M

Modul

Monokristalline Siliziumsolarzelle

Das Ausgangsmaterial für monokristalline Siliziumsolarzellen stellt ein aus einer Siliziumschmelze gezogener Einkristall dar. Die von diesem zylinderförmigen Einkristall heruntergesägten Siliziumscheiben werden dann im Zellherstellungsprozess zu monokristallinen Siliziumsolarzellen weiterverarbeitet. Im Vergleich zur multikristallinen Zelle ist die Herstellung einer monokristallinen Siliziumsolarzelle etwas energieintensiver und aufwändiger. Die Wirkungsgrade monokristalliner Siliziumsolarzellen liegen allerdings mit 17 bis 21% im Mittel etwas höher als die von multikristallinen Siliziumsolarzellen.

Montagesystem

System zur Befestigung von Solarmodulen auf Dächern, Fassaden oder Freiflächen.

MPP

MPP (engl.: maximum power point) ist der Arbeitspunkt der maximalen Leistung einer Solarzelle, eines Solarmoduls oder eines Solargenerators. Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den Solargenerator immer in seinem optimalen Arbeitspunkt (MPP) zu betreiben, um damit die maximal mögliche Leistung zu entnehmen. Da sich der MPP eines Solargenerators bei wechselnden Einstrahlungsbedingungen und Temperaturen ändert, muss der Wechselrichter schnell und genau die Veränderungen des MPP nachregeln.

MPP-Tracker

Damit ein Solargenerator immer am Maximum Power Point (MPP) arbeitet und damit den besten möglichen Stromertrag liefert, regelt ein sogenannter MPP-Tracker eines Wechselrichters die Spannung auf den benötigten Wert. Ein MPP-Tracker gehört heute bei Photovoltaikanlagen zur Ausstattung eines Wechselrichters.

Multikristalline Siliziumsolarzelle

Das Ausgangsmaterial für multikristalline Siliziumsolarzellen – häufig auch nicht ganz zutreffend polykristalline Siliziumsolarzellen genannt – ist in Blöcke gegossenes Solarsilizium. Es entstehen relativ große Kristalle mit sichtbaren Korngrenzen. Aus den Blöcken werden zunächst Quader und von diesen Quadern dann die einzelnen Siliziumscheiben herausgesägt und dann im Zellherstellungsprozess zu multikristallinen Siliziumsolarzellen weiterverarbeitet. Der Wirkungsgrad einer multikristallinen Siliziumsolarzelle ist mit 15 bis 18% meist etwas geringer als der Wirkungsgrad monokristalliner Siliziumsolarzellen. Das Herstellungsverfahren ist aber kostengünstiger und weniger energieintensiv.


N

Nachführung

Mit Hilfe einer Nachführanlage wird der Solargenerator im Tagesverlauf gedreht und folgt so dem Stand der Sonne bzw. dem Helligkeitsmaximum. Die Solarmodule stehen bei einer zweiachsigen Nachführung immer optimal zur Sonne. Der Ertrag der Anlage kann so in Deutschland um etwa 30% gegenüber einer starr montierten Photovoltaikanlage erhöht werden. Die Nachführung kann sowohl einachsig als auch zweiachsig erfolgen. Nachführanlagen eignen sich insbesondere für Freiflächenanlagen.

Netzbetreiber

Der Netzbetreiber ist das Unternehmen für den Betrieb und Unterhalt des öffentlichen Stromnetzes vor Ort. Das können örtliche Stadtwerke oder ein überregionales Energieversorgungsunternehmen (EVU) sein. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz verpflichtet den Netzbetreiber, den von der PV-Anlage erzeugten Strom vorrangig abzunehmen und zu vergüten.

Netzeinspeisung

Wird der von der Photovoltaikanlage produzierte Strom ganz oder teilweise in das lokale Stromnetz geleitet, so spricht man von Netzeinspeisung oder Netzkopplung.

Netzgekoppelte Anlage

Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage wird an das örtliche Stromnetz oder Hausnetz angeschlossen und der solar erzeugte Strom an den Netzbetreiber verkauft. Man spricht dann von einer netzgekoppelten bzw. netzverbundenen Anlage. Eine Anlage ohne Netzkopplung bezeichnet man als Inselsystem.

Netzüberwachung

Eine Photovoltaikanlage produziert immer Strom, wenn Licht auf den Solargenerator fällt. Bei einer Reparatur am Stromnetz könnte es eine Gefahr für das Servicepersonal des Netzbetreibers darstellen, wenn eine netzgekoppelte Anlage weiterhin Strom ins Netz einspeisen würde. Deshalb wird die Anlage automatisch vom Stromnetz entkoppelt, sobald dieses abgeschaltet wird oder ausfällt. Eine Netzüberwachungseinrichtung im Wechselrichter kontrolliert deshalb ständig, ob das Stromnetz intakt ist.


