Welche Arten von Solarstromanlagen gibt es?

Solarstromanlagen werden danach klassifiziert, wie sie an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind und wie der Strom genutzt wird. Es gibt vier Haupttypen:netzgekoppelte Systeme, netzunabhängige Systeme, Hybridsysteme und reine Gleichstromsysteme.

Alle vier nutzen im Wesentlichen die gleichen Solarmodule. Der Unterschied besteht darin, ob ein Netzanschluss vorhanden ist, ob eine Batterie vorhanden ist und ob der Strom als Wechsel- oder Gleichstrom geliefert wird. Welches für Sie das Richtige ist, hängt davon ab, ob das Stromnetz an Ihrem Standort verfügbar ist, wie der Strompreis ist und wie sehr ein Stromausfall schaden würde.
 

Hier erfolgt zunächst ein direkter Vergleich, gefolgt von einer genaueren Betrachtung der einzelnen Typen.
 

1. Netzgekoppelte Solaranlagen: Strom direkt ins Netz einspeisen

Wie es funktioniert

Tagsüber produzieren die Panels Gleichstrom. Ein netzgekoppelter Wechselrichter wandelt ihn in Wechselstrom um, der der Frequenz und Phase des Netzes entspricht. Der Strom versorgt zunächst Ihre eigenen Verbraucher und der überschüssige Strom wird an das Netz verkauft. Nachts oder an bewölkten Tagen, wenn die Module Ihren Bedarf nicht decken können, kaufen Sie Strom aus dem Netz. Es ist keine Batterie beteiligt.

Woraus es besteht

Solarmodule und Montagestruktur:Die Paneele wandeln Sonnenlicht in Strom um und die Montagestruktur legt den Neigungswinkel und den Windwiderstand fest.

Netzgekoppelter Wechselrichter:das Herzstück des Systems. Es führt ein Maximum Power Point Tracking (MPPT) durch, wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um und bietet Netzverbindungsschutz.

DC-seitiger Schutz:Gleichstromkabel, Gleichstromschalter und ein Anschlusskasten (kleine String-Systeme verzichten oft auf den Anschlusskasten).

AC-Verteilerkasten:enthält Leistungsschalter und ein Überspannungsschutzgerät.

Meter:Ein Erzeugungszähler oder Zweirichtungszähler, der zur Abrechnung des ins Netz eingespeisten Stroms dient.

Blitzschutz, Erdung und Überwachung:Diese sorgen für die Sicherheit des Systems und ermöglichen die Fernüberprüfung der Erzeugungsdaten.

Wo es passt

Es funktioniert am besten dort, wo der Stromverbrauch tagsüber hoch ist und das Netz stabil ist: selbstgebaute Häuser und Villen mit nutzbarer Dachfläche sowie Fabriken, Lagerhäuser, Supermärkte und Schulen, die tagsüber in Betrieb sind. Es weist die geringsten Investitionen und den einfachsten Aufbau auf und ist weltweit der Typ mit der größten installierten Leistung.

Beispiele und Empfehlungen

Selbstgebautes Landhaus:Bei etwa 60 bis 80 Quadratmetern Dachfläche können Sie etwa 8 bis 10 kW installieren. Wählen Sie einen einphasigen oder dreiphasigen Stringwechselrichter. Die jährliche Erzeugung hängt von der lokalen Sonneneinstrahlung ab. Schätzen Sie sie daher anhand lokaler Einstrahlungsdaten.

Fabrikgebäude:Ein großes Dach und eine hohe Tageslast eignen sich für ein 300-kW- bis 1-MW-System, das hauptsächlich für den Eigenverbrauch genutzt wird und Überschüsse ins Netz einspeist. Die Amortisationszeit ist in der Regel kürzer als bei Wohnanlagen.

Eines sollten Sie im Hinterkopf behalten

Ein netzgekoppeltes System schaltet sich automatisch ab, wenn das Netz ausfällt (Anti-Islanding-Schutz). Das bedeutet, dass ein Haus mit netzgekoppelter Anlage auch bei einem Stromausfall keinen Strom hat.
 

2. Off-Grid-Solarsysteme: Völlig unabhängig vom Netz

Wie es funktioniert

Der Strom aus den Panels lädt zunächst die Batterie auf. Wenn Lasten Strom beziehen, versorgt sie die Batterie über den Wechselrichter. Das System ist autark und hat keinen Anschluss an das öffentliche Stromnetz.

Woraus es besteht

Sonnenkollektoren und Montagestruktur

Solarladeregler:lädt die Batterie und schützt sie, normalerweise ein MPPT-Typ.

Batteriebank:Zum Einsatz kommen Lithium-Eisenphosphat-, Blei-Kohlenstoff- und Gel-Blei-Säure-Batterien. Die Batteriekapazität bestimmt, wie lange das System ohne Sonne laufen kann.

Inselnetz-Wechselrichter:wandelt den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom um. Viele Produkte vereinen Controller und Wechselrichter in einer Einheit.

