Die Sonne liefert das Zwanzigtausendfache jener Energie, welche wir weltweit benötigen. Sicher, sauber und kostenlos.
Bei klarem Himmel und direkter Einstrahlung bringt die Sonne 1000W pro Quadratmeter.
Der Menschheit würde also genügend Energie zur Verfügung stehen, ohne dass wir durch den Verbrauch von fossilen Brennstoffen die Erde mit CO2 belasten. Die Sonnenergie muss nur genutzt werden.
Grundsätzlich stehen zwei Technologien zur Verfügung.
- Die eine Solartechnik nutzt die Wärme, welche entsteht, wenn die Sonne auf eine schwarze Oberfläche scheint. Diese Wärme kann zum heizen von Brauchwasser oder zur Raumheizung genutzt werden. Eigentlich sollte jeder Neubau mit einer Solaranlage ausgestattet werden, welche das Brauwasser erwärmt.
Mit thermischen Anlagen kann auch über die Erzeugung von Dampf und einer Dampfturbine elektrische Energie generiert werden.
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Die zweite Art der Sonnenenergie ist die Photovoltaik. Dabei wird direkt aus dem Sonnenlicht elektrische Leistung generiert. Der Nachteil dieser Technik ist, dass die Wirkungsgrade immer noch bescheiden sind und die Anlagen recht kostspielig.
Photovoltaik
Unter Photovoltaik versteht man die Umwandlung von Sonnen-Energie in elektrischen Strom. Das Herzstück der Photovoltaik bildet die Solar-Zelle: In ihr treffen Sonnenstrahlen auf eine Siliziumschicht, wo sie negativ geladene Teilchen aus den Siliziumatomen herausschlagen. Dies führt dann einer elektrischen Spannung und somit auch zu einem Strom.
Photovoltaik wird heute verschieden eingesetzt. Wir können folgende Anwendungen unterscheiden:
Inselanlagen welche eine autarke Stromversorgung darstellen
Netzverbundanlagen welche das Ziel haben, Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen
Kleingeräte wie Solarradios, Solarlampen, oder Solarladegeräte, welche punktuell ein Gerät mit Strom versorgen
Inselanlagen
Inselanlagen werden überall dort eingesetzt, wo kein Anschluss ans öffentliche Stromnetz besteht. Typische Anwendungen sind: Segelschiff, Ferienhaus, Camper, Fernmeldeanlage in den Alpen, Lichtsignalanlagen auf Baustellen, usw.
Die Solarmodule werden über einen Laderegler an die Batterie angeschlossen. Der Laderegler verhindert, dass die Batterie überladen wird.
Beim Laderegler gibt es zwei verschiedene Ansätze:
Einfacher Solar-Laderegler
Der Serieladeregler wird in der Photovoltaik eingesetzt. Hier ist er auch unter dem Namen Solarladeregler oder Solar-Batterie-Laderegler bekannt. Er wird in Serie zur Batterie platziert. Ist die Batterie voll, wird die Stromzufuhr unterbrochen. Anstatt die Zuleitung im Plus- oder Minusleiter zu unterbrechen, kann auch bei voller Batterie die Solarzelle kurz geschlossen werden. Dies wird jedoch selten gemacht. Ein Serieladeregler sollte nicht eingesetzt werden, wenn die Energiequelle aus einem rotierenden Generator besteht. Die Induktivität der Generatorspule kann beim Unterbrechen eine erhebliche Spannungsspitze erzeugen, welche das Schaltelement im Regler sofort oder schleichend zerstören kann.
Moderne Solarladeregler unterbrechen nicht einfach die Stromzufuhr sondern regeln die Stromzufuhr mittels Puulsweitenmodulation, wenn sich die Batteriespannung der Ladeendspannung nähert. So können für die Batterie optimalere Ladezyklen gefahren werden.
Solarladeregler sind, dank den grossen Stückzahlen, heute recht günstig und in verschiedenen Ausbaustufen verfügbar:
Der einfache Laderegler hat nur einen Solareingang und einen Batterieausgang und ist nur für die entsprechende Batteriespannung anwendbar.
Wenn die Entladeströme nicht zu gross sind, z.B. für ein Beleuchtungssystem ohne Wechselrichter, lohnt es sich, einen Solarladeregler einzusetzen, welcher die Verbraucher abschalten kann, sobald die Batterie leer ist. Dies kann die Lebensdauer der Batterie erheblich verlängern. Je nach Intelligenz des Solarladereglers kann die Abschaltung der Verbraucher über die Batteriespannung oder über die Restladung geschehen.
