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Schema Photovoltaikanlage: Leitfaden für die Planung

Das Schema einer Photovoltaikanlage ist die Basis für die Installation einer effizienten Anlage. Hier finden Sie alles, was Sie für eine optimale Planung benötigen


Die Umsetzung des Schemas der Photovoltaikanlage ist ein entscheidender Schritt in der Planungsphase.
Die richtige Dimensionierung aller Elemente ist von größter Bedeutung, da sie die Produktivität und Leistung der PV-Anlage beeinflusst. Um die Kontrolle über alle Planungsaspekte zu behalten, empfehlen wir Ihnen, auf eine Software für Photovoltaikanlagen zurückzugreifen, die Sie in allen Phasen der Planung unterstützt und die beste Leistung der PV-Anlage gewährleistet.

Was ist ein Schema für eine Photovoltaikanlage?

Hierbei handelt es sich um eine schematische Idealdarstellung der Photovoltaikanlage. Die folgende Abbildung zeigt die Hauptkomponenten.

Stand-alone PV-Anlage

Allgemeines Schema einer PV-Anlage

Die korrekte Konzipierung einer Photovoltaikanlage muss die Möglichkeit vorsehen, die erzeugte Energie selbst zu verbrauchen und die nicht selbst verbrauchte Energie ins Netz (Einspeisung ins Netz) oder in Speichersysteme (z.B. spezifische Batterien) einzuspeisen, um sie auch dann verfügbar zu machen, wenn die PV-Anlage nicht in Betrieb ist, z. B. nachts.

Für ein ordnungsgemäßes Schema welches Einspeisung ins Netz der PV-Anlage vorsieht, sind drei präzise Informationen erforderlich:

  • die Gesamtmenge der von der PV-Anlage erzeugten Energie;
  • die Gesamtmenge der ins Netz eingespeisten Energie;
  • die Gesamtmenge der aus dem Netz entnommenen Energie.
ON-Grid PV-Anlage

Einspeisung vor Ort

Schema einer Photovoltaikanlage: Komponenten

Eine  Photovoltaikanlage ist durch einige grundlegende Elemente gekennzeichnet:

  • PV-Generatoren;
  • Wechselrichter;
  • Schalttafeln;
  • eventueller Speicher.

PV-Generator

Der  PV-Generator ist eine Gruppe von Solarmodulen und ermöglicht die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie.

PV-Module bestehen üblicherweise aus siliziumbasierten Solarzellen, die zwischen zwei Glasplatten oder einer Glasplatte und einer Rückseitenfolie mittels Einbettungsmaterial hermetisch verkapselt sind.

Die PV-Module sind wiederum in Reihe geschaltet und bilden einen String.

Wechselrichter

Der Wechselrichter ist ein Stromrichter, der in die Photovoltaikanlage eingebaut wird, um den Strom von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.

Die Wahl des Wechselrichters richtet sich nach der Konfiguration und den Eigenschaften der PV-Module.

In einer Photovoltaikanlage können zwei Funktionsweisen gewählt werden: Schaltung mit Zentralwechselrichter  oder  Schaltung mit String-Wechselrichter. Im ersten Fall arbeitet man mit einem einzigen Gerät, im zweiten Fall entscheidet man sich für den Einsatz mehrerer Wechselrichter, wobei dies im Ermessen des Planers liegt.

Schaltung mit Zentralwechselrichter

Schaltung mit String-Wechselrichter

Schaltung mit String-Wechselrichter

Die Wahl der Eigenschaften des Wechselrichter und dessen Dimensionierung ist entscheidend für die Leistung der PV-Anlage.

Feldverteiler

Im Allgemeinen befinden sich Feldverteiler zwischen Wechselrichter und Solargenerator, die der Parallelschaltung mehrerer Strings dienen.

Eine mögliche Konfiguration eines Feldverteilers sieht wie folgt aus:

  • Trennschalter Strings;
  • Sperrdioden;
  • Überspannungsschutzeinrichtungen;
  • Die nächste Abbildung zeigt ein allgemeineres Schema eines Photovoltaikfeldes mit parallel geschalteten Strings im Feldverteiler.
  • Da die Strings parallel geschaltet sind, wird die Stromstärke der einzelnen Strings addiert.
Feldverteiler

Feldverteiler

In der nächsten Abbildung sehen wir ein allgemeineres Schema eines Photovoltaikfeldes mit parallel geschalteten Strings in den Feldverteilern.