Verteilungs- und Schutzausrüstung

Backup-Generator (optional):eine zusätzliche Quelle bei längerem bewölktem oder regnerischem Wetter.

Wo es passt

Orte ohne Netz oder an Orten, an denen der Anschluss an das Netz zu teuer ist: Inseln, Weideland, Außenposten an der Grenze, Berghäuser, abgelegene Forschungsstationen und Telekommunikationsbasisstationen.

Beispiele und Empfehlungen

Herders Zuhause:Bei einem täglichen Verbrauch von etwa 5 bis 8 kWh kann ein Aufbau aus etwa 3 kW Panels, etwa 10 kWh Batteriespeicher und einem 3 kW netzunabhängigen All-in-One-Gerät einen Kühlschrank, einen Fernseher und Beleuchtung betreiben. Staffeln Sie den Einsatz von Hochleistungsgeräten.

Größentipp:Dimensionieren Sie die Batterie entsprechend der Anzahl aufeinanderfolgender bewölkter Tage, die Sie abdecken möchten. Reservieren Sie in der Regel 2 bis 3 Tage, bei unzuverlässiger Sonneneinstrahlung auch länger.

Der größte Teil der Kosten eines netzunabhängigen Systems fließt in die Batterie. Die Batterielebensdauer hat einen großen Einfluss auf die Gesamtkosten. Beurteilen Sie daher nicht nur den Vorabpreis.
 

3. Hybrid-Solarsysteme: Netzgebundene Plus-Speicherung mit Netzstrom und Backup

In der Branche wird dieser Typ häufiger als a bezeichnetHybrides netzgekoppeltes/netzunabhängiges Systemoder einSolar-plus-Speicher-Hybridsystem. Es fügt einem netzgebundenen System eine Batterie hinzu, sodass es mit dem Netz interagieren und auch bei einem Ausfall selbstständig Strom liefern kann.

Wie es funktioniert

Die Tageserzeugung bedient zuerst die Lasten. Überschüssiger Strom lädt die Batterie auf, und sobald die Batterie voll ist, wird der Rest ins Netz eingespeist. Nachts beziehen die Verbraucher Strom aus der Batterie und bei niedrigem Batteriestand aus dem Netz. Wenn das Netz ausfällt, schaltet das System in den netzunabhängigen Modus und versorgt kritische Verbraucher weiterhin über seinen Backup-Port mit Strom.

Woraus es besteht

Sonnenkollektoren und Montagestruktur

Hybrid-Wechselrichter:vereint die Funktionen eines netzgekoppelten Wechselrichters und eines Batteriewechselrichters in einem Gerät. Es ist das wichtigste Gerät, das dieses System von den beiden vorherigen unterscheidet.

Energiespeicherbatterie:Wohnsysteme basieren derzeit hauptsächlich auf Lithiumeisenphosphat.

Smart Meter oder Stromwandler:misst den Haushaltsverbrauch und den Stromfluss zum und vom Netz, anhand dessen das System entscheidet, wann geladen und entladen werden soll.

Energiemanagementsystem (EMS):legt Betriebsstrategien fest, wie z. B. das Laden und Entladen entsprechend den Strompreisen der jeweiligen Nutzungsdauer.

Backup-Load-Panel:Kritische Lasten wie Kühlschrank, Beleuchtung und Netzwerkgeräte werden an den Backup-Port angeschlossen.

Wo es passt

Gebiete mit häufigen Ausfällen oder einem instabilen Netz

Orte mit einem großen Unterschied zwischen Strompreisen zu Spitzen- und Nebenzeiten, wo Sie laden können, wenn der Strom günstig ist, und entladen können, wenn er teuer ist

Benutzer, die empfindlich auf Stromausfälle reagieren: Heimbüros, Tierhaltungsbetriebe, Kühlhäuser und kleine Kliniken

Beispiele und Empfehlungen

Villa-Haushalt:8 bis 10 kW Panels mit 10 bis 20 kWh Batteriespeicher. Schließen Sie den Kühlschrank, die Beleuchtung, den Router und einige Steckdosen an den Backup-Port an. Ob schwere Lasten wie Klimaanlagen eingebunden werden können, hängt von der Notausgangsleistung des Wechselrichters ab.

Viehzuchtbetrieb:Installieren Sie ein netzgebundenes System mit Speicher, damit Lüftungs-, Heizungs- und Trinkwasseranlagen auch bei einem Ausfall weiterlaufen.

Ein Hybridsystem kostet mehr als ein netzgebundenes System. Mit dem zusätzlichen Geld werden zwei Möglichkeiten erkauft: Notstromversorgung bei Ausfällen und Preisarbitrage. Ob es sich lohnt, hängt von der Häufigkeit der Ausfälle vor Ort und Ihrem Stromtarif ab.
 

