Solarmodule
Solarzelle - Sonnenlicht in elektrische Energie
Ein Solarmodul wandelt Lichtenergie der Sonne in elektrische Energie um. Die kleinste Einheit eines Moduls ist die Solarzelle. Trifft auf die Zelle Sonnenlicht so bewegen sich die Elektronen in Richtung Grenzschicht (Leitungsband). Ist das Modul mit einem Verbraucher verbunden dann beginnt der Stromfluss. Diese Funktion wird Photovoltaischer Effekt genannt.
Monokristallin & Polykristallin - Die ideale Solarzelle für Ihre Module
Der Unterschied zwischen Monokristallin und Polykristallin liegt vorrangig im Preis und Wirkungsgrad. Monokristalline Module sind effektiv und relativ kostenintensiv, polykristallines Module sind preiswerter mit einem geringeren Wirkungsgrad. Das heißt, investiert man mehr ist der Ertrag höher, spart man bei der Investition ist der Ertrag niedriger. Entscheidend sollte nicht vorrangig der Preis sein, sondern der Weg in die Energiewende. Auch wer nicht so viel Geld zum Invest in Solar hat, findet ausreichend Angebote für einen Weg in den Solarmarkt.
Mono- als auch polykristalline Solarzellen sind aus Silizium-Scheiben, wobei monokristalline PV-Zellen aus einem zusammenhängender Silizium-Kristall und polykristalline Solarzellen aus mehreren Kristallen in unterschiedlichen Größen besteht. Hinzu kommt, dass für Monozellen reines Silizium verwendet wird und polykristalline Solarzellen nicht. Der Wirkungsgrad monokristalliner Solarmodule liegt im Durchschnitt 20-30 % höher als bei polykristallinen Solarmodulen. Wenn also weniger Fläche für die Photovoltaik-Anlage zur Verfügung steht, dann sollte die Wahl auf monokristalline Module fallen. Diese erzeugen mit weniger Modulen den gleichen Strom wie bei mehreren polykristallinen Solarmodulen mit geringeren Wirkungsgrad. Beim Wirkungsgrad einer Solaranage berechnet sich für 1 kWp Leistung eine Solarfläche von 6-9 Quadratmeter monokristallines Solarmodule, gegenüber 7-10 Quadratmeter für polykristallinen Solarmodule.
Dünnschichtmodule
Der Vorteil eines Dünnschicht-Solarmoduls liegt im Gewicht und Flexibilität. Nicht jede Örtlichkeit eignet sich für die Montage von gerahmten mit Glas ausgestatteten Solarmodulen. So z. B. in Fensternischen mit Gittern eignen sich dünnere Solarmodule, meist mit Ösen oder Schlaufen ausgestattet zur einfachen Montage. Dies ist von Vorteil bei Mietshäusern, wo es um architektonisch-gestalterische Fragen geht durchaus von Vorteil, diese Module sind unauffälliger und zudem flexibel. Dünnschichtmodule sind aus aus amorphem, nicht-kristallinem Silizium gefertigt und haben eine geringen Wirkungsgrad von 10-13 %. Auch in diesem Fall einer Montage müssen mehr Module verbaut werden, als bei normalen monokristallines Solarmodulen. Bei diffusem Licht, auch Teilverschattung liegt ein Solarmodul mit Dünnschichtzellen die Nase vorn, der Leistungsverlust ist geringer als bei monokristalline und polykristalline Modulen.
Eine Weiterentwicklung bei den Dünnschichtmodulen sind Dünnschichtsolarzellen auf CIGS-Basis, die schon einen Wirkungsgrad von 17,5 % aufweisen. Sie sind besonders geeignet für den mobilen Einsatz auf Wohnmobilen oder Hausbooten bzw. im mobilen Einsatz.
Die Leistung eines Photovoltaikmoduls wird als elektrischer Wirkungsgrad beziffert, das Verhältnis von erzeugter beziehungsweise abgegebener elektrischer Leistung und einfallender Lichtleistung. Für den Wirkungsgrad sind nicht nur die verbauten Solarzellen entscheidend. Ebenfalls entscheidend ist die richtige Wahl des Wechselrichters und dessen Zusammenspiel mit den Modulen. Seine primäre Arbeit ist die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom bei der zusätzlich Energie verloren geht.