In diesem Verteiler wird durch die Parallelschaltung der Strings die Stromstärke der einzelnen Strings addiert.

Schema einer einphasigen Photovoltaikanlage

Schema einer einphasigen Photovoltaikanlage

Auch hier können Sie mit einer Software für Photovoltaikplanung automatisch einen  Schaltplan entwerfen und durch Hinzufügen von VerteilerSchutzvorrichtungen am Ausgang, etc. individuell benutzerdefinieren.

Schaltplan PV-Anlage

Typisches Schema eines Anschlusses an einer PV-Anlage

Schnittstellen-Einrichtung

Die Schnittstellen-Einrichtung wird in der Regel in einem Verteiler mit eingebaut und erfasst die elektrische Spannung: Bei fehlender Spannung trennt sie den PV-Generator vom Rest der Anlage.

Arten von Schaltplänen für Photovoltaikanlagen

Es gibt zwei Arten von Photovoltaikanlagen:

  • On-Grid PV-Anlage;
  • Stand-alone PV-Anlage.

 On-Grid sind Anlagen, die an das nationale Stromnetz angeschlossen sind, d.h. Anlagen, die es ermöglichen, die erzeugte Energie in das Netz einzuspeisen und bei Bedarf zu nutzen.

Bei Stand-alone PV-Anlagen handelt es sich hingegen um Anlagen, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, sondern über ein Speichersystem verfügen, das die erzeugte Energie speichern und verbrauchen kann, auch wenn keine Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Diese Speichersysteme bestehen aus speziellen Batterien.

Eine Stand-alone-Anlage verfügt über eine zusätzliche Einrichtung, den Laderegler, der den Lade- oder Entladevorgang steuert, um die Lebensdauer einer Batterie in den verschiedenen Phasen zu gewährleisten.

In diesen Fällen können Sie mittels einer Software für Photovoltaikanlagen das Speichersystem dimensionieren und konfigurieren, indem Sie den Batterietyp und den Zähler festlegen.

Laderegler

Laderegler

Beispiel eines Schemas für eine Photovoltaikanlage

Die Abbildung zeigt ein Schema der Stromerzeugung aus einer Photovoltaikanlage.

Schema PV-Anlage

Schema einer PV-Anlage

Die Sonneneinstrahlung erreicht die Solarmodule bzw. den PV-Generator, und der Wechselrichter wandelt die direkte Energie in Wechselstrom um.

An diesem Punkt kann die erzeugte Energie auf verschiedene Weise nutzbar gemacht werden:

  1. der Nutzer verwendet die erzeugte Energie gleich weiter;
  2. die Energie wird in der Batterie gespeichert und kann in den Zeiten, in denen nicht produziert wird, entnommen werden;
  3. wenn die Batterie aufgeladen ist, wird die Energie in das Netz eingespeist und dann genutzt, wenn die Batterie leer ist.

Bei diesem konkreten Modell handelt es sich um eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage mit einem Speichersystem (Storage).

Außerdem gibt es in dem Beispiel 2 Zähler:

  • Einspeisezähler;
  • Bezugszähler.

Dabei ist es entscheidend, dass alle Komponenten des Anlagenschemas korrekt und effizient funktionieren. Wenn auch nur ein einzelnes PV-Modul oder eine Solarzelle abgeschattet wird, kann es aufgrund des ungleichen Lichteinfalls, zu einem Hot-Spot-Effekt  kommen, also einer Überhitzung eines Bereichs der im Extremfall Schäden verursachen kann.

Um also nicht zu riskieren, dass Betriebsprobleme auftreten, die die Wirksamkeit der PV-Anlage selbst beeinträchtigen und Schäden an ihren Elementen verursachen, empfehlen wir Ihnen, sich auf eine Software für Photovoltaik  zu verlassen, die Sie mittels einer Diagnostik auf mögliche Anomalien und Planungsfehler hinweist und Normen überprüft. Darüber hinaus können Sie mit der Software den Schaltplan der Photovoltaikanlage automatisch zeichnen und ergänzen.

 

solarius-pv
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