Wenn bei der Projektierung die Batteriespannung noch nicht bekannt ist, oder das System später umgebaut werden sollte, kann auch ein Serieladeregler eingesetzt werden, welcher die Batteriespannung selbständig erkennt
MPPT-Laderegler
MPPT-SolarladereglerDer ‚Maximum Power Point Tracker‘ sucht je nach Sonneneinstrahlung den optimalen Arbeitspunkt der Solaranlage. Dafür hat er so etwas wie ein Gleichspannungswandler eingebaut, welcher die Spannung von den Solarzellen am Eingang so anpasst, dass eine möglichst hohe Leistung in die Batterie geladen wird. Die Spannung von der Solarzelle muss immer höher sein als die der Batterie.
Mit diesem Laderegler muss nicht unbedingt ein Photovoltaikmodul verwendet werden, welches für Batterieladung geeignet ist. Es kann auch auf Module zurückgegriffen werden, welche für die Einspeisung ins Netz gebaut wurden. Da diese in grösserer Stückzahl produziert werden, sind sie oftmals günstiger.
Modul-Optimierer
Auch bei solaren Inselanlagen hat man oftmals das Problem, dass einzelne Module durch einen Strauch, Masten oder Kamin beschattet werden. Dies führt zu erheblichen Ertragsausfällen. Um diese Minderleistung etwas zu kompensieren, kann der Einsatz eines ‚Tigo TS4-R-O Modul-Optimierers bei Teil-Verschattung in vielen Fällen helfen.
Dieser funktioniert jedoch nur zusammen mit einem Solar-Wechselrichter oder MPPT-Laderegler.
Batterie
AGM-Batterie 260AhDie Batterien machen einen erheblichen Teil der Kosten für die gesamte Anlage aus. Deshalb sollte diese gut ausgewählt werden. Obwohl die klassischen Starterbatterien der Autos heute schon recht günstig sind, sollte keine solche eingesetzt werden.
Es ist wichtig, dass die Batterie zyklenfest ist. Dies bedeutet, dass die Batterie für das dauernde Laden und Entladen einer Solaranlage geeignet ist.
Deshalb kommen bei Solaranlagen mehr und mehr die zyklenfesten und wartungsfreien AGM-Batterien in Frage.
12V-Batterien sind erhältlich bis zur einer Kapazität von 260Ah (C10).
Bei Batteriekapazitäten von mehr als 260Ah sollte die Batterie mit einzelnen 2V-Zellen aufgebaut werden. Eine Parallelschaltung von 12V-Batterien ist nicht zu empfehlen.
2V-Batteriezallen sind bis zu ca. 3000Ah erhältlich.
Für Industrieelle Anlagen, bei welcher eine lange Lebensdauer sehr wichtig ist, empfehlen wir sog. OPzS oder OPzV Batterien einzusetzen. Bei diesen Batterien sind die Platten beim positiven Pol speziell geformt (Röhrenplatten, auch Panzerplatten genannt).
Weitere Informationen über Batterien finden Sie unter http://www.maurelma.ch/batterien.htm.
An der Batterie können dann die gewünschten Verbraucher angeschlossen werden. Arbeiten die Verbraucher mit 230VAC so kann an der Batterie ein geeigneter Wechselrichter dazwischen geschaltet werden. Informationen über den richtigen Einsatz von Wechselrichtern finden Sie hier. Wir empfehlen Verbraucher mit geringer Leistung wie z.B. Beleuchtungskörper direkt von der Batterie zu speisen, da der Wechselrichter bei kleinen Verbrauchern einen schlechten Wirkungsgrad hat.
Dabei ist zu beachten, dass die Batterie gegen Tiefentladung geschützt werden sollte, das dies normalerweise der Wechselrichter macht. Als Batteriewächter empfehlen wir z.B. den BW40, bei welchem die Abschaltspannung programmiert werden kann. Oft ist auch der Laderegler fähig, die Last abzuwerfen (die Verbraucher auszuschalten), wenn die Entladespannung erreicht ist. So kann z.B. der Ausgang zu den Verbrauchern über einen Energiemanager geschlauft werden.