Schindel-Solar
Bei der neuen innovativen Verschaltungstechnik bzw. Verbindungstechnologie werden die einzelnen Solarzellen wie bei Dachziegeln übereinander gelegt und verbunden. Hierdurch wird eine höhrere Leistung erzielt und die Modulleistung optimal gesteigert. Durch diese Technologie trifft mehr Sonnenlicht auf die einzelne Solarzelle, der Ertrag wird gesteigert. Durch geringere Abstände passen mehr Zellen auf ein Modul, die Leistung steigert sich auf geringerer Fläche. Einen weiteren Vorteil erziehlt man bei Verschattung. Die nicht verschatteten Zellen bleiben weiter aktiv und bringen eine doppelt so hohe Leistung wie Standard-Module. Mit sehr hoher Toleranz zeichnet sich die Schindeltechnologie durch Umfließen der Teilverschattung aus.
Verkabelung
Solarmodule können auf unterschiedlichen Methoden verschaltet werden. Zu der gängigsten Art der Verschaltung gehört die Reihen- oder Serienschaltung, bei der der erzeugte elektrische Strom nacheinander durch alle Solarzellen fließt. Der Nachteil bei dieser Verschaltung ist, dass bei Verschattung oder defusen Licht die Leistung aller verbundenen Zellen abfällt. Bei der Parallelschaltung hingegen sind die verbundenen Solarmodule weniger anfällig bei Verschattung. Der Leistungsabfall im verschatteten Zellbereich wird durch die volle Leistung der anderen Solarzellen ausgeglichen.
Neigungswinkel
Photovoltaikmodule sind am produktivsten, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht zu ihren Oberflächen stehen. Diese Ausrichtung ist dafür in Richtung Süden geeignet (Azimut-Winkel). Eine geringe Abweichung in Richtung Südosten oder -westen bis ca. 45° ist in der Ergebnissen kaum von Bedeutung, der Verlust beläuft sich im günstigen Fall auf 1-3 %. Weiter hinaus nach Osten oder Westen steigert den Verlust bis zu 30 %. Für die optimale Neigung der Solarmodule sind zwei Faktoren von entscheidener Bedeutung. Zum einem der Breitengrad des geografischen Ortes, wo die Anlage installiert wird, sowie die Jahreszeit, in der die meiste Energie benötigt wird. Ist es ein Sommerferienhaus, so wird die meiste Energie im Sommer benötigt und im Winter nur der Grundstrombedarf abgedeckt.
Für die Aufständerung der Solaranlage ist es wichtig die minimale und maximale Sonnenhöhe zur Sommer- und Winterzeit über Mittag zu kennen. Zu diesem Zweck helfen zwei Tage im Jahr, die Sommersonnen- und Wintersonnenwende. Zur Sommersonnenwende erreicht die Sonne um die Mittagszeit ihren höchsten und im Winter den tiefsten Stand. Hinzu kommt der Breitengrad, in dem die Anlage montiert werden soll.
Zur Ermittlung des Breitengrades für den Installationsort wird der aktulle Neigungswinkel der Erde (23°) und der Wert der totalen Aufständerung von 90° (Module stehen hochkannt zur Sonne) als Grundlage genommen. Nimmt man einen Breitengrad von 48°, so muss der Breitengrad durch den aktuellen Neigungswinkel der Erde subtrahiert werden (48-23). Die Berchnung erfolgt 48° (Breitengrad München) minus 23° (Neigungswinkel Erde). Es ergibt sich ein optimaler Neigungswinkel von 25° zur größtmöglichen Ausbeute im Sommer der Solarmodule. Der höchste Sonnenstand liegt also bei 65°, der sich aus dem 90°-Winkel minus der 25° Aufständerung ergibt.
Im Winter erfolgt die Berechnung anders herum, also der Breitengrad wird mit dem Neigungswinkel der Erde addiert und es ergibt sich ein optimaler Neigungswinkel von 19°. Der höchste Punkt der Sonne beträgt zur Wintersonnenwende 71° vom 90°-Winkel aus gesehen. Zusammengefasst ist es wichtig, dass der Winkel für die optmale Neigung im Sommer vom waagerechten 0° und im Winter vom senkrechten 90°-Winkel eingestellt wird.
Für die grobe Ermittlung des optimalen Winkels zur Ausrichtung der Solarmodule, geben Sie den Breitengrad Ihres Wohnortes ein, der via laengengrad-breitengrad.de ermittelt werden kann. So hat München einen Breitengrad von 48°, Köln von 50,9°, Berlin von 52,5° und Hamburg von 53,5°.