PV-Systemguide – allt du behöver veta om solcellssystem

Allt du behöver veta om solcellssystem – från funktionen till rymdfärdens historia till planeringen av ditt eget solcellssystem (PVbilaga).

Vad gör ett solcellssystem?

Ett solcellssystem omvandlar insolen till elektricitet. Dess viktigaste komponenter är solmoduler där solceller är uppkopplade i serie eller parallellt. Dessa solmoduler utför omvandlingen av solstrålning till elektricitet.

Den lilla men fina skillnaden mellan ett solcells- och solsystem

Termerna solcellssystem och solsystem används ofta felaktigt synonymt. Ett solsystem är ett system som omvandlar solenergi till en annan typ av energi – men inte nödvändigtvis till el. Förutom solcellssystemet är solvärmesystemet alltså ett annat som faller under termen solsystem. Den senare omvandlar solenergi till värme, som sedan kan användas för uppvärmning eller vattenuppvärmning.

Hur fungerar en solcell?

De centrala komponenterna i ett solcellssystem är solmodulerna med sina solceller. Cellerna är gjorda av halvledarmaterial. När de små fotonpartiklarna av solljus träffar detta material utlöser de ett strömflöde. På detta sätt omvandlas ljusenergin till elektrisk energi, närmare bestämt: till elektricitet, eftersom vi alla använder den varje dag. Denna process kallas en fotoelektrisk process. Den resulterande strömmen är en likström. Det kan antingen konsumeras direkt, lagras i ett batteri eller matas in i det offentliga elnätet. Men eftersom de flesta elektriska apparater och elnätet kräver växelström måste denna likström fortfarande omvandlas till växelström med hjälp av så kallade växelriktare. Eftersom solstrålning – oavsett användning – alltid förekommer tillhör solenergi förnybara energikällor (även kallade förnybara energikällor).

Historia: Från rymden till räknaren till taket

De första solcellerna kommer från det spännande området rymdresor. På 1950-talet användes de i satellitteknik för att generera el. De var gjorda av kisel och hade en effektivitet på 10%. På jorden användes de för första gången i fotografernas exponeringsmätare. Fram till 1970-talet användes dock solceller främst i rymden.

Ompröva energiproduktionen

På grund av den allvarliga oljekrisen 1973-1974 och de tragiska olyckorna med kärnkraftsreaktorer i Harrisburg och Tjernobyl skedde en omprövning av energiproduktionen. Förnybar energi kom i förgrunden för första gången och användningen av solceller på jorden var plötsligt uppe för diskussion. Detta ledde till en ökad investering i forskning och utveckling av solceller runt om i världen på 1980-talet.

På grund av ansträngningarna från då till idag har effektiviteten hos kiselsolceller nästan fördubblats. Medan de första solcellerna fortfarande användes för kalkylatorer och andra små enheter, har de idag en ständigt ökande andel av för närvarande 7,4% av den totala elproduktionen i Tyskland.

Mer statistik finns på Statista (statista)

Vad du behöver: Komponenter i solcellssystemet

• PV Monteringssystem
• Solmoduler med sina solceller
• Sol växelriktare
• Lagring av el
• Kablar och kontakter
• Dubbelriktad räknare

Utan PV Monteringssystem inget fast, säkert grepp

När det gäller PV Monteringssystemen skiljer mellan tak- eller taksystem och fastspännings- eller införingssystem. Dessutom finns det motsvarande system för platta tak och för utomhusområdet. (se användningsområden). Med taksystemen finns lämpliga lösningar för varje takbeläggning – e.B. för kakel, trapetsformad plåt, stående sömplåt eller axel.

Solmoduler: En enhet med många små celler

Solmoduler består av flera solceller. Dessa är vanligtvis baserade på elementet kisel. Andra halvledarmaterial som används vid tillverkning av solceller är kadmium tellurid (CdTe) och galliumarsenid (GaAs). En intressant utveckling från den senaste tiden är tandemsolceller, som kombineras från olika halvledare.

Silikonsolcellerna är antingen polykristallin eller monokristallin. Monokristallinsolcellerna består av en enda kiselkristall. De är dyrare och svårare att tillverka, men har en bättre effektivitet på upp till 20% och mer. Polykristallin solceller består av flera kiselkristaller. De är billigare och lättare att tillverka, men med 12% till 16% har de en betydligt lägre effektivitet än monokristallincellerna.