Es gibt verschiedene Systeme zur Netzüberwachung wie z. B. die ENS und die dreiphasige Netzüberwachung. Bei großen Freiflächenanlagen wird die Netzschnittstelle meist durch eine jederzeit zugängliche Freischaltstelle realisiert. Damit kann die Photovoltaikanlage manuell ab- und wieder zugeschaltet werden.


O

Optimale Ausrichtung einer Solaranlage

Eine Solaranlage sollte in Deutschland möglichst genau nach Süden ausgerichtet und um etwa 30° geneigt sein (siehe Dachneigung). Doch auch bei zusätzlichen Abweichungen von bis zu 30° nach Südwest oder Südost sinkt der Ertrag nur um ca. 5 bis 10%.
Siehe auch Azimutwinkel.


P

Performance Ratio

Die Performance Ratio gibt Aufschluss über die Effektivität einer Photovoltaikanlage und ermöglicht einen Vergleich von netzgekoppelten Anlagen an verschiedenen Standorten weltweit. Die Performance Ratio (PR) bezeichnet dabei das Verhältnis des tatsächlichen Ertrags zu einem theoretischen Ertrag, der sich rein aus der Einstrahlungsmenge auf die Modulfläche und dem Modulwirkungsgrad unter STC-Bedingungen berechnet.


Dabei führen unterschiedliche Faktoren wie Temperatureinfluss, Verschmutzung, Leitungsverluste, Wechselrichterwirkungsgrad und andere Effekte zu einer Performance unter 1. Je näher die PR die 1 oder 100% erreicht, desto höher ist die Qualität des Anlagenertrags. Eine PR von 70 bis 75% ist für netzgekoppelte Anlagen in Mitteleuropa üblich. Gute Anlagen bringen es auf bis zu 80%.

Phasenverschiebung

Solange Wechselstrom und -spannung im Gleichschritt schwingen, ergibt das Produkt der beiden pulsierenden Größen eine ebenfalls pulsierende Leistung mit positivem Durchschnittswert. Diese Leistung nennt man Wirkleistung. Sobald aber die sinusförmigen Verläufe von Strom und Spannung gegeneinander verschoben sind, ergibt ihr Produkt eine Leistung mit abwechselnd positivem und negativem Vorzeichen. Im Extremfall sind Strom und Spannung zeitlich um eine Viertelperiode verschoben: Die Stromstärke erreicht ihren Maximalwert immer dann, wenn die Spannung Null beträgt – und umgekehrt.


Das Ergebnis: reine Blindleistung, die positiven und negativen Leistungsanteile heben sich vollständig auf. Diese Verschiebung der Strom- und Spannungskurven nennt man Phasenverschiebung, die zwei Richtungen haben kann. Denn sie entsteht, wenn sich Spulen oder Kondensatoren im Wechselstromkreis befinden – und das ist eigentlich immer der Fall.
Alle Motoren oder Transformatoren enthalten Spulen, die für eine induktive Verschiebung sorgen, während die Kondensatoren für eine kapazitive Verschiebung sorgen.

Photovoltaik

Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Die auf einen vorbehandelten („dotierten“) Halbleiter (sehr häufig Silizium) auftreffende Strahlungsenergie setzt in diesem elektrische Ladungsträger frei, die über die elektrischen Kontakte in einem äußeren Stromkreis genutzt werden können. In dieser Weise vorbehandelte Halbleiter werden als Solarzellen bezeichnet.

Polykristalline Siliziumsolarzelle

Potenzialausgleich

Unter dem Potenzialausgleich in Verbindung mit Photovoltaikanlagen versteht man die Verbindung aller elektrisch leitenden Gehäuseteile (Wechselrichter, etc.) und Installationseinrichtungen (Solarmodulrahmen, Montagesystem) mit dem Gebäudepotenzialausgleich. Der Potenzialausgleich ist handwerklich sauber auszuführen, um spätere Schäden durch Überspannungen zu vermeiden.


S

Scheinleistung

Die Scheinleistung, auch Anschlusswert oder Anschlussleistung, kennzeichnet die elektrische Leistung, die einem Verbraucher zugeführt wird. Scheinleistung ergibt sich aus Wirkleistung und Blindleistung.

Schrägdach

Ein Schrägdach wird auch Steildach genannt und ist mit vielfältigen Dacheindeckungen versehen. Die Dachneigung dient der sicheren Abführung von Regenwasser. Unverschattete Schrägdächer, die mit ihrer Fläche nach Südwest bis Südost weisen, sind sehr gut zur photovoltaischen Stromerzeugung geeignet.