4. Reine Gleichstrom-Solarsysteme: Gleichstrom ohne Umkehrung

Wie es funktioniert

Der Gleichstrom von den Panels wird nicht in Wechselstrom umgewandelt. Es geht direkt zu Gleichstromlasten. Einige Systeme umfassen eine Batterie und einen Controller, andere haben überhaupt keine Batterie: Wenn die Sonne scheint, läuft die Last, und wenn sie nicht scheint, stoppt die Last.

Woraus es besteht

Sonnenkollektoren

DC-Controller(nur bei Systemen mit Batterie erforderlich)

Batterie(optional)

DC-Lasten:LED-Leuchten, Gleichstrom-Wasserpumpen, Gleichstrom-Lüfter, Kameras und ähnliche Geräte

Ohne Wechselrichter ist der Aufbau der einfachste der vier, und es gibt einen Umwandlungsschritt weniger, bei dem Energie verloren geht.

Wo es passt

Orte, an denen die Last selbst Gleichstrom ist, die Leistung gering ist und die Ausrüstung verteilt ist: Solarstraßenlaternen, Gartenleuchten, Solarwasserpumpen, landwirtschaftliche Bewässerung, Verkehrssignale und Überwachungsgeräte sowie kleine Kommunikationsgeräte.

Beispiele und Empfehlungen

Solarstraßenlaterne:Eine übliche Konfiguration ist ein Panel mit einigen Dutzend Watt, einer Lithiumbatterie und einem Controller. Das Licht schaltet sich nachts automatisch ein und es ist keine Verkabelung erforderlich.

Solarwasserpumpe:Die Panels treiben direkt eine Gleichstrompumpe an. Je stärker die Sonneneinstrahlung tagsüber ist, desto mehr Wasser wird zur späteren Verwendung in einen Speichertank gepumpt. Sie können die Batterie weglassen und erhebliche Kosten sparen.

Seine Grenzen sind klar. Es kann normale Haushalts-Wechselstromgeräte nicht direkt mit Strom versorgen und die Leistungsstufe darf nicht sehr hoch sein.

5. Wie man zwischen den vier Systemen wählt

Gehen Sie diese Fragen der Reihe nach durch:

Gibt es ein Raster?Wenn nicht, wählen Sie netzunabhängig oder reinen Gleichstrom. Wenn ja, fahren Sie mit der nächsten Frage fort.

Wie sehr würde ein Ausfall schaden?Wenn viel, wählen Sie ein Hybridsystem. Wenn nicht viel, wählen Sie netzgebunden.

Handelt es sich bei Ihren Verbrauchern um Wechselstromgeräte oder um Gleichstromgeräte?Wenn Sie nur Gleichstromlasten wie Straßenlaternen oder Pumpen mit Strom versorgen müssen, reicht reiner Gleichstrom aus.

Wie hoch ist Ihr Budget?Bei gleicher Solarleistung ist die netzgebundene Anlage am günstigsten. Hybrid- und Off-Grid-Systeme erhöhen die Kosten für Batterien.

FAQ

F: Warum funktioniert ein netzgekoppeltes System während eines Stromausfalls nicht?Weil der Wechselrichter über einen Anti-Islanding-Schutz verfügt. Wenn das System weiterhin Strom in ein unterbrochenes Netz einspeisen würde, würde es die Mitarbeiter der Versorgungsbetriebe gefährden, die Reparaturen durchführen, und muss daher automatisch abgeschaltet werden. Wenn Sie bei Ausfällen Strom benötigen, wählen Sie ein Hybridsystem.

F: Kann ein Inselnetzsystem später in ein Hybridsystem umgewandelt werden?Ja, aber es hängt von der vorhandenen Ausrüstung ab. Wenn in der ursprünglichen Anlage ein Inselnetz-Wechselrichter zum Einsatz kam, muss dieser in der Regel durch einen Hybrid-Wechselrichter ersetzt werden. Die Paneele und die Montagekonstruktion können grundsätzlich wiederverwendet werden.

F: Ist ein reines Gleichstromsystem energieeffizienter als ein Wechselstromsystem?Es geht weniger Energie verloren, da es keinen Umkehrschritt gibt, allerdings nur, wenn die Last bereits ein Gleichstromgerät ist. Der Kauf von Gleichstromgeräten, nur um Umwandlungsverluste zu vermeiden, kostet in der Regel mehr, als er spart.

F: Welcher Typ bietet den besten Wert für ein Haus?Wenn das Netz stabil ist und jemand zu Hause ist und tagsüber Strom verbraucht, ist die Netzanbindung der beste Wert. Wenn es häufig zu Ausfällen kommt oder die Lücke zwischen Spitzen- und Nebenzeitenpreisen groß ist, sollten Sie ein Hybridsystem in Betracht ziehen. Die Amortisation hängt von den örtlichen Strompreisen, Anreizrichtlinien und Ihrem tatsächlichen Verbrauch ab. Bitten Sie daher einen qualifizierten örtlichen Installateur um einen Kostenvoranschlag.