En annan vanlig typ av solcell är tunnfilmsceller. I produktionen avdunstar halvledarmaterialet på en bärare eller sprutas på. Denna bärare kan vara gjord av metall, plast eller glas. Amorf kisel, koppar-indium diselenide (CIS) eller kadmium tellurid används ofta som halvledare. Dessa solceller är billiga att tillverka, men har en mycket sämre effektivitet än de andra cellerna på 4% till 10%.

Sol växelriktare förvandlar likström till växelström

Solomvandlaren,även kallad växelriktare, omvandlar likströmsspänningen påPVsystem i växelspänning. Växelriktare finns tillgängliga för nätanslutna system och för fristående system, och de differentieras också beroende på det maximala antalet nätverksmoduler.

En öanläggning är en PV-Anläggning som inte är ansluten till det allmänna elnätet. Det förekommer till exempel som ett huskomplex i avlägsna områden, som en trädgård eller som ett system i en husbil. Ett ösystem är alltid utrustat med ett batteri från vilket växelriktaren drar elen. Indata från öns växelriktare är därför anslutna till batteriet, utgången till konsumenten. Olika slutanvändare kräver dock olika spänningar. Därför regleras utgångsspänningen av växelriktaren. När du köper en ö växelriktare måste du se till att den maximala utspänningen för den planerade användningen hos kunden är tillräckligt stor.

Exakt en solmodul kan anslutas till en modul växelriktare. När det gäller flera moduler måste flera modul växelriktare också användas. Detta är vettigt om de enskilda modulerna tillhandahåller mycket olika tjänster och är anpassade på olika sätt. De används främst i små växter.

I en sträng växelriktare konvergerar en eller flera strängar av solmoduler. På grund av deras goda pris-prestandaförhållande är de mycket populära för små och medelstora växter.

Multistring växelriktare används främst i större växter. Flera strängar konvergerar i dem. Flera MPP-trackers säkerställer att varje sträng alltid förblir vid den optimala driftpunkten. MPP = Maximal effektpunkt.

I stora växter finns centrala växelriktare. De är användbara när ett stort antal strängar justeras lika och har samma lutning.

Med ett ellagringssystem lönar sig systemet ordentligt

I ö-system används ellagringssystem för att göra användaren oberoende av den nuvarande solstrålningen. Dessa kraftlagringssystem är vanligtvis ackumulatorer eller batterier för kort tid. Tidigare producerades de främst som blybatterier, men nu används litium titanatbatterier i större utsträckning på grund av deras bättre effektivitet.

I nätanslutna system används ellagringssystem för att öka andelen egenförbrukning av el. Ju högre självkonsumtion, desto mer ekonomisk PVeftersom inmatningstaxan nu är jämförelsevis låg.

Kablar och kontakter för rätt anslutningar vid PVUtrustning

Solceller och pluggar utgör anslutningen mellan solmodulerna och de andra komponenterna i PVVäxt. De ska vara av förstklassig kvalitet och väderbeständiga. Ett av de första anslutningssystemen för solsystem kom från företaget Multi-Contact, som nu ingår i Stäubli Electrical Connectors Group. Namnet kan dock fortfarande hittas, inklusive i de populära MC3- och MC4-systemen.

Dubbelriktad räknare för översikten

När det gäller nätbundna PVsystemet är det bra att veta hur mycket el du matar in i det offentliga nätet. För att mäta detta finns det så kallade inmatningsmätare. Å andra sidan får du vanligtvis också extra el från nätet. Detta mäts av referensräknaren. Istället för att använda två enskilda mätare är det lämpligt att använda en dubbelriktad mätare, som nätoperatörer vanligtvis hyr.

Solcellssystem och deras användning

Soltaket för mer självständighet från elnätet

Man skiljer mellan taksystem och taksystem. När det gäller taksystem monteras solmodulerna på husets tak med hjälp av en monteringsram. Lutningsvinkeln för räfflade tak kan också enkelt optimeras. Samtidigt är det den enklaste och vanligaste typen av PVsystem. Olika ramar är speciellt anpassade till plåttak, klinkertak, skiffertak och tak av korrugerade järnpaneler. En annan fördel är den goda bakre ventilationen av solmodulerna. Det är viktigt att vara uppmärksam på väderbeständigheten hos fästmaterialen. Platta tak har vanligtvis ingen eller bara en låg lutningsvinkel. Därför bör solmodulerna vinklas av monteringssystemet med minst 6°. En lutning på upp till 13° är vanlig.

