Photovoltaik – so wählen Sie die richtigen Solarmodule

Erneuerbare Energien gewinnen immer mehr an Bedeutung, wobei Solar- und Windenergie als wichtigste Quellen gelten. Mit Photovoltaik können Sie die Energie der Sonne auch für Ihr Unternehmen nutzen. Das ist in vielen Fällen eine auf Dauer lohnenswerte Investition, mit der Sie einen individuellen Beitrag zur Energiewende leisten.

Conrad bietet Ihnen eine Auswahl an Solarmodulen und Zubehör für Photovoltaik-Anlagen. Die Installation sollte auf jeden Fall durch qualifiziertes Fachpersonal erfolgen. In diesem Artikel lesen Sie, welche Produkte und Möglichkeiten es dafür gibt. So können Sie abschätzen, was in Ihrer konkreten Situation machbar ist und was sich lohnt.

Photovoltaik – so wählen Sie die richtigen Solarmodule

Solarmodule – Aufbau und Funktionsweise
Arten von Solarmodulen
Welche Art Solarpanel eignet sich für Sie?

Planung und Montage einer Photovoltaikanlage
Kabel und Sicherungen für Photovoltaik

Für die Stromerzeugung durch Photovoltaik sind Solarzellen notwendig, die zu Solarmodulen zusammengefügt werden. Mehrere dieser Module oder auch Panels bilden zusammen mit weiterem Zubehör die Photovoltaik-Anlage. Für kleinere Anwendungen kann auch ein einziges Solarmodul genügen. Meist installiert man jedoch mehrere davon auf einem Dach oder einer Freifläche. Solarmodule erzeugen Gleichstrom, im Normalfall mit einer Nennspannung von 12 V oder 24 V. Je nach Typ der Solarzellen können Sie eine Photovoltaik-Anlage 20 bis 30 Jahre lang nutzen. Bedenken Sie, dass die Leistung mit dem Alter nachlässt. Innerhalb von 10 Jahren müssen Sie von etwa 5 % Leistungsverlust ausgehen.

Solarzellen können Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Wie das funktioniert, soll hier nicht detailliert erklärt werden. Der Effekt beruht darauf, dass Solarmodule aus 2 Siliziumschichten bestehen, in welche jeweils nur wenige Fremdatome anderer Elemente eingearbeitet wurden. Die Elektronenzahl ist nun in der einen Schicht grösser als in der anderen. Angeregt durch die Sonnenenergie, kommt es zu Ausgleichsbewegungen der Elektronen und Stromfluss. Zum Schutz sind die Solarmodule in Kunststofffolie verschweisst, durch Sicherheitsglas geschützt und in einem stabilen Aluminiumrahmen montiert. Auf der Oberseite befindet sich eine Antireflexionsschicht, damit so wenig wie möglich Sonnenenergie verloren geht.

Solarpanels gibt es in 3 Varianten: monokristallin, polykristallin und als Dünnschichtzelle. Den besten Wirkungsgrad, aber auch den höchsten Preis, haben monokristalline Solarzellen. Bei diesen bestehen die Siliziumschichten aus nur einem Kristall, was einen aufwendigen Herstellungsprozess erfordert. Auch wenn im Verlauf des Tages zeitweise Schatten auf die Photovoltaik-Anlage fällt, produziert sie noch Strom in zufriedenstellendem Umfang. Monokristalline Solarpanels eignen sich vor allem dann, wenn Sie mit einer relativ kleinen Fläche eine hohe Leistung erreichen möchten.

Polykristalline Solarmodule bestehen ebenfalls aus Siliziumplatten, die jedoch nach einem anderen, weniger aufwendigeren Verfahren hergestellt werden. Dadurch bilden sich mehrere Kristalle und and deren Grenzen entstehen bei der Stromerzeugung Verluste. Der Wirkungsgrad liegt etwa 15 % unter dem der monokristallinen Solarpanels. Dank der einfacheren Herstellung kosten sie weniger. Sie bieten ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und sind die aktuell am häufigsten genutzten Module für die Stromerzeugung durch Photovoltaik. Oft kommen sie dort zum Einsatz, wo ausreichend Fläche vorhanden ist, etwa auf grossen Hallendächern oder in Solarparks. Es sollte im Tagesverlauf möglichst kein zusätzlicher Schatten von Gebäuden oder Bäumen auf die Fläche fallen.

Dünnschichtzellen sind die dritte Variante im Bereich Photovoltaik. Sie bestehen aus einem Trägermaterial, auf das Silizium oder ein anderer Halbleiter in einer dünnen Schicht aufgetragen wird. Ein solches Solarpanel zeichnet sich dadurch aus, dass es sehr dünn, leicht und preiswert ist. Allerdings liefert es weniger Leistung pro Fläche als ein kristallines Solarmodul. Vor allem in der Anfangszeit ist auch mit einem stärkeren Leistungsrückgang zu rechnen. Im Vergleich zu den kristallinen Varianten kommen diese Module relativ selten zum Einsatz. Sie eignen sich hauptsächlich für Anwendungszwecke, bei denen es auf ein geringes Gewicht oder einen günstigen Anschaffungspreis ankommt.

