9,99 €
Mehr erfahren.
Suchen Sie eine einfache und verständliche Einführung in die Grundlagen der Photovoltaik für Einsteiger? Möchten Sie sich einfach und schnell unabhängig vom Stromnetz und den Strompreisen machen? Interessieren Sie sich für die Planung und Installation einer Selbstbau Photovoltaikanlage, um autark Strom zu erzeugen? Möchten Sie all das und noch mehr aus professioneller Hand (von einem Ingenieur) erlernen?
Dann sind Sie mit diesem Buch bestens beraten, egal ob Sie ein Buch zur Planung einer Photovoltaik-Inselanlage (netzunabhängig / off-grid), einer Komplettanlage oder einer netzgebundenen Anlage (on-grid) suchen, oder sich für die Kombination von Photovoltaik und Batteriespeicher interessieren! Auch wenn Sie sich nur einen Überblick verschaffen möchten, sich also rein aus Informationszwecken für das Thema interessieren, ist dieses Buch geeignet. Denn in diesem Buch werden Sie alle diese Themen leicht erklärt wiederfinden!
Als Ingenieur (M.Eng.) möchte ich Ihnen in diesem Buch Schritt für Schritt und im Detail erklären, wie Sie eine Photovoltaikanlage (ugs. Solaranlage) sowohl zur Einspeisung von Strom ins Stromnetz als auch für den Eigenverbrauch für Ihr Eigenheim, Gartenhaus, Tiny House, Wohnmobil, Garage, Werkstatt, Auto, Camping, …, schnell und einfach planen und installieren. Dazu unterscheiden wir in diesem Buch zwischen netzgekoppelten (on-grid) und netzunabhängigen (off-grid) Solaranlagen. Anhand von zwei praktischen Schritt-für-Schritt Beispielen (PV-Anlage für ein Tiny House und PV-Anlage für ein Einfamilienhaus) lernen Sie in diesem Buch nicht nur die Theorie, sondern auch, wie Sie selbst eine Photovoltaikanlage planen, bauen und installieren können.
Was bedeutet Wp? Was ist der Unterschied zwischen mono- und polykristallinen PV-Modulen? Wozu benötigt man einen Wechselrichter oder einen PWM- bzw. MPP-Laderegler und wie schließt man diese Komponenten an? Wie kann die PV-Anlage mit einem Batteriespeicher ergänzt werden? All diese Fragen und noch viele weitere Themen werden in diesem Buch Schritt für Schritt und im Detail erklärt. Dieses Buch ist sehr praxisorientiert, d. h. wir werden mit vielen Bildern und umsetzbaren Anleitungen arbeiten. Die theoretischen Grundlagen kommen dabei aber nicht zu kurz, Sie werden vor allem auf den ersten Seiten des Buches die wichtigsten elektrotechnischen Grundlagen zum Thema Photovoltaik kennenlernen. Neben diesen Grundlagen werden Ihnen auch spezielle Begriffe und Kennzahlen für Photovoltaikmodule (z. B. MPP, Nennleistung, Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom …) erklärt. Außerdem werden die Parallelschaltung und Reihenschaltung von PV-Modulen und Batteriespeicher und deren Auswirkung auf Strom und Spannung erläutert. Natürlich werfen wir auch einen Blick auf die Montagemöglichkeiten von PV-Modulen auf dem Dach.
So enthält dieses handliche Buch alles, was Sie wissen müssen, um Ihre eigene Fotovoltaik- oder Solaranlage planen und installieren zu können.
Die Vorteile dieses Buches auf einen Blick:
- Schritt-für-Schritt-Erklärungen zum Aufbau einer Fotovoltaikanlage und deren Komponenten unter Anleitung eines Ingenieurs (Master of Engineering).
- Praxisnahes Lernen anhand von tollen Beispielprojekten – Schritt-für-Schritt-Anleitungen.
- Sowohl die elektrotechnischen Grundlagen als auch die konkrete Planung verstehen.
