Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?
Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie um. Das passiert in den Solarzellen der Module. Sobald Licht auf die Zellen trifft, entsteht elektrische Spannung. Werden die Zellen miteinander verschaltet, kann Strom fließen.
Der Strom kommt also nicht „in das Modul hinein“, sondern entsteht im Modul durch das einfallende Licht. Die Module erzeugen zunächst Gleichstrom. Im Hausnetz und im öffentlichen Stromnetz wird aber Wechselstrom genutzt. Deshalb braucht jede netzgekoppelte Photovoltaikanlage einen Wechselrichter.
Der typische Weg des Solarstroms sieht so aus:
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Sonnenlicht trifft auf die Solarmodule.
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Die Solarzellen erzeugen Gleichstrom.
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Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um.
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Der Strom wird im Gebäude direkt genutzt.
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Überschüssiger Strom kann einen Batteriespeicher laden.
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Nicht genutzter Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist.
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Wenn PV und Speicher nicht ausreichen, wird Strom aus dem Netz bezogen.
Eine Photovoltaikanlage arbeitet also nicht isoliert. Sie ist immer Teil eines elektrischen Systems aus Dachanlage, Wechselrichter, Verbrauchern, Zählerschrank, Netzanschluss und gegebenenfalls Speicher, Wallbox oder Energiemanagement.
Was bedeutet Eigenverbrauch?
Eigenverbrauch bedeutet, dass der erzeugte Solarstrom direkt im eigenen Gebäude genutzt wird. Zum Beispiel für Kühlschrank, Waschmaschine, Wärmepumpe, Bürogeräte oder Wallbox.
Je mehr Strom zeitgleich zur Erzeugung verbraucht wird, desto mehr Solarstrom bleibt im Gebäude. Ein Batteriespeicher hilft dabei, Solarstrom vom Tag in den Abend oder die Nacht zu verschieben.
Wichtig ist aber: Eigenverbrauch hängt stark vom Alltag ab. Ein Haushalt, der tagsüber wenig Strom benötigt, nutzt den Solarstrom anders als ein Betrieb mit hohem Tagesverbrauch.
Was passiert mit überschüssigem Solarstrom?
Wenn die Photovoltaikanlage mehr Strom erzeugt, als im Gebäude gerade verbraucht oder gespeichert wird, fließt der überschüssige Strom ins öffentliche Netz.
Dafür ist ein passendes Messkonzept erforderlich. In vielen privaten Anlagen wird eine Überschusseinspeisung umgesetzt: Der selbst verbrauchte Strom wird im Gebäude genutzt und im Akku je nach Kapazität gespeichert, der Rest wird eingespeist.
Welche Lösung passend ist, hängt vom Gebäude, der Anlagengröße, dem Verbrauch und den Vorgaben des Netzbetreibers ab.
Wie funktionieren Solarmodule?
Ein Solarmodul besteht aus vielen Solarzellen. Diese Zellen sind elektrisch miteinander verbunden und in einem Modulrahmen geschützt eingebaut. Trifft Licht auf die Zellen, entsteht Gleichstrom.
Die Leistung eines Moduls wird meist in Watt peak angegeben, abgekürzt Wp. Dieser Wert beschreibt die Leistung unter genormten Testbedingungen. In der Praxis hängt die tatsächliche Leistung unter anderem ab von:
- Sonnenstand
- Wetter
- Ausrichtung
- Dachneigung
- Temperatur
- Verschattung
- Verschmutzung
- Modulalterung
Deshalb erzeugt ein Modul nicht dauerhaft seine angegebene Spitzenleistung. Die Wp-Angabe ist wichtig für Planung und Vergleich, ersetzt aber keine Ertragsprognose für das konkrete Dach.
Was bedeutet kWp?
kWp steht für Kilowatt peak. Damit wird die installierte Nennleistung der Photovoltaikanlage beschrieben.
Beispiel: Wenn 20 Module mit je 450 Wp installiert werden, ergibt das 9.000 Wp, also 9 kWp.
Die kWp-Leistung sagt, wie groß die Anlage technisch ist. Sie sagt aber nicht allein, wie viel Strom im Jahr erzeugt wird. Dafür sind Standort, Dachausrichtung, Verschattung und Anlagenaufbau entscheidend.
