Die Auswahl der für unsere Bedürfnisse geeigneten Module bestimmt, dass die Photovoltaikanlage den Strombedarf unseres Haushalts deckt. Bei der Planung einer Photovoltaik-Heimanlage müssen wir nicht nur die Qualität und den Preis der Paneele, sondern auch andere Komponenten des gesamten Systems berücksichtigen.
Die Planung einer Photovoltaikanlage bereits bei der Hausplanung kann zur Kostenoptimierung beitragen. Warum? Da das Projekt maßgeschneidert ist, müssen keine Eingriffe in die bestehende Infrastruktur vorgenommen werden, z.B. durch Aufbohrung der Gebäudewände.
Typen und Parameter von PV-Modulen
Photovoltaikzellen werden in Zellen der ersten Generation – monokristallin und polykristallin – und derzeit sehr selten verwendete Zellen der zweiten Generation – amorphe Zellen – unterteilt.
• Monokristalline Module bestehen aus einem monolithischen Siliziumkristall. Der Prozess der Herstellung einer einzelnen Zelle aus geschmolzenem Silizium dauert etwa 48 Stunden. Der Kristall nimmt schließlich die Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von ca. 30 cm an und wird dann in kreisförmige Platten mit einer Dicke von 2-3 mm geschnitten. Um Materialverschwendung zu vermeiden, werden aus den Platten keine Quadrate geschnitten, sondern Achtecke. Der Wirkungsgrad monokristalliner Module liegt zwischen 15 und über 20%. Monokristalline Module in der Full Black-Version haben eine dunkle, einheitliche Farbe. Die Zellen zeichnen sich durch hohe Haltbarkeit und Witterungsbeständigkeit aus, wodurch ihre Effizienz auch nach 30 Jahren noch hoch ist.
• Polykristalline Module bestehen aus vielen Siliziumkristallen. Die Zellen werden in einem quaderförmigen Bottich kristallisiert und dann in dünne quadratische Platten geschnitten. Ihr Wirkungsgrad liegt zwischen 14 und 18%. Sie haben eine blau schimmernde Farbe, weshalb sie oft mit Sonnenkollektoren verwechselt werden. Sie zeichnen sich vor allem durch einen geringeren Leistungsabfall bei steigender Temperatur im Vergleich zu monokristallinen Modulen aus.
• Amorphe Module sind leicht, flexibel und billig, aber ihre Lebensdauer beträgt nur etwa 10 Jahre. Sie haben auch einen Wirkungsgrad von nur 6-10%.
Am effizientesten sind monokristalline Module, die zusätzlich gute elektrische Parameter und eine hohe Haltbarkeit aufweisen. Beim Vergleich der Preise von Photovoltaikzellen sollten wir auf folgende Punkte achten: Nennleistung, ausgedrückt in der Einheit Wp (Watt Peak), Preis für ein einzelnes PV-Modul, Ertragsgarantie.
Angaben zur Energiebereitstellung von Photovoltaikmodulen basieren auf statistischen Daten zur Sonneneinstrahlung, sodass Sie mit Abweichungen zwischen den Herstellerangaben und der Realität rechnen müssen.
Es kann davon ausgegangen werden, dass der garantierte Wirkungsgrad moderner Module der ersten Generation nach 25 Jahren Nutzung über 80% der Ausgangsleistung liegt.
Andere Elemente der Photovoltaikanlage
PV-Zellen sind die teuersten Elemente jeder Installation, aber bei der Planung einer Photovoltaikanlage für unser Haus müssen wir auch den Preis anderer Elemente berücksichtigen. Geräte machen in der Regel rund 80% der Gesamtkosten einer PV-Anlage aus. Wenn wir davon ausgehen, dass die Kosten für die Paneele allein 45% betragen, sind der Rest: der Wechselrichter (20%) und die Unterkonstruktion mit Zubehör (15%).
Die Montage (Arbeitszeit von Fachkräften mit Höhenqualifikation) beträgt weitere 10%. Die Arbeit eines Elektrikers (Verbinden des Wechselrichters mit den Modulen, Erstellen der entsprechenden Dokumentation und des Schaltplans) beträgt ebenfalls 10% der Kosten.
Wovon hängt die Effizienz von PV-Modulen noch ab?
Neben der Zelltechnologie, den Eigenschaften und der Struktur des zu ihrer Herstellung verwendeten Materials hängt die Effizienz von Photovoltaikmodulen auch ab von:
• Eigenschaften optischer Antireflexbeschichtungen und Zellschutzmaterialien
• Qualität der Verbindungen zwischen Zellen
• Wetterbedingungen (Sonnenschein)
• Neigungswinkel der Anlage/des Daches auf dem es montiert ist)
• der Sauberkeitsgrad der Paneele – Staub, Pollen, Vogelkot, herabfallende Blätter können die empfindliche Oberfläche der Zellen verschmutzen und eine Leistungsminderung um 2-3% verursachen
Wie viele Photovoltaikmodule für ein Haus?
Das grundlegende Kriterium für die Abschätzung der richtigen Größe einer Photovoltaikanlage ist die angestrebte Höhe der jährlichen Stromrechnung – nicht die Dachgröße oder die Anzahl der Familienmitglieder.
Ein mittelgroßes Panel hat die Maße 170 cm x 110 cm (ca. 1,87 m2) und erzeugt ca. 400 Watt Leistung. Wenn Sie berechnen möchten, wie viele PV-Module auf Ihr Hausdach passen, gehen Sie folgendermaßen vor:
1. Teilen Sie die verfügbare Fläche in m2 durch die Fläche eines Moduls: 1,87 m2. Angenommen, Sie haben 30 m2 Dach zur Verfügung: 30 m2 / 1,87 m2 = ca. 16 Paneele passen auf Ihr Dach (wir müssen uns auf jeder Seite ca. 30 cm vom Dachrand entfernen)
2. Jedes Modul erzeugt 400 Watt, aber die Leistung der Anlage wird in Kilowatt (kW) gemessen, also muss die Leistung durch 1000 geteilt werden, was 400 / 1000 = 0,400 kW pro Modul ist.
3. Multiplizieren Sie die berechneten 16 Module mit 0,400 kW Modulleistung: 16 x 0,400 = 6,4 kWp
Die Festlegung, wie viele Module Sie auf dem Dach installieren können und welche Nennleistung eine solche Anlage erreichen wird, sowie Informationen über die angestrebte Höhe der jährlichen Stromrechnung helfen Ihnen bei der Entscheidung, wie viele Photovoltaikmodule Sie tatsächlich benötigen, und damit für die Kostenschätzung der geplante Einbau.