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Unterschiedliche Technologien von Solaranlagen
Solarzellen lassen sich problemlos auf dem Dach montieren. Foto: © aodaodaod / iStock / Thinkstock
Die Entwicklung brachte eine grosse Vielfalt an Solarzellen-Technologien hervor. Sie werden meist nach kristallinen Solarzellen und Dünnschichtzellen unterschieden. Kristalline Solarzellen: Bei der Herstellung kristalliner Solarzellen wird der Halbleiter aus einem Silizium-Block in dünne «Wafer» gesägt. Solarzellen aus mono- und polykristallinem Silizium sind mit einem Marktanteil von rund 80% die bedeutendste Photovoltaik-Technologie. Monokristalline Zellen sind an ihrem homogenen Erscheinungsbild zu erkennen, ausgehend von einem tiefen Blau bis hin zu dunklem Anthrazit. Sie verfügen über die höchsten Wirkungsgrade, sind in der Herstellung jedoch etwas teurer. Die polykristallinen Zellen weisen ein heterogenes Bild auf, das durch etwa fingernagelgrosse Kristalle geprägt wird.
Dünnschichtzellen: Der Vorteil von Dünnschichttechnologien liegt darin, das die Solarzellen kostengünstig hergestellt werden können. Sie sind dünner und es ist möglich sie auf flexiblen Unterlagen anzubringen. Ihr Wirkungsgrad dagegen ist geringer als bei kristallinen Solarzellen. Verschiedene Halbleitermaterialien finden bei dieser Technologie Anwendung: amorphes und mikromorphes Silizium, Cd-Te (Cadmium-Tellurid), CIS (Kupfer-Indium-Diselenid) und selten CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid). Erst im Forschungsstadium befinden sich bis anhin Nanotechnologien (Farbstoff-Zellen)
Die Solarstromanlage
PV-Anlagen werden in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt. Neben der Energieproduktion werden Solarstromanlagen immer häufiger als gestalterische oder funktionale Komponente eines Gebäudes verwendet. Sie dienen als spezielle Glasfassade oder als Beschattungselement und liefern nebenbei noch Strom. Grundsätzlich wird zwischen zwei Typen von Photovoltaikanlagen unterschieden: Ist eine Anlage mit dem öffentlichen Elektrizitätsnetz verbunden, spricht man von einer Netzverbundanlage. Sie speist zumindest einen Teil des produzierten Stroms ins Netz ein. In autonomen Anlagen, wie sie auf SAC-Hütten, Ferienhäusern oder Parkscheinautomaten vorkommen, wird der Strom lediglich für den jeweiligen Eigenbedarf erzeugt. Sie werden als Inselanlagen bezeichnet und verfügen über einen eigenen Elektrizitätsspeicher.
Inselanlage
Die Stromversorgung von netzfernen Objekten wie Berghütten, Ferienhäusern oder Notrufsäulen erfolgt durch autonome Solaranlagen mit Elektrizitätsspeichern (Batterien). Inselanlagen bieten eine kostengünstige Alternative zur Erschliessung abgelegener Verbraucher. Es müssen jedoch meist spezielle Geräte und Leuchten verwendet werden.
Eigenheiten der Inselanlagen
In der einfachsten Ausführung besteht eine Inselanlage lediglich aus einem Solarmodul und einem Verbraucher. Dieser Aufbau liefert jedoch nur bei Sonneneinstrahlung Energie. Deshalb werden die Anlagen üblicherweise mit einem Energiespeicher in Form eines Akkumulators (Batterie) ergänzt. Um diesen vor schädlichen Betriebszuständen zu schützen, wird ein Laderegler mit Tiefentladeschutz vorgeschaltet. Dieser sorgt weiter dafür, dass ein Maximum an Energie aus dem Modul in den Speicher gelangt. Der Betrieb basiert auf Gleichstrom mit einer Spannung von 12 oder 24 Volt.
Netzverbund
Bei Bauten, die an die öffentliche Stromversorgung angeschlossen sind, werden Solarstromanlagen in der Regel im Netzverbund betrieben. Dieser garantiert eine konstante elektrische Versorgung. Der Einsatz von speziellen Haushaltgeräten und Leuchten ist nicht nötig.
Eigenschaften der Netzverbundanlagen
Netzverbundanlagen sind in der Regel um einiges grösser als autonome Anlagen. Für die elektrische Verschaltung der Module bedarf es eines zusätzlichen Elementes, dem Feldverteilkasten. Nach der Hintereinanderschaltung von mehreren Modulen zu einem Strang, übernimmt der Feldverteilkasten die Zusammenschaltung mehrerer dieser Stränge. Im Allgemeinen enthält er ebenfalls Schutzvorrichtungen gegen die Einwirkung von Blitzen und gegen Überlastung der Stränge. Anstatt eines Speichers speist die Netzverbundanlage überschüssigen Strom ins Netz ein. Dazu muss der im Solarmodul entstandene Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Aufgabe erfüllt der Wechselrichter, der weiter verschiedenen Sicherheitsfunktionen nachkommt.
Quelle: Swissolar