Elektrischer Strom kann auf viele Arten erzeugt werden. Auch Photovoltaikanlagen sind vielfältig und haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile. Jede Photovoltaik (PV)-Anlage hat jedoch ein gemeinsames wesentliches Element, nämlich Photovoltaik-Paneele. Der Hauptvorteil der Photovoltaik ist die Möglichkeit, sie überall dort einzusetzen, wo die Sonneneinstrahlung hinreicht. Das System arbeitet sowohl in Kooperation mit dem Stromnetz als auch autark.
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Photovoltaikanlagen und ihr Aufbau
Schema einer Photovoltaik (PV)-Anlage
Unter den erneuerbaren Energien nehmen Photovoltaik-Anlagen eine Sonderstellung ein. Im Gegensatz zu fossilen Ressourcen kann die Sonne sehr lange Energie liefern – vielleicht hält unser Stern länger als die menschliche Zivilisation. Aus diesem Grund ermöglicht Ihnen die Photovoltaik, Strom selbst zu erzeugen und direkt in einem kleinen Haushalt zu nutzen.
Elektrischer Strom ist die Bewegung freier, geladener Teilchen. Die Sonne sendet Strahlung aus, aber um elektrischen Strom zu erzeugen, muss sie auf eine Zelle aus einem Halbleiter treffen. Die Zelle hat einen photoelektrischen Effekt und wandelt Sonnenlicht in Strom um. Solange die Strahlen auf die Zelle fallen, geben die Photonen die darin enthaltenen Elektronen ab und erzeugen bei ihrer Bewegung einen Gleichstrom. Einzelne Low-Power-Zellen werden zu Sets kombiniert und Sets von Zellen zu Photovoltaikmodulen.
Das Schema der Photovoltaikanlage umfasst viele Paneele und außerdem Geräte, die den erzeugten Strom an die Parameter anpassen, die von typischen Empfängern und der Konstruktion für ihre Montage benötigt werden. Es gibt nur sehr wenige Haushaltsgeräte, die mit Gleichstrom betrieben werden können; in der Regel ist es Wechselstrom 230 V. Zur Versorgung von Verbrauchern mit Wechselstrom wird ein Wechselrichter benötigt. Wenn das System netzunabhängig sein soll, ist es notwendig, eine Batterie zu verwenden, die die tagsüber erzeugte Energie speichert.
Anwendungsmöglichkeiten der Photovoltaik in der Praxis
Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten der Photovoltaik-Nutzung. Die erste besteht darin, die Anlage an das Stromnetz anzuschließen, in dem der erzeugte Strom gespeichert wird. Der zweite Typ umfasst netzferne Anlagen, die autonom und nicht an das Netz angeschlossen sind.
On-Grid-Installationen sind die gebräuchlichste Art, Strom aus Photovoltaikanlagen zu nutzen. Dabei wird der erzeugte Strom in das Netz eingespeist und gleichzeitig bedarfsgerecht aus diesem Netz entnommen. Darüber hinaus ist es jederzeit möglich, sich aus den allgemeinen Mitteln des öffentlichen Netzes zu versorgen. Dies ist wichtig, wenn die eigene PV-Anlage zu wenig Strom liefert oder bei ungünstigen Wetterbedingungen gar nicht produziert.
Der Preis einer Photovoltaikanlage für ein durchschnittliches Einfamilienhaus beträgt ca. 20.000 PLN. Obwohl der einmalige Aufwand nicht gering ist, ist die gesamte Investition sehr rentabel und amortisiert sich schnell. Der Strompreis steigt immer noch und mit einer eigenen Stromquelle können Sie nach einiger Zeit praktisch keine Kosten für die Beleuchtung, sondern auch für die Beheizung des Hauses, zum Beispiel mit einer Wärmepumpe, haben. Wenn Sie weitere Ratschläge suchen, schauen Sie auch vorbei hier gesammelte Artikel zum Thema Photovoltaik.
