Wer sich mit PV-Anlagen auseinandersetzt, stellt schnell fest, dass er oder sie einige neue Vokabeln lernen muss. Wechselrichter, String, Optimizer aber auch Traufgang oder Ortsgang… Lauter neue Begriffe…
Ein guter Startpunkt für das Verständnis, was es braucht ist z.B. die Broschüre/Leitfaden auf Selbstbau.ch oder das Selbstbauhandbuch auf der gleichen Seite. Noch besser sind die Solarkurse bei den Selbstbaugenossenschaften. Die EWG bietet mehrfach im Jahr so einen Kurs an.
Bevor man die Hardware kaufen kann, sollte man herausfinden, ob der Standort des Gebäudes und die Ausrichtung der Dach oder Fassadenflächen geeignet ist. Auf einem nach Norden weisenden Dach kann man kaum sinnvoll Strom oder Warmwasser produzieren… .
Auch Schatten von Bäumen, Nachbargebäuden oder der Landschaft sollte man vermeiden, wenn man einen hohen Ertrag anstrebt. Wie man die Eignung feststellen kann, zeige ich noch auf. Hat man die Eignung festgestellt, kann man sich um die Komponenten kümmern.
Komponenten:
Vom Dach in den Keller braucht es grob gesagt folgende Komponenten:
- Auf- oder Indach Montagesystem für Module
- Photovoltaik-/Solarmodule
- ggf. für ein oder mehrere Module einen Optimizer
- Geeignete Stecker und Kabel für die Verlegung
- Anschluss und/oder Sammelboxen
- Erdungsleitung
- Generatoranschlusskasten ggf. mit Trennschalter und Überspannungsableiter
- Wechselrichter
- Wechselspannungsanschluss mit Schalter
- Produktions- oder Ertragszähler
- Sicherungskasten
- Verbrauchszähler (Auch Anschluss an den Stromversorger)
- ggf. Batteriespeicher
- ggf. Ladestation für E-Auto
- ggf. Computer/Server für Datensammlung und Automations- und Visualisierungsaufgaben.
- ggf. Eine Netzwerk-Firewall
Indach oder Aufdach, Flachdach?
Das Dach bzw. die Dachhaut hat die Funktion, Wind und Wetter sowie Feuchtigkeit draussen und die Wärme drinnen zu halten.
Eine Aufdach-Anlage ist eine PV-Anlage, die auf die bestehende Dachhaut gebaut wird.
Eine PV-Anlage bzw. die Solarmodule kann diese Funktion ebenfalls übernehmen. Statt z.B. mit Dachziegeln ist das Dach mit der Solaranlage gedeckt. Dann spricht man von einer Indach-Anlage.
Für Aufdach-Anlagen gibt es eine viel grössere Auswahl an Modulen, die Leitstungsfähiger sind. Dezidierte Module für eine Indach-Anlage gibt es viel weniger, sie sind kleiner und weniger Leistungsfähig. Die Preisunterschiede zwischen Indach- und Aufdachmodulen sind vorhanden. Indachmodule sind teurer.
Dieser Sachverhalt war für mich lange der Knackpunkt, an dem ich geglaubt habe, ich müsste eine Aufdach-Anlage bauen, obwohl ich aus ästethischen Gründen lieber eine Indach-Anlage gehabt hätte.
Der Planer hat mich jedoch auf ein Montagesystem aufmerksam gemacht, welches erlaubt, Module für Aufdach-Anlagen als Indach-Anlage zu montieren. Damit ist es möglich fast das gesamte Dach zu nutzen und so eine 18kWp Anlage als Indach-Anlage zu realisieren!
Auf dem Flachdach wird die Anlage auf das Dach gestellt und mit Balast gegen davonfliegen gesichert. Für diese Art der Montage gibt es verschieden Befestigungsysteme aus Aluprofilen oder Kunststoffwannen.
Die Montage auf dem Dach ist auf fast jedem Dachtyp möglich und es werden Befestigungssysteme für Ziegeldächer, Eternitdächer, Metalfalz- oder Trapezblech Dächer etc. angeboten.
Wie man eine grosse PV-Anlage als Verein mit Hilfe den Genossenschaft-Ansatzes auf dem Dach einer Mehrzweckhalle montieren kann, zeigt dieses Video des Vereins erneuerbare Energie Hettlingen.
In diesem Video kann man alle Schritte sehen, die es braucht eine Aufdach-Anlage zu montieren.
Bei der Wahl des Montagesystems spielen evtl. auch Regelungen in der Bauvorschrift des Wohnorts eine Rolle. Akutell sind die Direktzahlungen für ein Indach-Anlage höher.
