuse Strahlung“ nutzen. Dies ist die an den Wolken, Nebel oder Dunst gestreute Strahlung. Um auch bei bewölkten Himmel oder anderen schlechten Wetterverhältnissen einige solare Erträge zu erzielen, empfehlen wie unsere DAYLIGHT Hochleistungsmodule. Diese haben einen erhöhten Wirkungsgrad und können durch die speziellen SunPower Zellen auch noch mit diffusem Licht einiges an Leistung generieren.

Bei der Auslegung einer Solaranlage ist es äußerst wichtig den Zeitraum des Jahres zu beachten, in dem Strom gewonnen werden soll. Dass die Sonne im Sommer deutlich mehr scheint als im Winter ist schnell offensichtlich, diesen quantitativen Sachverhalt in qualitative Zahlen zu fassen ist jedoch nicht ganz einfach.

In der Abbildung sind Faktoren für die zwölf Monate eines Jahres dargestellt, die proportional zu der einfallenden Sonnenstrahlung sind (Einfallende Strahlung auf einer horizontalen Ebene in kWh/(m²*d), gemessen in Lüneburg). Gut zu erkennen ist, dass man in den Sommermonaten etwa 4-5-mal höhere Erträge erzielen kann als im Winter. Grobe Faustformeln zur Auslegung finden Sie unter der Frage „Wie groß muss meine Solaranlage sein“.

Dies ist eine recht komplexe Frage, im Folgenden stellen wir eine grobe Überschlagsrechnung vor:

Im ersten Schritt ist es sinnvoll den Tagesbedarf zu ermitteln, indem die einzelnen Verbraucher mit Angabe der Leistung (in Watt) aufgelistet werden und diese mit der jeweiligen Einschaltdauer multipliziert wird. Die Summe aus dieser Berechnung ergibt den Tagesbedarf in Wattstunden pro Tag (Wh/d).

Nachdem der Gesamtbedarf ermittelt ist, gilt es im zweiten Schritt die passende Solaranlagengröße für Ihren Bedarf zu bestimmen. Bei den Solarmodulen steht der zu erwartende durchschnittliche Tagesertrag unter den technischen Daten. Wählen Sie hiernach ein passendes Modul aus. Hierbei ist zu beachten, dass dieser Ertrag ein Jahresdurchschnittswert ist. Er variiert entsprechend in den Sommermonaten nach oben sowie in den Wintermonaten nach unten und dient nur der ersten Orientierung. Auch ist die Frage nach einer Erweiterung der Anlage nicht unwichtig. Soll später evtl. noch ein Modul nachgerüstet werden, so ist es lohnenswert sich von vornherein über die Anschaffung eines etwas größeren Ladereglers Gedanken zu machen, der die zusätzliche Leistung der Erweiterung auch nutzen kann.

Ja, unsere WATTSTUNDE Komplettsets bzw. Einzelkomponenten sind so gestaltet, dass auch handwerklich begabte Laien die Installation vornehmen können. Das Anschließen und Verkabeln ist dank der vorkonfektionierten Komponenten sowie der beigelegten Anleitung schnell und einfach vorgenommen. Sofern Sie sich die Installation nicht selbst zutrauen empfehlen wir Ihnen eine Fachwerkstatt aufzusuchen, gerne empfehlen wir Ihnen eine unsere Fachwerkstatt Partnerunternehmen.