I ett taksystem ersätter solmodulerna takpannorna. Å ena sidan ser detta bättre ut och å andra sidan är systemet mer väderbeständigt. Monteringen är dock mer komplex och dyr. Kylningen av solmodulerna är också mer komplex än med ett taksystem och minskar effektiviteten med ca 0,5%. Taksystem är endast lämpliga för klinkertak som är utformade som platta tak med en relativt stor lutning, annars är effektiviteten kraftigt försämrad. Denna lösning är inte möjlig för plåt- eller bitumentak.

Minisystem för carport, garage, fasad och satelliter

En miniPVsystemet kräver endast en till två kvadratmeter utrymme. Detta gör det idealiskt för en carport, fasaden eller ett trädgårdshus. Med ett så litet system producerar de upp till 600 W elkraft, beroende på vilka solmoduler som används. Det enda tekniska villkoret är att respektive tak eller fasad måste vara tillräckligt stabil för att stödja solmodulens vikt plus monteringssystem. Men i vissa federala stater behöver du en PVpå carporten eller garaget ett tillstånd. Fråga i god tid innan du köper PV-Installation på den byggnadsmyndighet som ansvarar för dig. Du kan använda den el som produceras på detta sätt för att ladda din elbil, din hybridplugg eller liknande. Naturligtvis kan du också använda elen i hushållet och därmed minska din elräkning. Du kan dock inte producera all el till ett hushåll på ett så litet område.

Utomhussystem (solpark)

Ett tak är inte ett villkor för installation av en PVVäxt. Än PV-Fan du känner förmodligen till de imponerande bilderna av enorma solparker. Även här används monteringssystem för att göra det möjligt att generera energi utomhus. Det finns två i grunden olika monteringssystem: den fasta höjden och spårningssystemet.

Fast höjd PVVäxt

Under det fasta stativet skruvas en stål- eller aluminiumram fast på betongblock eller förankras i marken. Modulerna lutning och orientering kan därför inte ändras efter montering.

Utomhussystemet med fast höjd har flera fördelar jämfört med ett taksystem:

• Det finns vanligtvis mer utrymme tillgängligt.
• Orienteringen kan väljas fritt och specificeras inte av ett tak.
• Det innebär att lutningen också kan justeras nästan godtyckligt.
• Mer utrymme innebär också fler moduler. Här är det också värt att använda moduler med lägre effektivitet, som är billigare att upphandla.

Spårningssystem

I spårningssystemen spåras modulerna till solorienteringen. En åtskillnad görs mellan enaxlig och tvåaxlig spårning. Med enaxlig spårning ändras modulernas orientering antingen horisontellt eller vertikalt beroende på solens position. Den horisontella spårningen följer solens position från öst till väst. I vertikal spårning är solmodulen orienterad söderut och roterar – beroende på solens position – över horisonten. Tvåaxlig spårning är en kombination av horisontell och vertikal spårning.

Fördelar med spårningssystemet:

• Den nuvarande avkastningen för PVsystemet ökar avsevärt jämfört med den fasta höjden.
• Enbart i Centraleuropa är ökningen av elavkastningen 20 % för enkelaxelspårning och 30 % för tvåaxlad spårning.

Nackdelar med spårningssystemet:

• Högre investeringskostnader uppstår.
• Systemet behöver mer underhåll. Detta ökar driftskostnaderna.
• Spårningssystemet kräver i sin tur ström.

Flytande PVVäxt

En speciell form av utomhusinstallation är den flytande PVVäxt. För detta ändamål är solmodulerna monterade på plastflöten. Investeringskostnaderna är 20–25 % högre än för en konventionell utomhusanläggning på land.

Anläggningar anslutna till det allmänna elnätet

Nätanslutna system kallas även nätanslutna system. De bär sitt namn eftersom de är anslutna till det allmänna elnätet. Majoriteten av alla installerade PV-Anläggningar är nätanslutna system.