Warum ist Verschattung so wichtig?
Verschattung kann den Ertrag einer Photovoltaikanlage beeinflussen. Typische Ursachen sind Schornsteine, Gauben, Bäume, Nachbargebäude oder Dachaufbauten.
Moderne Systeme können Verschattung teilweise besser ausgleichen als ältere Anlagen. Trotzdem sollte bereits bei der Planung geprüft werden, welche Dachbereiche sinnvoll belegt werden und welche besser frei bleiben.
Mehr Module sind nicht automatisch besser, wenn einzelne Bereiche regelmäßig stark verschattet sind. Deswegen ist eine Planung vom Fachmann essenziell, damit die PV-Anlage sinnvoll arbeitet.
Leistungsoptimierer erklärt
Leistungsoptimierer sind elektronische Bauteile, die an einzelnen Solarmodulen oder Modulgruppen eingesetzt werden können. Sie sollen helfen, die Leistung eines Moduls besser zu nutzen, wenn nicht alle Module unter denselben Bedingungen arbeiten.
Das kann zum Beispiel bei Teilverschattung, Dachgauben oder Schornsteinen eine Rolle spielen.
Wichtig ist aber: Leistungsoptimierer sind nicht automatisch bei jeder Photovoltaikanlage notwendig. Ob sie sinnvoll sind, hängt vom Dach, der Verschattung, dem Wechselrichter, der Modulbelegung und dem gewählten System ab.
Warum können Leistungsoptimierer sinnvoll sein?
Bei vielen Photovoltaikanlagen werden mehrere Module in Reihe zu einem sogenannten String verschaltet. In einem String beeinflussen sich die Module gegenseitig. Wenn ein Modul deutlich weniger Leistung bringt, zum Beispiel durch Schatten, kann das Auswirkungen auf den gesamten String haben.
Ein Leistungsoptimierer kann an einem Modul oder einer Modulgruppe dafür sorgen, dass dieses Modul besser an seinem eigenen optimalen Arbeitspunkt betrieben wird. Dieser Punkt wird Maximum Power Point genannt, kurz MPP.
Dadurch kann ein System unter bestimmten Bedingungen besser mit unterschiedlichen Modulzuständen umgehen.
Wann werden Leistungsoptimierer eingesetzt?
Leistungsoptimierer können sinnvoll sein, wenn:
- einzelne Module regelmäßig verschattet werden
- Gauben, Schornsteine oder Bäume einzelne Bereiche beeinflussen
- eine genauere Modulüberwachung gewünscht ist
- bestimmte Systemfunktionen des Herstellers genutzt werden sollen
- die Modulbelegung technisch flexibler geplant werden muss
Ob sie tatsächlich einen Vorteil bringen, sollte im Einzelfall geprüft werden. Manchmal ist es besser, verschattete Flächen gar nicht zu belegen oder die Stringplanung anders aufzubauen.
Was Leistungsoptimierer nicht können
Leistungsoptimierer machen aus einem schlechten Dach kein perfektes Dach. Wenn ein Modul stark verschattet ist, kann auch ein Optimierer nur mit der Energie arbeiten, die tatsächlich am Modul ankommt.
Sie erzeugen also keinen zusätzlichen Strom aus dem Nichts. Sie können nur helfen, vorhandene Leistung unter bestimmten Bedingungen besser nutzbar zu machen.
Auch wirtschaftlich müssen sie betrachtet werden. Leistungsoptimierer verursachen zusätzliche Kosten und zusätzliche Bauteile auf dem Dach. Deshalb sollte der mögliche Nutzen zur konkreten Anlage passen.
Leistungsoptimierer und Monitoring
Ein Vorteil vieler Optimierer-Systeme ist die Überwachung auf Modulebene. Dadurch lässt sich je nach System erkennen, wie einzelne Module arbeiten und ob es Auffälligkeiten gibt.
Das kann bei Fehlersuche, Verschattung oder Leistungsabweichungen hilfreich sein.
Nicht jedes Monitoring zeigt jedoch dieselben Daten, und nicht jedes System arbeitet gleich. Deshalb sollte bereits bei der Planung geklärt werden, welche Überwachungsfunktionen tatsächlich gewünscht und verfügbar sind.
Leistungsoptimierer oder gute Stringplanung?