Solarmodule und Optimizer
Solarmodule erzeugen aus Sonnenlicht Strom. Sie haben eine gewisse Leistungsfähigkeit in Spannung (V) und Stromstärke (A). In Serie geschaltet können schnell über 700V Gleichstrom zusammenkommen. Der Wechselrichter kann daraus zwar ohne Probleme 240V Wechselstrom wandeln, aber die Module produzieren Strom, sobald sie Licht bekommen. Für den Selbstbau muss als sehr gut aufpassen und es macht Sinn einen Optimizer zu verwenden. Der steigert einerseits den Energieertrag einer PV-Anlagen und haben andererseits eine Funktion, welches die hohe Gleichspannung auf ein sicheres Niveau senkt, sobald der Wechselrichter ausgeschaltet wird oder die Verbindung zum Netz unterbrochen wird.
Ausserdem lassen sich noch die einzelnen Module bei der Produktion überwachen und vergleichen.
Bei allen Komponenten muss man entscheiden woher man sie beziehen will. Sind Module aus Asien ok oder sollen es Module aus Europäischer Produktion sein? Ich habe mich für Module aus Europa / Deutschland entschieden, da ich meine Geld hier in Europa verdiene… .
Die Detailierte Auslegung der Module hat der Planer der EWG übernommen. Beim Solarmodul haben wir uns für das Soluxtec Das Modul XSC DMMXSC400 – (FB, R35, EVO2) entschieden. Ein 400Watt Modul (Pmax) mit 56 Monokristalinen PERC Zellen und schwarzer Backing Folie.
Will man Optimizer verwenden bleiben einem nicht wirklich viele Möglichkeiten. Entweder kann man bei SolarEdge fündig werden oder bei Tigo. Wir haben den SolarEdge P505-5RM4MBM ausgewählt, da er zum Wechselrichter passt.
Anschlusskästen, Trennschalter und andere Komponenten
Irgendwie muss der Strom von den Modulen zum Wechselrichter kommen. Auf dem Weg dahin sollte es die Möglichkeit geben, die Module sicher vom Rest der Anlage zu trennen. Gegebenenfalls auch automatisch.
Die Kabel, Schalter und Kästen müssen für die Gleichspannung von um 1000V ausgelegt sein. Man spricht hier auch von Generatoranschlusskästen. Diese Dinger kann man auf diversene Webseiten von Solarkomponenten anschauen.
Die Firma Solarmarkt.ch bietet einen guten Onlineshop. Als Privat-Person bekommt man zwar keine Preise, aber man kann zumindest die Technischen Informationen einsehen.
https://www.solarmarkt.ch/de/generatoranschlusskasten
Auch so banale Dinge wie Stecker sind bei Spannungen über 360V keine simple Sache mehr. Der Lichbogen, der bei einem Kurzschluss entstehen kann, ist in der Lage über die Luft erstaunlich grosse Diszanzen (1-2m) zu überbrücken.
Die Komponenten sollten also entsprechend ausgelegt sein, dass es keinen Kurzschluss geben kann!
Montagesystem
Die Pronovo als Vergabestelle für die Förderungen, fördert Indach PV-Anlagen grosszügiger als Aufdach-Anlagen.
Schaut man sich jedoch den Markt für Solarmodule an, findet man deutlich mehr Anbieter für Aufdach PV-Module als für Indach PV-Module. Ausserdem sind die Module für dezidierten Indach Einsatz kleiner und weniger Leistungsfähig also diejenigen, die für Aufdach PV-Anlagen geeignet sind. Als Folge davon gelten Indach PV-Anlagen als weniger Leistungsfähig. Eine Kontroverse Situation.
ABER – was spricht dagegen, die PV-Module für Aufdach einfach Indach zu verwenden? Eigentlich NICHTS, wenn man folgende Dinge im Kopf behält:
- Wasserabfluss: Rund um die Module muss/sollte ein Wasserabfluss vorgesehen sein. Und der Wasserabfluss muss so gemanaged werden, dass kein Wasser ins Gebäude gelangen kann.
- Unterdach: Unter den PV-Modulen muss es eine Wasserdichte und Wärmefeste Folie vorgesehen werden (Unterdachbahn), falls doch Wasser zwischen den Modulen eindrindringt und nicht durch den Wasserabfluss weggeleitet werden kann.
- Hinterlüftung: PV-Module mögen es NICHT zu warm. Also muss man das Unterdach so gestallten, dass eine ausreichende Hinterlüftung zur Kühlung vorhanden ist, aber keine Vögel oder Insekten sich einnisten können.