Off-Grid- und On-Grid-Photovoltaikanlagen
Das On-Grid-System in der Photovoltaik
englisches Wort Netz = „Netz“ im Zusammenhang mit Photovoltaik bezeichnet ein bestehendes Stromnetz. Ein On-Grid-System ist eine Anlage, die Strom erzeugt, der später im öffentlichen Netz gespeichert wird. Neben einem Solargenerator, also einer Reihe von polykristallinen oder monokristallinen Panels, wird ein sogenannter Wechselrichter benötigt, der Gleichstrom von Photovoltaik in Wechselstromnetz umwandelt.
Der Wechselrichter synchronisiert die PV-Anlage mit dem Netz und dient als Backup bei Netzausfall. Die Batterie muss nicht verwendet werden, da die gesamte erzeugte Energie vom Netz aufgenommen werden kann. Um mit dem Versorgungsunternehmen abrechnen zu können, ist ein spezieller Zweirichtungszähler erforderlich.
Der Zweirichtungszähler zählt die Energie, die in der Photovoltaikanlage erzeugt und ins Netz eingespeist wurde, sowie die Energie aus diesem Netz, die für den Bedarf des Hauses bezogen wird. Ein Prosumer, d. h. ein Energieerzeuger, der auch sein Verbraucher ist, hat die Möglichkeit, einen Vertrag mit einem Energieunternehmen abzuschließen. Damit wird das gravierendste Problem eines einzelnen Kraftwerks gelöst, nämlich die Stromspeicherung. Die Abrechnung erfolgt in der Regel jährlich.
Aktionspreise für Sonnenkollektoren und Wärmepumpen
Off-Grid-System in der Photovoltaik
An Orten, an denen der Anschluss an das Stromnetz nicht möglich ist oder der Nutzer völlig unabhängig sein möchte, werden autarke netzunabhängige Photovoltaikanlagen installiert. Ein solches Off-Grid-System erfordert eine Selbstabholung von Strom. In der frühen Photovoltaik-Periode waren Off-Grid-Lösungen erfolgreicher.
Autonome Photovoltaik-Anlagen können die erzeugte Energie direkt in Form von Gleichstrom nutzen oder Verbraucher über einen Wechselrichter mit Wechselstrom versorgen. Bei der DC-Lösung wird Energie in Batterien gespeichert, aus denen sie kontinuierlich entnommen werden kann. Ein geeigneter Regler schützt die Akkus vor Tiefentladung und Überladung.
Heutzutage werden sie hauptsächlich in Sommerhäusern und Berghütten verwendet, die weit von Übertragungsnetzen entfernt sind. Das Off-Grid-System funktioniert auch gut auf Booten und Wohnmobilen; Es wird verwendet, um Wasserpumpen und Entsalzungsanlagen anzutreiben. Es hat einen bedeutenden Marktanteil in Entwicklungsländern. Nach Schätzungen von Greenpeace werden in den 1930er Jahren über 2 Milliarden Menschen Strom aus dem Off-Grid-System nutzen.
Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Off-Grid- und On-Grid-Systemen
Ein wesentliches Element jeder Photovoltaikanlage sind Paneele, die die Energie der Sonnenstrahlung in Strom umwandeln. Die Unterschiede zwischen den beiden Off-Grid- und On-Grid-Systemen betreffen lediglich die Methoden der Weiterverarbeitung der gewonnenen Energie. Die Wahl des Systems hängt in erster Linie vom Standort der Installation ab: Die Abwesenheit oder der große Abstand zum bestehenden Stromnetz weist eindeutig auf eine autarke Photovoltaikanlage hin.
Der Nachteil der relativ hohen Kosten von PV-Anlagen wird durch die zahlreichen Vorteile dieses Energieträgers mehr als ausgeglichen. Dazu gehört die Möglichkeit, elektrische Empfänger - Beleuchtung, elektrische Geräte, Heizung - an Orten zu versorgen, die vom Stromnetz entfernt sind. Andererseits bietet der Anschluss der Anlage an das Netz den Komfort, das Haus unabhängig von den Wetterbedingungen und der aktuellen Sonneneinstrahlung mit billiger Energie zu versorgen.
