Bild 01 zeigt den in Deutschland typischen Aufbau einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage mit Überschusseinspeisung.
Die Photovoltaikmodule produzieren Gleichstrom welcher durch den Wechselrichter in einen Wechselstrom umgewandelt wird. Der Einspeisezähler, auch Generatorzähler genannt, misst die produzierte Energie. Der Verbrauchszähler misst die verbrauchte Energie im Haushalt. Die Differenz von produzierter Energie und verbrauchter Energie, oder auch Überschuss genannt, wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist und noch mit einem Betrag von x€ pro kWh vergütet.
Photovoltaikmodule
Die Photovoltaikmodule sind das Herz einer Photovoltaikanlage. Mehrere Module werden in Reihe zu einem String verschaltet und an den Wechselrichter angeschlossen. Jedes Modul hat folgende, für die Installation wesentlichen, Parameter.
Leistung in W (Watt)
Gib an welche maximale Leistung ein Modul generieren kann. Dadurch berechnet man die Gesamtleistung der Anlage.
Beispiel 1
Es wird ein Modul verwendet, welches eine max. Leistung von 325W aufweist. Um eine <10kWp Anlage zu realisieren benötigt man 30 Module, was eine installierte Leistung von 9,75kWp ergibt.
MPP Spannung in V (Volt)
Gibt an welche Spannung ein Modul aufweist. Diese Angabe ist insofern wichtig, da ein MPP (Maximum Power Point) Eingang eines Wechselrichters nur in einem definierten Spannungsbereich arbeitet. Diesen Spannungsbereich sollte man nicht überschreiten und nicht unterschreiten. Sonst ist die Funktion der Anlage nicht gewährleistet.
Beispiel 1
Auslegung einer <10kWp Anlage aus Beispiel 1. Der entsprechende 10kW Wechselrichter hat zwei MPP Eingänge, MPP1 und MPP2. Der nutzbare Spannungsbereich pro MPP liegt zwischen 200V und 800V. Die 325W Module weisen eine MPP Spannung, bei Standard Testbedingungen, von 33,65V auf. Weil der Wechselrichter zwei MPP Eingänge hat, ist es naheliegend an jeden MPP 15 Module anzuschließen. Die entsprechende MPP Spannung beträgt somit 505V (15 x 33,65V), was im zulässigen Bereich liegt.
Abmessungen
Die Abmessungen eines Photovoltaikmoduls sind selbstverständlich eine entscheidende Größe. So kann ein 325W Modul eine Abmessung von 1m x 1,7m aufweisen. Dadurch kann man berechnen wie viele Module auf einem Dach Platz haben.
Solarzelle
Das Photovoltaikmodul selbst besteht aus verschalteten Solarzellen, welche bei Sonneneinstrahlung Strom produzieren. Bild 02 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer einzelnen Solarzelle.
Die Sonne Produziert Licht, welches in die Solarzelle eindringt und ein Paar, bestehen aus einem Elektron und einem Loch, erzeugt. Man nennt dies Elektron-Loch-Paar. Die freigewordenen Elektronen werden zur oben gelegenen Stromsammelschiene befördert und die Löcher zu dem unten gelegenen Rückkontakt. Dadurch entstehen oben der Minuspol und unten der Pluspol. Schließt man einen entsprechenden Gelichstromverbraucher an die Solarzellen an, hat dies einen Stromfluss von Plus nach minus zur Folge. In unserem Beispiel eine Glühlampe, welche zu leuchten beginnt.
Das nächste Bild zeigt mehrere Solarmodule. Hier sind die einzelnen Solarzellen eines jeden Moduls zu erkennen. Die Solarzellen werden entsprechend verschaltet um die gewünschte Modulspannung zu erreichen.
Wechselrichter
Prinzipiell wandelt der Wechselrichter Gleichstrom in Wechselstrom um. Allerdings ist das nicht seine einzige Funktion. Das öffentliche Stromnetz hat bestimmte technische Parameter, wie zum Beispiel die Frequenz, Cos(phi) und die Spannungshöhe. Wenn man in das öffentliche Netz einspeist, darf man das Netz nicht „verschmutzen“. Das heißt, der Wechselrichter muss in der Lage sein, die vom Netzbetreiber vorgegebenen elektrotechnischen Parameter, einzuhalten beziehungsweise anzupassen. Der Wechselrichter einer Netzgekoppelten Photovoltaikanlage ist in der Regel wie wie im nächsten Bild dargestellt aufgebaut.
3 Phasen AC Netzanschluss
Anschluss an das öffentliche Netz, dargestellt in Bild 01 (2).
Kommunikation z.B. RS485
Hier kann man ein Energy Meter anschließen, welcher z.B. die Dynamische Regelung (Kapitel xxx) übernimmt.
DC Trennschalter
Der Trennschalter trennt die DC Versorgung, in diesem Fall die Photovoltaikmodule, vom Wechselrichter.
MPP1 & MPP2
Maximum Power Point (MPP). An die MPPs werden die Photovoltaikmodule, Bild 01 (1) angeschlossen. Hierbei kann man die installierte Anlage in zwei Bereiche aufteilen. Z.B. bei einer Ost/West Ausrichtung die Ost Seite an MPP1 und die West Seite an MPP2.
Display
Die meisten Wechselrichter haben ein Display zur Einstellung des Wechselrichters oder zur Statusablesung.