- Einen einfachen, unkomplizierten & schnellen Einstieg in das Thema Photovoltaik finden.
- Einfache und nachvollziehbare Erklärungen auch für Laien oder zu reinen Informationszwecken.
Alles Wichtige schnell erlernen! Kompakt und auf den Punkt gebracht auf ca. 120 Seiten.
AM BESTEN GLEICH EINEN BLICK INS BUCH WERFEN UND IHR EXEMPLAR BESTELLEN!
Das E-Book können Sie in Legimi-Apps oder einer beliebigen App lesen, die das folgende Format unterstützen:
Seitenzahl: 89
Ähnliche
Inhaltsverzeichnis
Rechtliche Angaben
Vorwort
1 Einführung
2 Grundlagen der Elektrotechnik und Photovoltaik
2.1 Grundbegriffe der Elektrotechnik
2.1.1 Die elektrische Ladung
2.1.2 Die elektrische Spannung
2.1.3 Der Strom
2.1.4 Die elektrische Leistung
2.1.5 Der Gleichstrom (DC):
2.1.6 Der Wechselstrom (AC):
2.1.7 Spannungsmessung und Strommessung mittels Multimeter
2.1.8 Reihenschaltung und Parallelschaltung
2.2 Grundlagen zu Halbleitern
2.3 Grundlagen zur Photovoltaik
2.4 Aufbau einer PV-Anlage, eines PV-Moduls und einer PV-Zelle
3 Eine kleine Geschichte der Photovoltaik-Entwicklung
3.1 Die unterschiedlichen Arten von PV-Modulen
3.1.1 Monokristalline PV-Module
3.1.2 Polykristalline PV-Module
3.1.3 Dünnschicht-Solarmodule
3.2 Wichtige Kennzahlen im Zusammenhang mit PV-Modulen
4 PV-Systeme und deren Komponenten
4.1 "On-grid" vs. "Off-grid" Systeme
4.1.1 DC-gekoppelter Stromspeicher
4.1.2 AC-gekoppelter Stromspeicher
4.2 Die Komponenten eines PV-Systems im Detail
4.2.1 Photovoltaik-Module & Solarkabel (1)
4.2.2 Modul-Anschlusskasten mit DC-Überspannungsschutz (2)
4.2.3 DC-AC-Wechselrichter (3)
4.2.4 Solarstromzähler (4)
4.2.5 AC-Überspannungsschutz (5)
4.2.6 Hauptverteilung (Stromkasten) mit Stromzähler (6)
4.2.7 Hausanschluss zum öffentlichen Stromnetz (7)
4.2.8 Potentialausgleich (Erdung) (8)
4.2.9 Verbraucher (9)
4.2.10 Stromspeicher (optional) (10)
4.2.11 Laderegler (nur bei Stromspeicher) (11)
4.2.12 Wechselrichter/ Gleichrichter bzw. Spannungswandler für Batteriespeicher (AC-DC-Wandler bzw. DC-DC-Wandler) (12)
4.3 Montage der Anlage
4.3.1 Satteldach-Montage
4.3.2 Flachdach-Montage
4.4 Abnahme und Inbetriebnahme
4.5 Sonderform: Mini-PV-Anlagen bzw. Balkonkraftwerke
5 Praxisbeispiel: Inselanlage für Wohnmobil oder Tiny House
5.1 Planung, Bauteilauswahl und Anschluss der PV-Inselanlage
5.1.1 Schritt 1: Abschätzen des Stromverbrauchs
5.1.2 Schritt 2: Die Systemspannung planen
5.1.3 Schritt 3: Die Größe des Batteriespeichers berechnen
5.1.4 Schritt 4: Größe und Anzahl der PV-Module bestimmen
5.1.5 Schritt 5: Laderegler
5.1.6 Schritt 6: Wechselrichter
5.1.7 Schritt 7: Verschaltung bzw. Aufbau der Anlage
6 Planung einer Photovoltaikanlage für das Eigenheim
6.1 Schritt 1: Installationsort bzw. Dachfläche prüfen
6.2 Schritt 2: Bestrahlungsstärke prüfen
6.3 Schritt 3: Stromverbrauch bzw. anzuschließende Last prüfen
6.4 Schritt 4: Detailplanung
Schlusswort
Impressum des Autors / Herausgebers
Rechtliche Angaben
© 2023
Autor und Herausgeber: M.Eng. Johannes Wild
A94689H39927F
E-Mail: [email protected]
Das vollständige Impressum des Buches ist auf den letzten Seiten zu finden!