Zusätzlich zur Tiefentladung führt auch das ‚Verhungern‘ der Batterie zu einer verkürzten Lebensdauer. Wenn die Batterie öfters nicht voll geladen wird sondern der Ladezustand sich meistens in der Schwebe hält, bilden sich auf den auf den Batterieplatten Sulfatschichten, welche die Kapazität stark eingrenzen. Deshalb sollte die zur Verfügung stehende Lademenge rund 1,4 mal grösser sein, als die benötige Strommenge.
Bei kleineren Anlagen ohne Wechselrichter kann ein Laderegler mit Display eingesetzt werden, welcher dauernd über den Ladezustand informiert. Bei grösseren Anlagen mit Wechselrichter empfehlen wir einen Batteriemonitor.
Wenn die Batterieplatten einmal mit einer Sulfatschicht belegt sind, kann ein Megapulse helfen. Jedenfalls konnten wir schon Batterien mit einer Kapazität von 59% (der Nennkapazität) wieder auf 80% bringen.
Verbraucher
Bei Solaren-Inselanlagen muss man meistens sehr haushälterisch mit dem Strom umgehen, um die Batterie nicht zu stark zu belasten und eine möglichst lange Autonomie zu erhalten. Deshalb ist bei den Geräten auf geringen Stromverbrauch zu achten. Bei Beleuchtungskörpern empfehlen Geräte, welche direkt von der Batterie gespiesen werden, z.B. LED-Leuchten, welche neben dem tiefen Stromverbrauch auch eine lange Lebensdauer haben. So kann der Wechselrichter am Abend in den Standby, auch wenn noch einzelne Lampen eingeschaltet sind. Auch bei den Kühlgeräten sollten Boxen oder Kühlschränke verwendet werden, welche auch direkt mit der Batteriespannung betrieben werden können. So kann auch der Wechselrichter kleiner dimensioniert werden, da 230VAC-Kühlgeräte einen enormen Anlaufstrom haben.
Wie dimensioniere ich eine Solaranlage für Inselbetrieb?
Die Grösse der Solarpanel hängt von diversen Faktoren ab:
– Anzahl, Stromverbrauch und Einschaltzeit der angeschlossenen Geräte
– Anzahl Tage pro Woche an der die Anlage benutzt wird
– Jahreszeit wo die Anlage benutzt wird
– Ort wo die Anlage installiert wird
– Eventuelle Abschattung zu gewissen Tageszeiten
– Ausrichtung der Module (Sonnennachführung der Module verbessert den Ertrag)
Der Laderegler wird durch die Spannung der Batterie (12/24V) den Maximalstrom des Solarmoduls und ev. den Maximalstrom der angeschlossenen Geräte bestimmt.
Die Grösse des Akkumulators hängt vom Stromverbrauch der Geräte, der Leistung der Solarmodule, der gewünschten autonomen Zeit und der Zyklentiefe ab. Normalerweise wird die Anlage für 5 Autonomietage und eine Entladung auf 70% Restkapazität ausgelegt. Bei Ferienhäuser, welche nur am Wochenende belegt sind, sollten 7 Autonomietage gerechnet werden.
Der Inselwechselrichter muss imstande sein die Leistung aller angeschlossenen Geräte zu liefern. Die meisten Wechselrichter können für eine kurze Zeit eine höhere Leistung erzeugen. Deshalb kann man in speziellen Fällen den Wechselrichter ohne Einbussen unterdimensionieren . Vorsicht ist angebracht wenn Elektromotoren angeschlossen werden, speziell Motoren die einen Kompressor antreiben (Kühlschrank) können kurzzeitig den bis zu 15 fachen Strom aufnehmen. Grössere Unterschiede gibt es auch bei den standby Verlusten, in einer Solaranlage ein entscheidender Faktor. Wichtig bei Solaranlagen ist, dass der Wechselrichter einen guten Wirkungsgrad hat. Dabei spielt nicht nur der Nennwirkungsgrad eine Rolle sonder der Wirkungsgrad bei kleinen Lasten ist von entscheidender Bedeutung. Denn die meiste Zeit wird der Wechselrichter mit erheblich kleineren Lasten betrieben als die Nennlast.
Es hat sich bewährt Solaranlagen mit Windturbinen zu kombinieren. Bei schönem Weiter liefert die Photovoltaik Anlage den meisten Strom, in der Nacht und bei schlechtem Wetter liefert die Windturbine ihren Teil.
Solaranlagen mit Li-Ion-Batterien
Lithium-Ionenbatterien einige Vorteile, welche auch in einer Solaranlage genutzt werden können. Gerade die hohe Energiedichte sprechen für den Einsatz in mobilen Anwendungen wie Campingfahrzeuge oder Boote.