Leistungsoptimierer machen aus einem schlechten Dach kein perfektes Dach. Wenn ein Modul stark verschattet ist, kann auch ein Optimierer nur mit der Energie arbeiten, die tatsächlich am Modul ankommt.
Sie erzeugen also keinen zusätzlichen Strom aus dem Nichts. Sie können nur helfen, vorhandene Leistung unter bestimmten Bedingungen besser nutzbar zu machen.
Auch wirtschaftlich müssen sie betrachtet werden. Leistungsoptimierer verursachen zusätzliche Kosten und zusätzliche Bauteile auf dem Dach. Deshalb sollte der mögliche Nutzen zur konkreten Anlage passen.
Kurz gesagt
Leistungsoptimierer können bei komplexeren Dachflächen, Teilverschattung oder besonderem Monitoring-Wunsch sinnvoll sein. Sie sind aber kein Pflichtbauteil für jede PV-Anlage.
Die Entscheidung sollte immer projektbezogen getroffen werden: nach Dachfläche, Verschattung, Systemaufbau, Kosten und gewünschter Funktion.
Worauf kommt es beim Wechselrichter an?
Wichtig sind unter anderem:
- passende Leistung zur PV-Anlage
- Anzahl der MPP-Tracker
- Eignung für Dachausrichtungen und Verschattung
- Kompatibilität mit Speicher
- Monitoring
- Netzanschlussvorgaben
- Not- oder Ersatzstromfähigkeit
- Herstellerfreigaben
- spätere Erweiterbarkeit
Nicht jeder Wechselrichter passt zu jeder Anlage. Deshalb sollte er nicht isoliert ausgewählt werden, sondern immer im Zusammenhang mit Dach, Modulen, Speicher und Netzanschluss.
Wartung, Monitoring und Störungen
Auch wenn eine Photovoltaikanlage in Betrieb nahezu ein Selbstläufer ist, sollte man regelmäßig prüfen, ob das System weiterhin sauber läuft und ob die Erträge plausibel sind.
Dafür bieten viele Wechselrichter und Speichersysteme ein Monitoring über App oder Webportal.
Was zeigt das Monitoring?
Im Monitoring siehst du je nach System zum Beispiel:
- aktuelle PV-Leistung
- Tagesertrag
- Jahresertrag
- Stromverbrauch im Gebäude
- Batteriestand
- Netzbezug,
Einspeisung - Wallbox-Ladevorgänge
- Fehlermeldungen
- Verbindungsstatus der Anlage
Das Monitoring hilft dabei, die Anlage besser zu verstehen und mögliche Auffälligkeiten frühzeitig zu erkennen.
Woran erkennt man eine Störung?
Eine Störung kann sich unterschiedlich zeigen. Typische Hinweise sind:
- ungewöhnlich niedrige Erträge
- Wechselrichter offline
- keine Daten in der App
- Speicher lädt oder entlädt nicht wie erwartet
- Wallbox kommuniziert nicht mit dem System,
Fehlermeldung im Portal - keine Einspeisung trotz Sonnenschein
Nicht jede Auffälligkeit bedeutet direkt einen technischen Defekt. Manchmal liegt es auch an WLAN, Internetverbindung, Serverkommunikation oder Einstellungen im Energiemanagement.
Müssen Solarmodule gereinigt werden?
Solarmodule sind im Außenbereich installiert und werden durch Regen teilweise selbst gereinigt. Trotzdem können Verschmutzungen entstehen, zum Beispiel durch Staub, Pollen, Laub, Vogelkot oder nahe Bäume.
Ob eine Reinigung sinnvoll ist, hängt vom Standort, der Dachneigung und der tatsächlichen Verschmutzung ab. Eine pauschale regelmäßige Reinigung ist nicht bei jeder Anlage notwendig.
Wichtig ist: Arbeiten auf dem Dach sollten nicht ohne geeignete Sicherung und Fachkenntnis durchgeführt werden.
Wann sollte eine Anlage geprüft werden?