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt
Das Werk, einschließlich seiner Teile, ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Autors unzulässig. Dies gilt insbesondere für die elektronische oder sonstige Vervielfältigung, Übersetzung, Verbreitung und öffentliche Zugänglichmachung. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Autors reproduziert, verarbeitet oder verbreitet werden!
Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen und Gewissen zusammengestellt und sorgfältig geprüft. Der Verlag und der Autor übernehmen jedoch keine Gewähr für die Aktualität, Korrektheit, Vollständigkeit und Qualität der bereitgestellten Informationen. Dieses Buch dient nur zu Bildungszwecken und stellt keine Handlungsempfehlung dar. Die Benutzung dieses Buches und die Umsetzung der darin enthaltenen Informationen erfolgt ausdrücklich auf eigenes Risiko. Insbesondere wird keine Garantie oder Haftung für Schäden materieller oder immaterieller Art seitens des Autors und Herausgebers für die Benutzung oder Nichtbenutzung von Informationen dieses Buches gegeben. Dieses Buch erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Fehlerfreiheit. Rechts- und Schadenersatzansprüche sind ausgeschlossen. Für die Inhalte von den in diesem Buch abgedruckten Internetseiten sind ausschließlich die Betreiber der jeweiligen Internetseiten verantwortlich. Der Verlag und der Autor haben keinen Einfluss auf Gestaltung und Inhalte fremder Internetseiten. Verlag und Autor distanzieren sich daher von allen fremden Inhalten. Zum Zeitpunkt der Verwendung waren keinerlei illegalen Inhalte auf den Webseiten vorhanden. Die in diesem Buch zitierten Marken und Gebrauchsnamen bleiben im alleinigen Besitz des jeweiligen Urhebers bzw. Rechteinhabers.
Achtung: Strom, besonders Wechselstrom und hohe Stromstärken, sind lebensgefährlich. Lassen Sie praktische Arbeiten nur von fachlich dafür ausgebildeten Personen ausführen. Bei Nachahmung der Inhalte dieses Buches wird keine Haftung übernommen.
Vorwort
Herzlichen Dank, dass Sie sich für dieses Buch entschieden haben!
Suchen Sie eine einfache und verständliche Einführung in die Grundlagen der Photovoltaik mit Praxisbeispielen und umsetzbaren Anleitungen sowohl für netzgebundene (on-grid) als auch netzunabhängige (off-grid) PV-Anlagen? Dann sind Sie mit diesem Buch bestens beraten!
Als Ingenieur (M.Eng.) möchte ich Ihnen in diesem Buch Schritt für Schritt und im Detail erklären, wie Sie eine Photovoltaikanlage sowohl zur Einspeisung von Strom ins Stromnetz als auch für den Eigenverbrauch für Ihr Haus, Gartenhaus, Tiny House, Wohnmobil, Garage, Werkstatt, Auto, Camping, …, schnell und einfach planen und installieren. Dazu unterscheiden wir in diesem Buch off-grid und on-grid – also netzgebundene und netzunabhängige – Solaranlagen. Anhand von zwei praktischen Schritt-für-Schritt Beispielen (PV-Anlage für Tiny House und PV-Anlage für Eigenheim) lernen Sie in diesem Buch nicht nur die Theorie, sondern auch, wie Sie eine Solaranlage bzw. PV-Anlage planen, selbst bauen und installieren können.