Die enorm hohe Zyklenzahl der Li-Ion Batterien macht diesen Akku aber auch, und das trotz relativ hohem Preis, für stationäre Anwendungen wirtschaftlich.
Li-Ion-Batterie ist nicht Li-Ion-Batterie
Mittlerweile gibt es eine grosse Anzahl unterschiedliche Hersteller, Technologien und verschiedene Chemie bei diesen Batterien.
Unter dem Namen Li-Po auch Lithium-Polymer-Batterien genannt, kamen die ersten Lithium-Batterien auf, welche auch einen anständigen Strom liefern konnten. Diese Batterien gelten aber als gefährlich, da sie bei falscher Anwendung von selber in Brand geraten können.
LiMN2O4-Batterien werden oft in Elektro-Fahrrädern oder bei Elektrobooten eingesetzt. Sie haben eine mittlere Zyklenzahl und eine relativ hohe Zellspannung.
Für Solaranlagen empfehlen wir die LiFePO4-Batterien. Diese Akkus sind als 12V-Batterie oder als Einzelzellen erhältlich. Die Zellen haben eine Nennspannung von 3,2V und sind bis zu Kapazitäten von 800Ah erhältlich.
Die 12V-Module dürfen nicht in Serie geschaltet werden. Wenn eine grössere Spannung oder Kapazität benötigt wird, müssen Einzelzellen zusammegeschaltet werden.
Um eine Nennspannung von 12V zu erhalten, werden 4 Einzelzellen eingesetzt. Bei 24V sind es 8 Zellen.
Was muss beachtet werden?
Auch wenn von einer Nennspannung von 12V, 24V usw. gesprochen wird muss man wissen, dass die LiFePO4 eine höhere Betriebs- und Ladeendspannung haben als die Bleibatterien. Eine 12V-Batterie kann bis zu 15.4V geladen (14,8V bei Bleibatterien). Einige Laderegler wie z.B. der Energiemanager PL20 oder der MPPT-Laderegler von Outback können so konfiguriert werden.
Dasselbe gilt bei den Verbrauchern. Auch diese müssen eine Spannung von 16V vertragen können. Dies ist z.B. bei der AJ-Serie der Wechselrichter von Studer gegeben. Auch bei den Lampen, welche direkt an der Batterie angeschlossen werden, muss auf die Spannung geachtet werden. Hier könnten wir die 12V LED Birnen empfehlen, welche z.T. einen Spannungsbereich von bis zu 17V haben.
! ACHTUNG ! Auch wenn die LiFePO4 fast so gutmütig sind wie Bleizellen, bei einem Einsatz ausserhalb der spezifizierten Werte kann bei diesen Batterien ein Gas und Staubgemisch austreten, welches giftig ist und Krebs erzeugen kann. Es ist deshalb sehr wichtig, die Zellen und Blöcke gegen Über-und Unterspannung zu schützen und allenfalls auch die Temperatur zu überwachen.
Wir empfehlen wärmstens, bei in Serie geschalteten Zellen ein Batteriemanagementsystem (BMS) einzubauen, welches jede einzelne Zelle überwacht und allenfalls auch die Ladung der einzelnen Zellen ausgleichen kann.
Setzen Sie nie Li-Ion-Starterbatterien in Solaranlagen oder als Antriebsbatterie ein. Diese haben meistens keine Einzelzellenüberwachung und auch keinen Ladungsausgleich zwischen den Zellen.
Berechnen der Solaranlage
Vorab muss gesagt werden dass die gesamte Berechnung der Solaranlage mit einigen unsicheren Annahmen gemacht wird und deshalb nur als Anhaltspunkt verwendet werden kann. Die Anzahl Sonnenstunden oder der tatsächliche Energieverbrauche sind nicht genau voraussehbar.
Trotzdem sollte eine Inselanlage mit Solarpanel nicht ohne Berechnung erstellt werden.
Berechnung vom Stromverbrauch pro Woche (Energiebilanz)
Es macht Sinn, den Stromverbrauch über eine Woche zu berechnen, da sich einige Situationen wöchentlich wiederholen. Oftmals werden Solarzellen in Ferienhäuser eingesetzt, bei welchem der Strom nur am Wochenende benötigt wird.