Silizium

Silizium ist das zweithäufigste chemische Element der Erde, das aus dem Rohstoff Siliziumoxid (Sand) gewonnen wird und zu monokristallinem, multikristallinem und amorphem Silizium verarbeitet werden kann. Silizium ist ein Halbleiter, der für die Elektronikindustrie und die Photovoltaik eine wichtige Rolle spielt.

Solaranlage (Thermisch/Photovoltaisch)

Eine Solaranlage ist eine Anlage zur Umwandlung der Sonnenenergie in eine Nutzenergie. Es gibt thermische Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung. Photovoltaikanlagen sind Solaranlagen zur Stromerzeugung.

Solargenerator

Der Solargenerator ist die Summe der Solarmodule einer Photovoltaikanlage.

Solarmodul

Zum mechanischen Schutz und zur Witterungsbeständigkeit werden Solarzellen in Kunststoff oder Harz eingebettet und mit einer front- und rückseitigen Abdeckung versehen. Die damit erzielte mechanische und elektrische verschaltete Einheit wird als Solarmodul bezeichnet.


Die frontseitige Abdeckung ist meist eine gehärtete Glasscheibe mit guter Lichtdurchlässigkeit. Die rückseitige Abdeckung wird häufig mit einem Folienverbund oder ebenfalls einer Glasscheibe realisiert. Solarmodule sind in gerahmter oder ungerahmter Ausführung erhältlich. Die Anschlussdose mit bereits angeschlossenen Solarkabeln und berührungssicheren Steckverbindern erleichtert die Installation.

Solarzelle

In der Solarzelle wird Strahlungsenergie in elektrische Energie umgewandelt (siehe k Photovoltaik). Eine einzelne Solarzelle z. B. auf Basis kristallinen Siliziums hat eine Arbeitsspannung von ca. 0,5 Volt und wird mit vielen weiteren Solarzellen zu einem Solarmodul elektrisch in Reihe geschaltet.

Standard-Testbedingungen

Standard-Testbedingungen – auch kurz: STC (engl.: Standard Test Conditions) – stellen die Rahmenbedingungen dar, unter denen die Leistung eines Solarmoduls im Labor gemessen und angegeben wird. Konstante Größen bei der Messung sind: Bestrahlungsstärke von 1.000 W/m2; Spektrum des Lichts nach Durchgang durch die 1,5 -fache Dicke der Atmosphäre (AM1,5); Temperatur der Solarzelle von 25° C.

Strang (engl.: String)

Mehrere Solarmodule werden in Stränge hintereinandergeschaltet, um so den richtigen Spannungsbereich für den Anschluss an den Wechselrichter zu erreichen. Mehrere Stränge können an einen Wechselrichter oder separaten Generatoranschlusskasten angeschlossen werden.

Systemhaus

Bindeglied zwischen den Herstellern von Photovoltaikkomponenten und den Kunden. BayWa r.e. Solarsysteme als Systemhaus vertreibt alle Komponenten, die für den Betrieb einer Photovoltaikanlage Batterie-Speichersysteme, DC-Hauptschalter, Solarkabel, Anlagenüberwachung, Großanzeigen. Gerne unterstützen wir Sie auch bei der Anlagenplanung und beraten Handelspartner und Endkunden gleichermaßen umfassend zum Thema Photovoltaik.

Systemnutzungsgrad

Der Systemnutzungsgrad einer Photovoltaikanlage beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems, d.h. er stellt dar, wie viel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt wurde. Berücksichtigt wird dabei das Verhältnis von Solarertrag zur Strahlungsenergie: Zur Bewertung werden die eingesetzte und die nutzbare Energie des gesamten Solarsystems einschließlich aller Verluste, die u.a. durch die Umwandlung im Wechselrichter oder durch Leitungsverluste entstehen, hinzugezogen. Systemnutzungsgrade werden immer über einen längeren Zeitraum (mehrere Monate oder ein Jahr) betrachtet und dienen vorrangig der energetischen Bewertung einer Anlage.


T

Temperaturkoeffizient

Sowohl die Spannung als auch der Strom und somit auch die Leistung eines Solarmoduls sind abhängig von der Betriebstemperatur der Solarzelle. Der Temperaturkoeffizient gibt an, in welchem Maße sich die jeweilige Größe mit der Temperatur verändert. Die Spannung einer Solarzelle hat beispielsweise einen negativen Temperaturkoeffizient und sinkt damit bei steigender Temperatur. Der Strom hingegen steigt geringfügig an (kleiner positiver Temperatur- koeffizient). Insgesamt besitzt die Leistung einer Solarzelle bzw. eines Solarmoduls einen negativen Temperaturkoeffizienten. Je niedriger weniger stark fällt die Leistung des Solargenerators bei Hitze im Sommer ab.