Fristående system utan kopplade

Det finns också PV-Installationer som inte är anslutna till det offentliga nätverket. Liksom en ö i havet som inte har någon koppling till fastlandet kallas dessa därför öanläggningar. Eftersom detta också eliminerar möjligheten att mata in i det offentliga nätet drivs dessa system vanligtvis tillsammans med ett ellagringssystem.

Hur man planerar ett solcellssystem

Krav för användning av en PVVäxt

Innan du börjar planera ett solcellssystem bör du kontrollera kraven:

• Behöver du bygglov för anläggningen? Du kan ta reda på detta på den lokala byggnadsmyndigheten.
• Är takets bärande nog för en PVVäxt?
• Är solstrålningen tillräcklig för att kunna driva anläggningen ekonomiskt? För att besvara denna fråga är det värt att ta en titt på "Irradiation Map of the German Weather Service" (se figur 3). I Tyskland är detta dock fallet nästan överallt.
• Hur ser finansieringen av anläggningen ut? Vilka subventioner kan du dra nytta av? Du kan använda en sökmotor för att hitta olika alternativ, till exempel från KfW Bank.

Vilken PVsystemet är det rätta?

Först och främst måste du välja ett taksystem eller ett utomhussystem. Med ett taksystem uppstår följande frågor:

• I vilken riktning är taket i linje?
• Är det ett platta eller ett platt tak?
• Finns det skuggning av takområdet av träd eller omgivande byggnader?

Ett gående tak i söderläge med en lutning på ca 30° skulle vara idealiskt. Men även om ditt tak har en lutning mellan 10°-60° och riktningen åt sydost eller sydväst, är det fortfarande för en PVsystem. Detta resulterar i endast en något lägre avkastning. Försiktighet bör iakttas vid nedskärning av stora träd för att förhindra skuggning. Fråga i förväg om det är tillåtet och vilka kompensationsåtgärder du kan behöva vidta.

Läs mer om Planera en PV Tillägg.

Stöd från en PVMjukvara

Med solcellsprogramvara kan solcellssystemen läggas ut optimalt på respektive tak och de moduler och växelriktare som används och samtidigt bästa möjliga variant av PVmonteringssystem. Helst kan PVföljande alternativ: planering av växelriktardesign, avkastningsberäkning med optimerade skuggytor och strängplanering.

Hur många kvadratmeter PV-Växt behöver du?

Beroende på om du vill täcka en del av eller alla dina egna behov kommer mängden moduler du använder att skilja sig åt. Om du nu undrar hur många moduler som behöver monteras för att uppfylla dina energibehov och om ett lämpligt område är tillgängligt, hjälper följande artikel dig:

→ Hur du beräknar dina egna behov för din PVVäxt

Montering & installation kvar till proffsen

Du bör definitivt lämna installationen och installationen av ditt nya solcellssystem till ett specialistföretag. I allmänhet avråder vi från att arbeta som lekman själv, eftersom det är farligt att arbeta med elektronik och kan utsätta både dig och dina medmänniskor för fara. Dessutom, i händelse av felaktig installation, upphör garantin för komponenterna i solsystemet vanligtvis att upphöra.

Du kan förvänta dig dessa kostnader

I allmänhet bör större PV-Växter något billigare i pris per kWh än mindre anläggningar:

• För ett litet tak med en yta på 25 m² kostar modulerna 216 €/m² eller hela systemet 5 400 €.
• För ett medeltak med en yta på 50 m² kostar modulerna 180 €/m² eller hela systemet 9 000 €.
• För ett stort tak med en yta på 72 m² kostar modulerna 172 €/m² eller hela systemet 12 900 €.

Källa: www.solaranlagen-portal.com

Hur man använder ett solcellssystem

Rengöring: Smutsiga moduler minskar prestandan

Ett PVanläggningen utsätts för alla typer av miljöpåverkan 24/7, 365 dagar om året. Gradvis orsakas förorening av damm, fågelbesvär, fallande löv, växtpollen etc. Speciellt vid övergångarna mellan ram och glas gillar smutsen att bosätta sig och tas inte så lätt bort av regn och snö. Mossa eller lavar kan till och med bosätta sig där. Detta innebär: PVsystemet måste rengöras med jämna mellanrum. Du bör bara ta itu med detta själv om alla delar av systemet kan nås med teleskopstavar och liknande utan att klättra. Annars bör du lämna detta arbete till företag som specialiserar sig på rengöring av solceller. Kostnaderna för detta varierar från region till region. Räkna med € 1.00 till € 2.50 per kvadratmeter modulutrymme.