Vorgehen:
Jeder Verbraucher wird Aufgelistet
Zu jedem Verbraucher, egal ob an Batteriespannung oder am Wechselrichter wird die Leistung bestimmt. Einerseits die durchschnittliche Leistung, wenn dieser Verbraucher im Betrieb ist, andererseits die maximale Leistung (Anlaufströme von Motoren, z.B. Kühlschrank) zur Bestimmung eines allfälligen Wechselrichters.
Zu jedem Verbraucher wird aufgelistet, wie lange (in Stunden) dieser am entsprechenden Wochentag in Betrieb ist.
Die Stunden der Wochentage werden zusammengezählt und mit der Leistung des Verbrauchers multipliziert. So erhalten wir die Energie in Wh, welche jeder Verbraucher pro Woche benötigt
Die Energie aller Verbraucher zusammen ergibt dann die gesamte Energiemenge, welche pro Woche benötigt wird.
Die Wochenenergie geteilt durch 7 ergibt die durchschnittliche tägliche Energiemenge
Bestimmung der Solarmodule
Über die Solarmodule muss mindestens gleichviel Energie in die Batterie nachgeladen werden, wie verbraucht wird. Wir empfehlen sogar das bei der Berechnung ein eingesetzt wird. Die Solarmodule sollte demnach 1,4 mal die Energie in die Batterie speisen, wie verbraucht wird.
Die Berechnung wird meistens über eine Woche gemacht. D.h.:
Man berechnet den Energieverbrauch in [Wh] über eine Woche
Über die mögliche Platzierung wird die Ausrichtung und Neigungswinkel der Module bestimmt
Man legt fest, in welchen Monaten die Anlage genutzt werden soll
Auf Grund von Tabellen (Siehe unten oder im Buch Photovoltaik) und den oben eruierten Daten kann festgelegt werden, mit welcher Energie beim Einsatz eines 100W-Modul gerechnet werden kann
Um die Anzahl 100W-Module zu erhalten, nimmt man die Zahl des Energieverbrauchs der Woche, teilt dies durch den kleinsten Wert aus der Tabelle (Wintermonate)
Zur besseren Verfügbarkeit multipliziert man die Anzahl 100W-Module noch mit 1,4.
Für die Gesamtleistung multipliziert man einfach die errechnete Anzahl 100W-Module mit 100.
Wenn die Anlage auch über den Winter hoch verfügbar sein soll, kommt man bei der Berechnung oft auf einen sehr hohen Leistungsbedarf bei den Modulen, und damit auch auf eine sehr grosse Modulfläche.
Damit die Modulfläche nicht so gross gewählt werden muss, kann in den Wintermonaten die Batterie über andere Stromerzeuger nachgeladen werden.
Ein automatisches und zuverlässiges Nachladen kann z.B. mit einer Brennstoffzelle realisiert werden.
Wenn das Nachladen durch einen Benzin- oder Dieselgenerator geschehen soll, empfehlen wir einen Wechselrichter mit Transferschaltung. Dieser Wechselrichter schaltet dann die 230VAC des Generators auch gleich zu den Verbrauchern durch, wärend die Batterien geladen werden.
Bestimmung der Batterie
Als erstes gilt es festzulegen, mit welcher Batteriespannung gearbeitet werden soll. Wenn nicht schon Geräte mit 12V vorhanden sind, welche unbedingt verwendet werden sollten, und es sich nicht um eine sehr kleine Anlage handelt, empfehlen wir, auf die Batteriespannung von 24V zu gehen. Dies bedeutet, dass zwei 12V-Batterien in Serie geschaltet werden. So sind die Verluste kleiner und auch die Querschnitte der Kabel nicht so gross.
Die Kapazität der Batterie hängt einerseits von den Verbrauchern oder von der Grösse des Wechselrichter ab.
Die Wechselrichterhersteller empfehlen eine Batteriekapazität in Ah welche etwas dem 5-fachen Nennstrom des Wechselrichters entspricht. Wenn Sie z.B. ein 1000W Wechselrichter an einer 12V-Batterie betreiben möchten sollte die Batterie eine Kapazität von (1000/12)x5=416Ah haben.
Bei der Berechnung der Kapazität über die Energiebilanz kann wie folgt vorgegangen werden:
Bestimmen Sie die Autonomietage der Anlage
Die tägliche Energiemenge mal die Autonomietage ergibt die Energiemenge, welche in der Batterie gespeichert werden muss. Damit die Batterie aber nur etwa 70% entladen werden muss, rechnen Sie diese Energiemenge in Wh mal 1,4.