Eine Prüfung kann sinnvoll sein, wenn:
- der Ertrag deutlich niedriger wirkt als erwartet
- Fehlermeldungen auftreten
- der Wechselrichter ungewöhnliche Meldungen zeigt
- nach einem Sturm sichtbare Schäden vermutet werden
- Kommunikationsprobleme bestehen
- Speicher oder Wallbox nicht korrekt arbeiten
- die Anlage erweitert oder modernisiert werden soll
Auch bei älteren Anlagen kann eine technische Durchsicht sinnvoll sein, bevor ein Speicher, eine Wallbox oder eine Notstromfunktion nachgerüstet wird.
Was passiert bei einem Fehler?
Bei einer Störung bekommt BANANA SOLAR eine Meldung im Monitoring-System. Es wird zuerst geprüft, ob es sich um ein Kommunikationsproblem, eine Einstellung oder einen technischen Fehler handelt.
Je nach System werden Wechselrichterdaten, Fehlermeldungen, Sicherungen, Kommunikationsverbindungen und Anlagenwerte geprüft. Falls notwendig, werden weitere Messungen oder ein Vor-Ort-Termin eingeplant.
BANANA SOLAR betrachtet dabei nicht nur ein einzelnes Gerät, sondern das Zusammenspiel aus PV-Anlage, Wechselrichter, Speicher, Wallbox, Zählerschrank und Energiemanagement.
Real-Talk – Was eine PV-Anlage nicht automatisch kann
Photovoltaik kann viel – aber nicht alles. Deshalb ist es wichtig, die Möglichkeiten und Grenzen einer Anlage realistisch einzuordnen.
Eine PV-Anlage macht nicht automatisch komplett unabhängig
Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom, wenn ausreichend Licht auf die Module fällt. In den Abendstunden, nachts oder bei geringem Ertrag wird weiterhin Strom aus dem Netz benötigt, wenn kein Speicher vorhanden ist oder der Speicher nicht ausreicht.
Auch mit Batteriespeicher bleibt das öffentliche Stromnetz in den meisten Anlagen ein wichtiger Bestandteil des Gesamtsystems.
Eine normale PV-Anlage läuft bei Stromausfall nicht automatisch weiter
Viele netzgekoppelte Photovoltaikanlagen schalten sich bei einem Stromausfall ab. Das ist sicherheitstechnisch notwendig, damit kein Strom unkontrolliert ins öffentliche Netz eingespeist wird.
Wenn bei einem Stromausfall bestimmte Verbraucher weiterlaufen sollen, muss das System dafür geeignet sein. Dafür werden passende Wechselrichter, Speicher, Umschalteinrichtungen und eine entsprechende Elektroinstallation benötigt. BANANA SOLAR bietet sogenannte Gateway-Lösungen (Notstrom) an, mit denen das Haus auch im Stromausfall mit Solarstrom versorgt werden kann.
Ein Batteriespeicher erzeugt keinen zusätzlichen Strom
Ein Speicher produziert keinen Strom. Er speichert nur Energie, die vorher erzeugt oder je nach System aus dem Netz geladen wurde.
Seine Aufgabe ist es, Solarstrom zeitlich zu verschieben – zum Beispiel vom Tag in den Abend. Ob das sinnvoll ist, hängt vom Verbrauch, der PV-Leistung und dem gewünschten Nutzungskonzept ab.
PV-Überschussladen bedeutet nicht automatisch kostenloses Laden
Beim PV-Überschussladen wird das Elektroauto bevorzugt mit Solarstrom geladen, der gerade nicht im Haus verbraucht wird.
Ob das Auto vollständig mit eigenem Solarstrom geladen werden kann, hängt von vielen Faktoren ab: Wetter, PV-Leistung, Hausverbrauch, Ladezeit, Fahrzeug, Wallbox und Energiemanagement.
Eine Ertragsprognose ist keine Garantie
Eine Ertragsprognose berechnet den voraussichtlichen Solarertrag auf Grundlage der bekannten Daten. Der tatsächliche Ertrag kann abweichen. Aus Erfahrung her ist die Berechnung der Prognose bei BANANA SOLAR eher konservativ gehalten, in der Praxis sind dann meist noch höhere Erträge möglich.
Einfluss haben unter anderem Wetter, Verschattung, Verschmutzung, Temperatur, Anlagenverfügbarkeit und tatsächliche Nutzung. Deshalb ist eine Ertragsprognose eine wichtige Planungsgrundlage, aber kein garantierter Jahreswert.