Solar-Photovoltaikmodule Hier wird der Strom erzeugt, sie sind jedoch nur einer von vielen Bestandteilen einer kompletten Photovoltaikanlage (PV). Damit der erzeugte Strom in einem Haushalt oder Unternehmen genutzt werden kann, sind zahlreiche weitere Technologien erforderlich.

MONTAGESTRUKTUREN

PV-Anlagen müssen auf einer stabilen, langlebigen Struktur montiert werden, die die Anlage tragen und über Jahrzehnte Wind, Regen, Hagel und Korrosion standhalten kann. Diese Strukturen neigen die PV-Anlage in einem festen Winkel, der vom lokalen Breitengrad, der Ausrichtung der Struktur und den elektrischen Lastanforderungen abhängt. Um den höchsten jährlichen Energieertrag zu erzielen, werden die Module auf der Nordhalbkugel genau nach Süden ausgerichtet und in einem Winkel geneigt, der dem lokalen Breitengrad entspricht. Die Gestellmontage ist derzeit die gängigste Methode, da sie robust, vielseitig und einfach zu konstruieren und zu installieren ist. Es werden ständig anspruchsvollere und kostengünstigere Methoden entwickelt.

Bei freistehenden PV-Anlagen richten Nachführmechanismen die Module automatisch der Sonne am Himmel aus, was zu mehr Energie und einer höheren Kapitalrendite führt. Einachsige Nachführsysteme sind typischerweise so konzipiert, dass sie der Sonne von Ost nach West folgen. Zweiachsige Nachführsysteme ermöglichen es, die Module den ganzen Tag über direkt auf die Sonne auszurichten. Natürlich ist die Nachführung mit höheren Anschaffungskosten verbunden, und anspruchsvolle Systeme sind teurer und wartungsintensiver. Mit der Weiterentwicklung der Systeme spricht die Kosten-Nutzen-Analyse jedoch zunehmend für die Nachführung von Freiflächenanlagen.

GEBÄUDEINTEGRIERTE PV

Die meisten Solarmodule werden in speziellen Montagestrukturen montiert, können aber auch direkt in Baumaterialien wie Dächer, Fenster oder Fassaden integriert werden. Diese Systeme werden als gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) bezeichnet. Die Integration von Solarenergie in Gebäude könnte die Material- und Lieferketteneffizienz durch die Kombination redundanter Teile verbessern und die Systemkosten durch die Nutzung bestehender Gebäudesysteme und Tragstrukturen senken. BIPV-Systeme könnten Gleichstromanwendungen in Gebäuden wie LED-Beleuchtung, Computer, Sensoren und Motoren mit Strom versorgen und netzintegrierte effiziente Gebäudeanwendungen wie das Laden von Elektrofahrzeugen unterstützen. BIPV-Systeme stehen einer breiten Nutzung noch vor technischen und kommerziellen Hürden, doch ihr einzigartiger Wert macht sie zu einer vielversprechenden Alternative zu herkömmlichen Montagestrukturen und Baumaterialien.

Wechselrichter

Wechselrichter wandeln den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Dieser wird für die lokale Stromübertragung und die meisten Haushaltsgeräte verwendet. PV-Anlagen verfügen entweder über einen Wechselrichter, der den von allen Modulen erzeugten Strom umwandelt, oder über Mikrowechselrichter, die an jedem einzelnen Modul angebracht sind. Ein einzelner Wechselrichter ist in der Regel kostengünstiger und lässt sich bei Bedarf einfacher kühlen und warten. Der Mikrowechselrichter ermöglicht den unabhängigen Betrieb jedes Moduls, was beispielsweise bei Verschattung einiger Module nützlich ist. Es wird erwartet, dass Wechselrichter während der 25-jährigen Lebensdauer einer PV-Anlage mindestens einmal ausgetauscht werden müssen.

Moderne Wechselrichter, auch „intelligente Wechselrichter“ genannt, ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation zwischen Wechselrichter und Energieversorger. Dies kann dazu beitragen, Angebot und Nachfrage entweder automatisch oder über Fernkommunikation mit den Energieversorgern auszugleichen. Durch diesen Einblick in (und die mögliche Steuerung von) Angebot und Nachfrage können Energieversorger Kosten senken, die Netzstabilität gewährleisten und die Wahrscheinlichkeit von Stromausfällen verringern.

LAGERUNG

Batterien ermöglichen die Speicherung von Solarenergie, sodass wir sie nachts oder bei schlechtem Wetter zur Stromversorgung unserer Häuser nutzen können. Sie können nicht nur in Privathaushalten eingesetzt werden, sondern spielen auch für Versorgungsunternehmen eine zunehmend wichtige Rolle. Wenn Kunden Solarenergie ins Netz einspeisen, können Batterien diese speichern und später an die Kunden zurückgeben. Der verstärkte Einsatz von Batterien trägt zur Modernisierung und Stabilisierung des Stromnetzes unseres Landes bei.