Die Energiemenge geteilt durch die gewählte Batteriespannung ergibt dann die Batteriekapazität.
Energie die ein 100 Watt Panel pro Woche erzeugt in Wattstunden (Wh)
Zürich Breite.47.2°N, Länge 8.3°O 413 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 308 578 1040 1463 1848 2002 2118 1771 1271 732 347 231
Süd 30° 424 770 1232 1579 1848 1925 2079 1887 1502 886 462 347
Süd 45° 462 770 1271 1540 1733 1771 1925 1810 1502 924 462 385
Süd 60° 462 770 1232 1425 1540 1540 1694 1617 1425 924 501 385
Südwest/Südost 30° 385 693 1155 1540 1810 1925 2079 1848 1425 847 424 308
Südwest/Südost 45° 385 693 1155 1463 1694 1771 1925 1733 1386 847 424 347
Südwest/Südost 60° 385 693 1078 1348 1540 1579 1733 1579 1309 809 424 308
West/Ost 30° 308 539 963 1386 1694 1848 1964 1656 1194 693 347 231
West/Ost 45° 308 539 924 1271 1579 1694 1810 1540 1117 655 308 231
West/Ost 60° 270 462 847 1155 1425 1540 1656 1425 1040 578 270 193
Bern Breite.46.6°N, Länge 7.3°O 480 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 397 658 1066 1425 1790 1987 2160 1836 1321 758 412 308
Süd 30° 578 870 1286 1528 1783 1917 2118 1937 1544 955 551 450
Süd 45° 628 916 1305 1475 1663 1756 1952 1844 1544 989 585 493
Süd 60° 643 916 1263 1355 1475 1528 1702 1667 1467 974 589 508
Südwest/Südost 30° 516 793 1201 1475 1759 1910 2098 1879 1455 882 501 404
Südwest/Südost 45° 539 809 1190 1413 1652 1771 1956 1790 1428 886 516 424
Südwest/Südost 60° 539 789 1132 1301 1490 1579 1748 1632 1344 851 504 424
West/Ost 30° 377 624 1005 1332 1663 1844 1998 1709 1240 716 389 296
West/Ost 45° 358 589 943 1244 1544 1706 1848 1590 1159 674 370 281
West/Ost 60° 331 543 866 1132 1394 1536 1667 1444 1063 620 339 258
Basel Breite.47.3°N, Länge 7.4°O 270 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 347 604 966 1359 1775 2002 2160 1813 1282 758 397 273
Süd 30° 493 797 1151 1455 1779 1937 2129 1917 1502 974 543 397
Süd 45° 535 835 1167 1409 1663 1779 1967 1829 1502 1013 581 435
Süd 60° 547 835 1124 1297 1475 1548 1717 1659 1425 1001 589 450
Südwest/Südost 30° 443 728 1078 1405 1752 1925 2106 1860 1413 893 493 354
Südwest/Südost 45° 462 739 1066 1348 1644 1790 1967 1771 1386 901 508 373
Südwest/Südost 60° 458 720 1013 1244 1486 1598 1759 1621 1305 870 501 373
West/Ost 30° 331 574 912 1271 1652 1856 1998 1686 1201 716 377 258
West/Ost 45° 312 539 855 1186 1532 1713 1848 1567 1128 674 358 246
West/Ost 60° 289 497 785 1082 1386 1544 1667 1425 1032 620 331 227
St.Gallen Breite.47.3°N, Länge 9.2°O 670 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 385 674 1190 1475 1836 1937 2110 1786 1282 770 412 312
Süd 30° 570 920 1494 1598 1840 1871 2075 1887 1498 997 558 481
Süd 45° 624 982 1536 1548 1721 1717 1913 1798 1498 1040 593 535
Süd 60° 647 989 1498 1428 1525 1498 1675 1629 1425 1028 601 558
Südwest/Südost 30° 508 832 1382 1540 1813 1863 2056 1829 1409 912 504 424
Südwest/Südost 45° 535 859 1382 1482 1706 1733 1921 1744 1386 924 520 454
Südwest/Südost 60° 535 839 1324 1367 1540 1544 1721 1598 1305 893 512 458
West/Ost 30° 366 639 1120 1378 1709 1798 1956 1663 1205 728 389 296
West/Ost 45° 347 604 1055 1290 1586 1663 1810 1548 1128 689 370 281
West/Ost 60° 323 558 970 1174 1436 1502 1632 1409 1036 635 339 262
Sion Breite.46.1°N, Länge 7.2°O 518 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 535 839 1290 1759 2137 2260 2433 2064 1540 1032 578 435