För rengöring rekommenderar vi kalkfritt vatten, ett icke-aggressivt tvättmedel och en trasa eller svamp – utan repor.

Säkerställa att underhåll och service fungerar korrekt

För att göra detta är det bäst att ingå ett underhållsavtal med företaget som installerade systemet. Experterna känner redan till ditt system och behöver inte bekanta sig först. Underhåll omfattar visuell inspektion av solmodulerna samt kontroll av elektriska anslutningar och växelriktare. Kostnaderna för detta är 150 till 250 euro för ett enfamiljshus.

Täckt med försäkring

Eftersom din PVanläggningen ständigt utsätts för miljöpåverkan, försäkring kan vara värt besväret. Skador orsakade av hagel, kraftigt regn eller blixtar inträffade snabbt. Därför bör en lämplig försäkring för PVsystemet är vettigt.

Bra försäkring bör täcka följande risker:

• Eld
• Storm
• Hagel
• Snötryck
• Överspänning
• Djurbett
• Stöld
• grov oaktsamhet

Klargöra om skattebetalningar ska betalas

Om de inte slutför hela PVelproducerade själv, blir du entreprenör av skatteskäl. Inmatningsavgiften är priset per kWh.
som energibolaget betalar dig för den el som matas in i det offentliga nätet. En inkomstskatt ska därför också betalas för inmatningsavgiften. Så länge du inte tjänar mer än 22 000 euro per år kan du ansöka om momsbefrielse för småföretagare.

Om du inte gör det måste du betala moms på både den el som matas in och den el som förbrukas av dig själv.

Energihantering: Inflöde till det offentliga nätet

För att mata in överskottselen i det allmänna nätet krävs ett avtal med den offentliga energileverantören. Detta brukar också hyra dig en matningsmätare eller en tvåvägsmätare.

Den PVsystemet är ekonomiskt ju mer intressant desto mer el förbrukar du själv. Inmatningstaxan är betydligt lägre än det elpris du måste betala för den el som köps in. Därför är inköp av ett ellagringssystem vanligtvis värt för att överbrygga tider med mindre solstrålning.

Efter vilken tid en PV-Anläggningen verkligen värt det

Enligt Frauenhofer ISE, en PVinvesteringar en avkastning på eget kapital på cirka 5 %. Men varje växt är annorlunda och det beror också på operatörens beteende. Det är viktigt att användningen av ett batterilagringssystem och/eller ett intelligent styrsystem uppnår största möjliga egenförbrukning av elen.

Detta kommer att bli ännu viktigare för framtiden, eftersom inmatningstaxan enligt EEG ständigt minskar. För närvarande är det inte möjligt att bedöma hur inmatningstaxan sedan kommer att utvecklas ytterligare.

Efter hur många år en PVinvesteringar som verkligen är värdefulla (efter amortering), beror på följande faktorer:

• Historisk kostnad
• förväntad elavkastning
• Andel egen konsumtion
• Mängd inmatningstaxa
• Utveckling av elpriset
• Finansieringskostnader
• Skatt som ska betalas

Som regel betalar sig ett solcellssystem för sig själv efter nio till tolv år. Med en livslängd på minst 20 år finns det flera år kvar där du går med vinst.

Finansieringsmöjligheter för ditt nya solcellssystem

KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) har finansieringsprogram för både nya byggnader och modernisering av befintliga byggnader, som främjar inköp och installation av solcellssystem. Finansieringen består av lågräntelån med ett, två eller tre räntefria startår och villkor på upp till 20 år.

Federala stater, kommuner och städer erbjuder också särskilda stödprogram för användning av förnybar energi. Dessa subventioner kan också bestå av bidrag för investeringskostnader. Olika banker och KfW erbjuder också speciella sollån. Det särskilda inslaget i dessa lån är att den förväntade inmatningstaxan godtas som säkerhet för lånen.