Photovoltaik

Funktionsweise
Die PV-Anlage wandelt Sonnenenergie in elektrischen Strom um. Das Geländer des Carports besteht aus Solarmodulen.

Akku
Der Stromspeicher verbessert die Eigennutzung. Ansonsten
könnte der eigenen Strom nur tagsüber verwendet werden, siehe Kapitel Speicherung.

Technische Daten:
7 Module der Marke Luxor
Bifazial Glas / Glas (beidseitig aktiv)
Pro Modul: 335 W
Gesamt 2.345 kW
7 Modulwechselrichter von Enphase
3 Module Richtung Süden für den optimalen Winterertrag
4 Module Richtung Ost-West
Jahresertrag ca. 1’700 kWh

A: Weitere Informationen

Ein Geländer als Stromlieferant

Das Holzgeländer auf dem Carport war in die Jahre gekommen. Einzelne Teile waren morsch. Daher kam der Gedanke: Warum nicht das Holz durch Solarmodule ersetzen? Ein Geländer mit Solarmodulen liefert Strom. Um die Kosten tief zu halten, sollten die bestehenden Tragstrukturen so weit wie möglich genutzt werden. Zudem müssen die Vorschriften bezüglich Absturzsicherung erfüllt werden – und schön soll es auch noch aussehen. Weil das Geländer auf beiden Seiten von der Sonne beschienen wird, fiel die Wahl auf bifaziale Module. Diese sind auf beiden Seiten lichtempfindlich. Mit dem Hersteller Luxor konnte ein europäischer Produzent berücksichtigt werden.

Senkrecht gegen Süden montierte Solarmodule bringen in den Wintermonaten den höchsten Ertrag. Weil der Energiebedarf im Winter am höchsten ist, wurden sie besonders sorgfältig zur Sonne ausgerichtet. Und weil ein paar Grad Neigungswinkel den Ertrag verbessern, wurden sie leicht schräg gestellt.

Der Grundriss des Carports führt dazu, dass drei Module Richtung Süden Platz finden und vier Module nach Ost-West schauen. Wenn das Auto auf dem Parkplatz steht, wandert sein Schatten über die Solarmodule. Ein beschattetes Solarmodul liefert weniger Leistung. Darum verfügt jedes Solarmodul über einen einzelnen kleinen Wechselrichter.  Die Firma Enphase ist auf diese Modulwechselrichter spezialisiert. So bringt jedes Modul den maximalen Ertrag und die Energie wird direkt zum Wechselspannungseingang des Akkus geführt. Auf dem integrierten Überwachungstool von Enphase kann der Ertrag von jedem Modul einzeln abgefragt werden. Diese Technik wird häufig bei Balkonanlagen eingesetzt.

Historisches Solarmodul Siemens M48

Dieses historische Schätzchen wurde 1983 auf dem Dach der Zwinglipasshütte des SAC-Toggenburg montiert. Das Panel mit einer Leistung von 48 Watt kostete damals 2000 Franken. Umgerechnet waren das 42 Fr. pro Watt. Heute kostet ein Watt bei einem Standartmodule noch etwa 50 Rappen.

Die Messung 2022 hat ergeben, dass die Leistung nach 39 Jahren um weniger als 5% nachgelassen hat. Optisch und leistungsmässig ist das Modul noch fast wie neu. Es kann nochmals 40 Jahre lang Licht in Strom umwandeln und wäre dann 80 Jahre alt. Die Qualität und Langlebigkeit sind erstaunlich.

Um nicht einfach als Museumsstück ein trauriges Dasein zu fristen, liefert das historische Modul den Strom für eine kleine Inselanlage mit Laderegler und Batterie. Diese versorgt über einen Bewegungsmelder die Aussenbeleuchtung mit Strom.

B: Hintergrund

Bifaziale Solarmodule

Solarmodule sind in der Regel nur auf der Oberseite lichtempfindlich. Bifaziale Solarmodule sind auf der Vorder- und Rückseite lichtempfindlich. Die Solarzellen sind zwischen zwei Gläsern laminiert. Sie bringen auch Ertrag, wenn die Sonne auf die Rückseite scheint. Das ist optimal bei einem Geländer, das auf beiden Seiten von der Sonne beschienen wird.

Wenn die Glasfläche durchscheinender sein soll, können die Abstände zwischen den Solarzellen erhöht werden. In der Architektur lassen sich interessante Pergoladächer verwirklichen, die mit einem faszinierenden Schattenspiel bezaubern.

Solarproduktion weltweit

Solarzellen sind für die Energiewende ein entscheidender Faktor. Sie können auf jedes Dach und in jede Fassade eingebaut werden. Sie können Batterien laden, die Haushaltgeräte und das Licht im Haus mit Strom versorgen oder ins öffentliche Stromnetz einspeisen. Die Produktion steigt von Jahr zu Jahr. 2023 wurden weltweit Solarzellen mit einer Leistung von 400 GW hergestellt.

Um sich diese Zahl vorzustellen: Wenn die Sonne gleichzeitig auf all diese Solarzellen scheinen würde, würden sie die Energie von 400 Atomkraftwerken generieren (AKW Gösgen 1000 MW).

Die meisten Solarzellen bestehen aus Silizium. Das ist das chemische Element, das als Quarz am häufigsten in der Erdkruste vorkommt, zum Beispiel als Sand oder Stein.

C: Aufgabe

Ein Quadratmeter Solarmodul gewinnt bei uns in der Schweiz im Jahr etwa 200 kWh Strom. Wenn eine Familie im Jahr 4000 kWh Strom verbraucht, wie viele Quadratmeter Solaranlage benötigt die Familie, wenn sie einen Jahresbedarf mit Solarenergie gewinnen will? Geht das überhaupt, wenn das Dach 100 m2 hat?

Lösung:

1m² liefert 200kWh, das heisst 100m² liefern 20’000kWh, was dem fünffachen des Bedarfs entspricht. Das heisst, 20m² Dachfläche würden bereits ausreichen

D: Werkidee

Folgt in Kürze