Süd 30° 866 1197 1629 1944 2148 2179 2395 2198 1848 1425 874 728
Süd 45° 966 1286 1671 1890 2002 1987 2198 2094 1860 1513 955 820
Süd 60° 1013 1305 1629 1740 1763 1717 1902 1890 1775 1517 989 866
Südwest/Südost 30° 755 1070 1502 1860 2114 2168 2368 2125 1729 1286 770 631
Südwest/Südost 45° 809 1109 1505 1794 1987 2010 2206 2025 1706 1321 812 681
Südwest/Südost 60° 824 1097 1440 1656 1786 1786 1967 1852 1609 1290 816 701
West/Ost 30° 508 793 1213 1640 1979 2087 2245 1913 1440 974 547 416
West/Ost 45° 485 751 1140 1528 1833 1925 2071 1775 1348 920 520 397
West/Ost 60° 450 693 1047 1390 1656 1733 1863 1609 1236 847 485 370
Davos Breite.46.5°N, Länge 9.5°O 1556 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 647 1032 1552 1925 2148 2195 2260 1925 1525 1066 666 508
Süd 30° 1182 1605 2052 2152 2160 2114 2210 2029 1825 1502 1113 966
Süd 45° 1355 1763 2141 2098 2014 1929 2037 1933 1836 1602 1247 1120
Süd 60° 1448 1817 2102 1937 1775 1671 1771 1744 1752 1613 1309 1205
Südwest/Südost 30° 1005 1409 1871 2056 2106 2106 2195 1971 1709 1351 963 820
Südwest/Südost 45° 1105 1490 1902 1990 2002 1956 2048 1879 1690 1394 1040 909
Südwest/Südost 60° 1143 1494 1833 1844 1806 1740 1833 1717 1598 1367 1055 951
West/Ost 30° 616 982 1463 1798 1994 2033 2094 1794 1432 1013 639 489
West/Ost 45° 593 936 1382 1679 1852 1883 1940 1671 1348 963 612 474
West/Ost 60° 558 874 1278 1536 1679 1698 1752 1521 1236 889 574 447
Chur Breite.46.5°N, Länge 9.3°O 590 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 939 1232 1594 1844 1979 1979 2144 1937 1686 1321 847 701
Süd 30° 1055 1328 1640 1790 1848 1810 1975 1844 1690 1394 928 789
Süd 45° 1055 1328 1640 1790 1848 1810 1975 1844 1690 1394 928 789
Süd 60° 1113 1351 1598 1648 1632 1575 1717 1667 1609 1398 959 835
Südwest/Südost 30° 812 1101 1471 1767 1948 1971 2125 1879 1582 1194 751 608
Südwest/Südost 45° 878 1143 1475 1706 1833 1829 1979 1790 1559 1224 793 658
Südwest/Südost 60° 897 1132 1409 1575 1652 1629 1767 1632 1467 1194 793 674
West/Ost 30° 531 805 1190 1567 1833 1902 2021 1709 1332 916 535 400
West/Ost 45° 508 766 1120 1463 1698 1759 1867 1590 1251 866 512 385
West/Ost 60° 474 708 1028 1332 1536 1586 1682 1444 1143 797 474 358
Locarno Breite.46.1°N, Länge 8.5°O 209 müM (Wh/Woche)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0° 547 770 1178 1374 1690 2118 2283 1987 1436 832 551 435
Süd 30° 878 1047 1432 1448 1671 2041 2245 2110 1694 1047 793 708
Süd 45° 978 1109 1455 1390 1555 1863 2064 2010 1694 1082 859 789
Süd 60° 1024 1117 1405 1274 1382 1617 1786 1813 1609 1063 882 832
Südwest/Südost 30° 766 947 1332 1401 1648 2029 2221 2044 1590 966 693 643
Südwest/Südost 45° 824 970 1324 1340 1548 1883 2067 1944 1563 970 743 662
Südwest/Südost 60° 835 951 1255 1228 1394 1675 1844 1775 1471 932 735 678
West/Ost 30° 520 728 1109 1286 1575 1960 2110 1844 1344 785 524 412
West/Ost 45° 493 685 1040 1197 1459 1810 1944 1709 1259 739 497 393
West/Ost 60° 458 631 951 1090 1321 1625 1748 1548 1151 678 458 366
Netzverbundanlagen
Netzverbundanlagen speisen Wechselstrom ins öffentliche Netz. Der von den Solarzellen gelieferte Gleichstrom muss durch einen Wechselrichter in den vom Netz benötigten Wechselstrom umgewandelt werden. Die Netzeinspeisung erfolgt, sobald genügend Strahlung auf den Solargenerator einfällt.