Was bedeutet Wp? Was ist der Unterschied zwischen monokristallinen und polykristallinen PV-Modulen? Wozu benötigt man einen Wechselrichter oder einen PWM bzw. MPP-Laderegler und wie schließt man diese Bauteile an? Wie kann man einen Batteriespeicher zur PV-Anlage hinzufügen? Alle diese Fragen und noch viele weitere Themen werden in diesem Buch Schritt für Schritt und im Detail erklärt. Vor allem auf den ersten Seiten dieses Buches werden die wichtigsten elektrotechnischen Grundlagen zum Thema Photovoltaik erläutert. Neben diesen Grundlagen werden Ihnen in späteren Kapiteln auch spezielle Begriffe bzw. Kennzahlen für Photovoltaikmodule (z. B.: MPP, Nennleistung, Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom…) erklärt. Außerdem werden die Parallelschaltung und Reihenschaltung von PV-Modulen und Batteriespeicher und deren Auswirkung auf Strom und Spannung und noch vieles mehr erläutert. Los geht's!
1 Einführung
Photovoltaik (auch Fotovoltaik) kann als der Prozess der Umwandlung von Sonnenlicht in nutzbare Elektrizität verstanden werden. Diese Art der Stromerzeugung hat – neben anderen erneuerbaren Energien, z. B. der Windkraft und der Wasserkraft – aufgrund der umweltfreundlichen Technologie in den letzten Jahren ein starkes Wachstum erfahren. Die Stromerzeugung aus Sonnenlicht mithilfe von photovoltaischen Zellen (ugs.: Solarzellen) kann sowohl netzunabhängig als auch netzgebunden sein. Was diese beiden Begriffe bedeuten, werden wir im späteren Verlauf noch erfahren. Photovoltaische Zellen werden umgangssprachlich häufig als Solarzellen und eine Photovoltaikanlage häufig als Solaranlage bezeichnet. Dieser Überbegriff findet aber auch Verwendung für Solarzellen, die zur Warmwasseraufbereitung dienen (Solarthermie). Zwischen diesen beiden Systemen (Photovoltaik und Solarthermie) gibt es jedoch einen klaren und signifikanten Unterschied sowohl in der Bauart als auch in der Funktionsweise. Es sind vielmehr komplett unterschiedliche Systeme (es sei denn, man nutzt eine Photovoltaikanlage in Kombination mit einem Heizstab für eine Wassererwärmung). Die einzige Gemeinsamkeit ist lediglich, dass beide Systeme die Strahlungsenergie der Sonne nutzen. Photovoltaik nutzt diese Energie zur Erzeugung von Strom und Solarthermie zur Erwärmung von Wasser.
Das Leistungsverhältnis ist hier einer der wichtigsten Qualitätsfaktoren, um die Leistung einer Photovoltaikanlage zu beurteilen. Dieses sogenannte „Performance Ratio“ ist im Grunde genommen das Verhältnis zwischen dem möglichen Ertrag (Soll) der installierten Leistung einer PV-Anlage und dem tatsächlichen Ertrag (Ist). Dazu aber später noch mehr.
Die Module einer PV-Anlage sind meistens (in einem bestimmten Winkel) fest fixiert. Mittlerweile gibt es aber auch neue Technologien, die es ermöglichen, die PV-Anlage dem Sonnenverlauf nachzuführen, um stets effizient ausgerichtet zu sein. Fest fixierte Anlagen werden normalerweise in einem Winkel installiert, der die maximale Stromerzeugung ermöglicht. Der Neigungswinkel der Solarmodule hängt vom Standort der Photovoltaikanlage ab. Wenn sich die Photovoltaikanlage z. B. auf der Südhalbkugel (also südlich des Äquators: z. B. Südafrika, Australien, Argentinien) befindet, kann eine Ausrichtung nach Norden geeignet sein. Denn auf der Südhalbkugel – südlich des südlichsten Wendekreises – steht die Sonne tagsüber (mittags) im Norden, anstatt, wie in Europa oder den USA, im Süden. Europa, Kanada, USA und Mexiko liegen auf der Nordhalbkugel, hier eignet sich eine nach Süden ausgerichtete PV-Anlage (im Normalfall).