Also wenn man als Optimierungsziel verfolgt, dass man die maximal grosse PV-Anlage erstellen möchte und gleichzeitig die Förderung maximieren möchte, in dem man eine Indach PV-Anlage realisiert, braucht man “nur” ein Montagesystem, welches es erlaubt, PV-Module für eine Aufdach PV-Anlage in der Indach-Situation zu verwenden.
Die Schweizer Firma Solarstand ermöglicht eine solche Installation mit ihren Indach System!
Wechselrichter
Neben den PV-Modulen spielt auch der Wechselrichter eine grosse Rolle. Er generiert schliesslich aus den bis zu 1000V Gleichstrom, der von den Modulen geliefert wird, den im Stromnetz bennötigten 240V/50Hz Wechselstrom und sorgt für eine Angleichung der Freqzuenzen mit der das Stromnetz schwingt.
Ich glaube, man kann den Wechselrichter von fast jedem grösseren Anbieter auswählen, wenn es nur um die Leistung oder die Verarbeitungsqualität geht. Bei der Auswahl der relevanten “Features & Functions” geht es aber um mehr. Je nach dem, was man für sich erreichen will, sind unter Umständen auch noch die folgenden Dinge wichtig:
- API (Programmierschnittstelle) um z.B. Daten in eine eigne Visualisierung zu übertragen
- Monitoring Plattform
- Kommunikationsschnittstellen und Protokolle (LAN, WLAN, Zigbee, …)
- Hoher Wirkungsgrad von >95%
- Überwachungsempfänger für Modul-Optimizer
- Garantie von >20 Jahren
- Fähigkeit für den Inselbetrieb (also ohne Internetverbindung)
- Unabhängiger Hersteller
Für mich sind die ausschlaggebenden Kriterien (1) die fixe LAN Schnittstelle – damit kann ich den Wechselrichter isoliert hinter einer Firewall betreiben und so den unerwünschten Zugriff von Aussen unterbinden. (2) Die API – ich sammle meine Daten gerne auch noch selbst in InfluxDB und visualisiere sie in Grafana. (3) Ausserdem erlaubt die Monitoring Plattform den Informationszugriff bis auf das einzelne Modul. So kann ich sehen ob alle Module gleichmässig Produzieren… . (4/5) Die Garantieverlängerung auf 25Jahre und der Wirkungsgrad von 98% haben dann endgültig den Ausschlag zu SolarEdge gegeben.
Batteriespeicher
Egal, welches Heizsystem man verwendet, es braucht immer Strom. Entweder eine Wärmepumpe die laufen muss, oder in der Pelletheizung das Gebläse, die Pelletzuführung und die Umwälzpumpen. Selbst wenn man nicht Pessimistisch veranlagt ist, könnte man auf die Idee kommen, dass es in der Zukunft vielleicht mal sinnvoll sein könnte, den Strom aus der Sonne irgendwo zu lagern.
Ein Batteriespeicher bietet sich hier an. Aber bitte einen, der eine sog. Notstrom Option hat. Also bei Netzausfall das Haus via dem Sicherungskasten mit Strom versorgt.
Bei mir ist es die (erweiterbare) sonnenBatterie 10 performance mit 20kWh Kapazität und 8kW Leistung geworden. Mit der Notstrom Option.
Wer ein Elektro-Auto besitzt, hat ja eigentlich eine Batterie auf Rädern, die je nach Auto Modell auch mal über 80kWh Kapazität haben kann. Es wäre doch klasse, wenn man diese Batterie jetzt gemanaged bidirektional laden könnte?! Tja – leider hat sich die Automobil Industrie noch nicht auf einen oder zwei Standards für Bidirektionales Laden einigen können und die Energie-Politik ist noch nicht auf die Idee gekommen, dass der Batteriegetriebene Individual-Verkehr eine riesige, dezentrale Batterie darstellen könnte. Schade eigentlich.
Die Systeme für Bidirektionales Laden sind aktuell aus meiner Sicht zu teuer und es gibt derzeit meines Wissens nur Modelle von Mitsubishi, Nissan und Hundai, die sowas unterstützen.
Aber Politiker sind nun mal nicht innovativ und die Industrie brauch einen Anreiz. Aber vielleicht schaffen wir es ja irgendwann, dass die Politik diese Anreize für die Industrie schafft und den Batteriegetriebene Individual-Verkehr als einen Teil der Energiepolitik ansieht und entsprechende Lösungen für ein SmartGrid einzufordern… .
Sponsoring?
Nein – wir werden von keinem Hersteller gesponsort. Leider. Aber falls die Hersteller hier zufällig mitlesen – ich bin gern zu Gesprächen bereit und via dem Kontaktformular zu erreichen.