Anlagengrösse – Die Grösse einer Solaranlage wird in kW-peak (kWp) angegeben. Eine Anlage mit 1 kWp erzeugt zwischen 700 kWh und 1.150 kWh Strom im Jahr (der Ertrag kann je nach Anlage, Ausrichtung, Dachneigung und regionalen Gegebenheiten abweichen).
Der durchschnittliche jährliche Stromverbrauch eines 4-Personenhaushaltes beträgt 4.000 kWh. Daraus ergibt sich eine Solaranlagengröße von 4-5 kWp. Für eine Anlagengröße von 1 kWp werden dabei ca. 10 m² Fläche benötigt.
Die unterschiedlichen Zellentypen
Die Entwicklung von Solarzellen hat unterschiedliche Typen hervor gebracht. Die wesentlichen Technologien sind:
monokristaline Zellen
polykristaline Zellen
amorphe Zellen
CIS-Zellen
Schindelzellen
Monokristalline Zellen und Module
Solarpanel(mono: ein) bedeutet, dass der Siliziumblock, aus dem die Scheiben herausgesägt werden, aus einem einzigen Kristall besteht. Dieser Block wird aus einer Siliziumschmelze herausgezogen. Kristallin bedeutet, dass das Silizium in kristallisierter Form vorliegt: alle Atome sind nach einem bestimmten Muster streng geordnet ausgerichtet.
Optisch erkennt man die monokristallinen Zellen an der gleichmässig blauen oder schwarzen Oberfläche.
Polykristalline Zellen und Module
Polykristalline Solar-Zellen (poly: mehrere) entstehen aus einem gegossenen Siliziumblock, der aus mehreren Kristallen besteht. Optisch erkennt man polykristalline Zellen an der marmorartigen Struktur.
Amorphe Zellen oder Dünnschichtzellen
Bei den amorphen Solar-Modulen wird das Silizium in einer dünnen Schicht auf ein Glas gedampft. Dieser Zelltyp braucht sowohl weniger Material, als auch weniger Energie zur Herstellung und birgt grosses Potenzial für die Zukunft. Zurzeit ist allerdings der Wirkungsgrad noch geringer, als bei kristallinen Solar-Zellen. Deshalb verwendet man heute für die Anwendungen welche wenig Platz haben, die leistungsfähigen kristallinen Solar-Zellen.
Optische sehen die amorpen Zellen ähnlich aus, wie die monokristallinen Solarzellen. Sie haben auch eine gleichmässige Farbe. Die amorphen Solarpanels haben jedoch meistens für die Kontaktierung nur Linien über das Panel verteilt. Die monokristallinien Solarpanel haben ein Netz mit Längs- und Querleitern. Auch der Preis und die Fläche pro Watt können als Indiez genommen werden.
CIS-Zellen / CIGS-Solarmodule
CIS-Solarmodule bestehen aus Zellen bei welchen anstelle vom Silizium ein Kupfer-Iridium-Diselnitrid eingesetz.
Diese neue Generation an Dünschichtmodulen erzeugt auch bei ungünstigen Wetterverhältnissen und Abschattung einen hohen Stromausstoss. Aufgrund ihres ästhetischen Aussehens eignen sich die
CIS-Module ganz besonders für die Dach-und Fassadenintegration.
Da als Träger auch Kunststoff verwendet werden kann, eignet sich diese Technologie auch für leichte flexible Solarmodule, z.B. zum Nachladen von Powerbanks unterwegs.
Schindelzellen-Solarmodule
Klassische Solarmodule haben den Nachteil, dass die Leistung massiv einbricht, wenn auch nur ein kleiner Teil des Moduls beschattet wird. Neu bieten wir Module mit der Schindeltechnologie an. Diese haben mehrere Solarzellen-Stränge parallel geschaltet. Bei der Beschattung eines Stranges arbeiten die anderen weiter.
Die Solarzellen im Strang sind wie Schindeln übereinander angeordnet, sodass Verbindungsleitungen gespart werden und die Module kompakt gebaut werden können.
Diese Module eignen sich deshalb für Wohnmobile, welche oftmals auch in den Schatten gestellt werden.