Bei PV-Anlagen mit Nachführung (flexible Ausrichtung) wird ein spezieller Algorithmus verwendet, um die PV-Module entlang des Sonnenverlaufs zu bewegen. In diesem Fall sind die PV-Module morgens normalerweise nach Osten ausgerichtet (Sonnenaufgang) und bewegen sich von Osten nach Westen (Sonnenverlauf). Auf diese Weise sind die PV-Module den ganzen Tag über optimal zur Sonne hin ausgerichtet. Das trägt zu einer höheren Stromerzeugung bei. Darüber hinaus werden auch neue Technologien im Bereich der Module selbst eingesetzt, um den Wirkungsgrad einer Anlage zu verbessern und damit die Stromerzeugung zu steigern. Hier kann man z. B. bifaziale Solarmodule erwähnen. Die Besonderheit bei diesen Modulen liegt darin, dass diese zur Stromerzeugung nicht nur auf einer Seite mit Sonnenlicht bestrahlt werden können, sondern auf beiden Seiten des Moduls Strom erzeugen können. So können in einer bestimmten Anordnung, z. B. auch die Sonnenstrahlen, die an der Zelle vorbei auf den Boden scheinen, auf die Rückseite der PV-Paneele zurückgeworfen werden und so ebenfalls zur Stromerzeugung genutzt werden.
Seit Beginn des 19. Jahrhunderts wird der größte Teil der weltweiten Energie mit Hilfe von fossilen Brennstoffen und Kernenergie erzeugt. Aufgrund der schwindenden Ressourcen fossiler Brennstoffe und ihrer schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt ist es von enormer Bedeutung, eine Energiewende mithilfe von alternativen Quellen für die Energieerzeugung voranzutreiben. Im Zuge des weiter steigenden Energiebedarfs bei einem gleichzeitig angespannten Energiemarkt wird die Solarenergie als eine der wichtigsten Arten zur nachhaltigen Stromerzeugung gesehen. Für jede Nation und sogar für jeden Haushalt ist eine saubere und billige Energiequelle für die Produktion (Konsumgüter) und Versorgung (E-Herd, Kühlschrank, …) unabdingbar. Dieses Buch soll dabei helfen, dass wir als Einzelne nicht erst auf die politische Energiewende warten müssen, sondern diese aktiv mitgestalten können, indem wir unseren eigenen Energiebedarf mithilfe der Sonne decken können. Wir beginnen dafür im Folgenden zuerst mit den wichtigsten elektrotechnischen Grundlagen für das Thema Photovoltaik. Im späteren Verlauf werfen wir dann sowohl einen Blick auf die verschiedenen Arten von PV-Modulen, die Montage von PV-Modulen, den Aufbau einer on-grid bzw. off-grid PV-Anlage, mit oder ohne Batteriespeicher, alle notwendigen Komponenten, als auch auf die konkrete Zusammenstellung von Bauteilen für die Planung einer eigenen Solaranlage. Zwei praktische Beispiele runden den Inhalt des Buches in den letzten Kapiteln ab.
2 Grundlagen der Elektrotechnik und Photovoltaik
2.1 Grundbegriffe der Elektrotechnik
In diesem Kapitel werden wir einige elektrotechnische Grundlagen-Begriffe besprechen, die für das Verständnis der Funktionsweise von Photovoltaikanlagen und deren Berechnung wichtig sind. Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei nur um eine kurze Einführung in die Elektrotechnik handeln kann. Falls Sie noch kein Wissen auf diesem Gebiet haben, sollten Sie sich zuvor mit einem Elektrotechnik-Fachbuch auseinandersetzen.
