Woraus besteht eine Solaranlage?
Aus welchen Komponenten besteht eigentlich eine stromerzeugende Photovoltaikanlage und wofür sind diese gut? Verschaffen Sie sich einen raschen Überblick anhand einer typischen Dachanlage.
Solarfakten:
- 220-mal mehr Energie als die Schweiz braucht, liefert die Sonne kostenlos.
- 2025 könnten bereits 20 Prozent des schweizer Strombedarfs solar gedeckt werden.
Fünf Zutaten ergeben eine Photovoltaikanlage:
1. Solarmodule
Eine Solaranlage besteht aus mehreren Solarmodulen. Im Solarmodul erzeugen Solarzellen aus (Sonnen-)Licht elektrischen Strom. Heutige Solarzellen sind zwei- bis dreimal so leistungsfähig wie vor 40 Jahren, als die ersten Photovoltaikanlagen gebaut wurden. Meistens bestehen diese aus Silizium in mono- oder multikristalliner Form. Solarzellen sind ein bis zwei Zehntel Millimeter dünn und zerbrechlich. Deshalb werden sie in Solarmodulen zu jeweils 60 bis 80 Stück auf einer Glasscheibe zwischen mehreren Lagen langlebiger Kunststofffolien oder beidseitig zwischen zwei Glasscheiben einlaminiert, was sie sicher vor Beschädigung und Umwelteinflüssen schützt. Solarmodule für die Aufdach-Montage sind meist mit einem Aluminiumrahmen umrandet.
Mehr über die Dimensionierung Ihrer Solaranlage erfahren Sie hier.
2. Unterkonstruktion
Montiert werden die Solarmodule in der Regel auf einer Unterkonstruktion, die aus Aluminiumschienen und Edelstahl-Dachhaken besteht. Sie erfüllen eine wichtige statische Aufgabe: Durch Wind und Schnee wirken starke Kräfte auf Module und Unterkonstruktion. Die Konstruktion muss deshalb so ausgelegt sein, dass diese Kräfte sicher aufgenommen und ins Gebäude abgeleitet werden. Durch Wind wirken vor allem Zugkräfte und durch Schnee vor allem Druckkräfte.
3. Dachbefestigung
Mittels Dachhaken wird das Montagesystem auf den Dachsparren befestigt. Bei einem Ziegeldach beispielsweise werden dafür die Ziegel angehoben. Es können auch Bohrungen nötig sein, um Platz für die Verankerung zu schaffen. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass Regen und Schnee auch in Verbindung mit Wind, nicht unter das Dach gelangen können. Die Regensicherheit des Daches muss nach den technischen Regeln des Dachdeckerhandwerks erhalten bleiben.
4. Verkabelung
Die Module werden mit Spezialkabeln und Steckverbindungen elektrisch miteinander verbunden und strangweise an den Wechselrichter angeschlossen oder gleichzeitig parallel an den Wechselrichter angeschlossen (Inselanlagen).
Hierbei werden meistens mehrere Solarmodule hintereinander in einem Strang geschaltet. Die verwendeten Kabel sind Wind und Wetter, Frost, Hitze und UV-Licht ausgesetzt. Trotzdem sollen sie jahrzehntelang zuverlässig und sicher funktionieren.
Bei neueren Systemen mit Optimierern oder Modulwechselrichtern werden die Solarmodule mit einer Elektronik ausgestattet, die jedes einzelne Solarmodul zu einem kleinen eigenständigen Photovoltaiksystem macht. Eine Zusammenschaltung findet dann erst nach der Modulelektronik statt.
5. Wechselrichter
Der Wechselrichter wandelt den von der Anlage kommenden Gleichstrom in Wechselstrom um und synchronisiert die Frequenz mit der des öffentlichen Stromnetzes.
Eine integrierte Überwachungseinrichtung trennt die Anlage bei einer Störung vom Netz. Meistens ist der Wechselrichter auch das Herzstück eines Monitoringsystems: Er sammelt die Leistungs- und Funktionsdaten und macht sie direkt am Gerät, oder über eine Internetanbindung mobil und damit aus der Ferne, abrufbar. Sie können mit den Daten des Wechselrichters die Anlage überwachen und auswerten. Bei Störungen und Fehlern kann das Monitoring automatisch den Betreiber oder den Fachbetrieb informieren.
6. Optional: Solarspeicher
Batteriesysteme für Photovoltaikanlagen speichern tagsüber Strom, der über Nacht verbraucht werden kann. Der Stromspeicher liefert Energie, sobald im Haus mehr verbraucht als produziert wird. Und bis er voll geladen ist, speichert er Solarstrom, der aktuell nicht verbraucht werden kann, anstatt ihn als Überschuss ins Netz einzuspeisen. Grundsätzlich schaltet sich der Batteriespeicher ab, wenn das Netz ausfällt. Einige Systeme erlauben aber einen Notstrombetrieb, wenn die Netzversorgung ausfällt. Speichersysteme können gleich bei der Installation einer Anlage eingesetzt werden, lassen sich aber auch bei bestehenden Anlagen nachrüsten. Neuere Photovoltaikwechselrichter (Hybrid) erlauben sogar eine Plug-and-play-Nachrüstung ohne großen Installationsaufwand.
In welchem Fall ein Solarspeicher sinnvoll ist, erfahren Sie hier.
Vielfalt: Integrierte Solaranlagen, Balkonmodule,…
Es gibt weitere Varianten von Photovoltaikanlagen, beispielsweise grosse Freiflächenanlagen, steckbare Wechselstrommodule (“Stecker-Solar-Geräte”) für Balkon und Terrasse, in Fassaden oder in das Dach integrierte Systeme. Integrierte Solaranlagen kosten zwar oft mehr als aufgeständerte Module, sehen aber schöner aus und stiften immer einen doppelten Nutzen:
- Fassade + Solarproduktion
- Dacheindeckung + Solarproduktion.
In das Dach integrierte Module werden auch Indach-Module genannt. Indach-Module sind oft noch teurer als Aufdach-Module. In denkmalgeschützten Bereichen sind sie teils vorgeschrieben. Sie kommen auch aus gestalterischen Gründen zum Einsatz. Bei Solarmodulen, die in das Dach integriert werden, müssen mehr Vorkehrungen zum Brandschutz getroffen werden.
Auf solar-ratgeber.ch thematisieren wir ausschliesslich stromerzeugende Solaranlagen.