Es hängt von verschiedenen Faktoren ab, welche Solarmodule sich im konkreten Fall lohnen. Bedenken Sie, wie viel Fläche zur Verfügung steht, welche Leistung die Module bringen und wie intensiv die Sonneneinstrahlung ist. Die Art der Finanzierung spielt ebenfalls eine Rolle. Im Internet finden Sie verschiedene Online-Rechner. Ausgehend von unterschiedlichen Bedingungen können Sie mit diesen ermitteln, wie sich der Ertrag voraussichtlich entwickeln wird. Sie sehen, wann sich die Anlage amortisiert. Denken Sie daran, dass in der Schweiz sowohl der Bund als auch die Kantone erneuerbare Energien fördern.

In diesem Zusammenhang sind einige Grössen zu klären, welche die einzelnen Solarmodule kennzeichnen. Diese finden Sie bei Conrad unter den technischen Details der jeweiligen Produkte. Die in Wp (Wattpeak) angegebene Nennleistung ist die Leistungsspitze unter Standard-Testbedingungen, die im Alltag nicht immer gegeben sind. Diese nicht normierte Grösse bezieht sich auf das gesamte Modul. Aussagekräftiger für Vergleiche ist der Wirkungsgrad. Dieser ergibt sich durch Division der Nennleistung durch die Fläche des Moduls. Er liegt bei monokristallinen Modulen etwa zwischen 14 und 22 %, bei polykristallinen Panels zwischen 12 und 16 %. Die Dünnschicht-Variante weist ungefähr 10 % auf.

Beachten Sie weiterhin den Temperaturkoeffizienten, der vom Typ des Solarmoduls abhängt. Er beschreibt die Veränderung der Leistung des Moduls bei steigenden Temperaturen. Für Temperaturen von über 25 °C kommt es bei kristallinen Solarzellen pro zusätzlichem Grad zu einer Leistungsminderung um etwa 0,45 %. Für das Dünnschichtmodul liegt dieser Wert bei 0,2 %.

Planung und Montage einer Photovoltaikanlage

Nutzen Sie die vorhandene Fläche optimal aus. Bei Conrad finden Sie Solarmodule in unterschiedlichen Abmessungen, die Sie individuell kombinieren können. Nutzen Sie für eine Anlage nur Module vom gleichen Typ. Steht Ihnen nur eine relativ kleine Fläche zur Verfügung, genügt häufig ein String aus in Reihe geschalteten Modulen. Sollen für eine grössere Anlage mehrere Strings miteinander kombiniert werden, schaltet man diese parallel.

Um die Solarenergie optimal nutzen zu können, müssen Sie auf die Ausrichtung und die Neigung der Panels achten. Zusätzliche Verschattungen, etwa durch Bäume, sind ungünstig. Falls Sie ein Luxmeter zur Messung der Beleuchtungsstärke besitzen, kann Ihnen dieses bei der Bestimmung des optimalen Montageortes helfen. Noch besser sind Solarenergiemessgeräte beziehungsweise Solarmeter, mit denen sich direkt die Strahlungsenergie messen lässt, auch über einen längeren Zeitraum. Wenn die Anlage auf einem Dach montiert werden soll, ist auch die Statik des Gebäudes zu beachten. Für die verschiedenen Arten von Dächern und die Aufstellung am Boden gibt es passende Halterungen und Montagezubehör.

Zu einer Photovoltaik-Anlage gehört darüber hinaus auch ein Wechselrichter. Denn die Solarmodule produzieren Gleichstrom. Für die Einspeisung in das Stromnetz muss dieser in Wechselstrom umgewandelt werden. Wenn Sie den Strom speichern möchten, brauchen Sie weiterhin einen Laderegler, der den Akku vor Überladung und Tiefentladung schützt. Wenn die Anlage nicht an das öffentliche Netz angeschlossen ist, sind sowohl Akku als auch Laderegler unverzichtbar. Es gibt Geräte, die Wechselrichter und Laderegler miteinander kombinieren.

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Photovoltaik-Kabel kommen im Aussenbereich zum Einsatz und sollen viele Jahre lang störungsfrei funktionieren. Sie müssen daher hohe Ansprüche im Hinblick auf Witterungs- und UV-Beständigkeit sowie mechanische Beanspruchung erfüllen. Wichtig ist auch eine brandhemmende Ummantelung. Die für die Befestigung notwendigen Kabelbinder sollten ebenfalls speziell für diesen Zweck konzipiert sein. Kabelkanäle können vor Beschädigungen durch Tierbisse schützen. Welchen Querschnitt die Photovoltaik-Kabel haben sollten, berechnet das Fachpersonal, das die Montage übernimmt. Üblich sind 4 oder 6 mm2.

Eine Photovoltaik-Sicherung brauchen Sie, sobald für eine grössere Anlage Strings aus Solarmodulen parallel geschaltet werden. Handelt es sich nur um einen String, das heisst in Reihe geschaltete Solarmodule, ist eine Sicherung nicht unbedingt erforderlich. Die Photovoltaik-Sicherung schütz vor Überhitzung und Kurzschlüssen, die eventuell durch mechanische Beschädigungen entstehen können. Für die Auswahl spielen die Rückstromfestigkeit und der Temperaturkoeffizient der Module eine Rolle. Wie viel Module ein String enthält und wie viele Strings parallel geschaltet werden, ist ebenfalls zu beachten. Lassen Sie sich zum Thema Photovoltaik-Sicherung von dem Fachpersonal beraten, das Ihre Anlage installiert.