Transformator

Wechselrichter für Photovoltaikanlagen formen den Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um. Um die Spannung an das Netzniveau anzupassen, arbeiten viele Wechselrichter mit einem internen Transformator (Trafo). Es ist aber auch möglich, einen Wechselrichter ohne Trafo zu betreiben. Diese trafolosen Geräte haben einen höheren Wirkungsgrad und erwirtschaften daher in der Regel einen höheren Ertrag.


U

Unterkonstruktion

Die Unterkonstruktion dient zur Befestigung der Photovoltaik Module auf dem Dach. Es gibt verschiedene Befestigungsarten, diese kommen je nach Dachart oder Dacheindeckung zum Einsatz. Bei der Unterkonstruktion sollte auf eine massive bzw. stabile Bauweise geachtet werden, da diese die Photovoltaik Module auch bei Sturm fest im Griff haben sollte.


V

Vergütung

Verschattung

Eine Teilverschattung des Solargenerators hat starke Auswirkungen auf den Ertrag. Daher müssen die Solarmodule möglichst zu jeder Tageszeit unverschattet bleiben. Die WG Solar Concept GmbH plant Ihre Photovoltaikanlagen kompetent, so dass keine oder nur unvermeidbar minimale Verschattungen auftreten.

Versicherung

Die Photovoltaikanlage sollte man auf jeden Fall in die bestehende Gebäudeversicherung mit aufnehmen oder hierfür eine spezielle Solarversicherung abschließen. Als zusätzliche Absicherung bieten manche Versicherungen eine Ertragsausfallversicherung für Stillstandszeiten der Anlage an. Hier sind die Bedingungen genau zu studieren. In jedem Fall empfiehlt es sich, die Photovoltaikanlage in die Haftpflichtversicherung mit aufnehmen zu lassen.

Volt

Elektrische Einheit (in V) für Spannung (U) (Watt, Ampère)


W

Wafer

Wafer sind dünne runde oder quadratische Siliziumscheiben mit einer typischen Dicke von 180 bis 300 Mikrometer (µm). Sie bilden die Grundlage für die Herstellung von Solarzellen. Dabei werden zwei Typen von Wafern unterschieden: multikristalline (auch: polykristalline) und monokristalline Wafer. Die Herstellung erfolgt für beide Typen durch Sägen von entsprechenden Ingots. Aus den Wafern werden in mehreren nachfolgenden Bearbeitungsschritten Solarzellen hergestellt, die für die Fertigung von Solarmodulen notwendig sind.

Watt

Elektrische Einheit für die Leistung (W) (Volt, Ampère)

Wechselrichter/Insel

Bei einem Inselwechselrichter handelt es sich um einen Wechselrichter für ein Inselsystem. Der Wechselrichter in einem Inselsystem hat die Aufgabe, den Anschluss von Wechselstromverbrauchern zu ermöglichen und eine stabile Wechselspannung vorzugeben und zu erhalten. Diese Aufgabe kann der Inselwechselrichter meist nur unter Einbeziehung von Speicherelementen (z. B. Batteriespeicher) im Inselsystem bewältigen.

Wechselrichter/Netz

Der Netzwechselrichter wandelt den vom Solargenerator produzierten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, damit er in ein vorgegebenes Netz eingespeist werden kann. Wichtige Größen bei Netzwechselrichtern sind ihr Wirkungsgrad und ihre Zuverlässigkeit. Generell sollte der Solargenerator in der Leistung um 5 bis maximal 15% höher ausgelegt werden als die AC-Ausgangsleistung des Wechselrichters. Für eine optimale Auslegung verwenden Sie bitte den jeweiligen Konfigurator des Wechselrichter-Herstellers und halten Sie Rücksprache mit Ihrem Installateur.

Wh

Einheit für Wattstunde. 1.000 Wattstunden (Wh) entsprechen einer Kilowattstunde (kWh).

Wirkleistung

Die Wirkleistung ist die nutzbare Leistung, mit der sich Maschinen antreiben, Lampen zum Leuchten bringen oder Heizstrahler betreiben lassen. Der Hintergrund: Jeder Verbraucher hat einen ohmschen Widerstand, der im Betrieb seine aufgenommene Leistung vollständig in Wärme umwandelt. Hat ein Verbraucher neben dem ohmschen Widerstand auch Spulen und Kondensatoren, dann entsteht zwischen Strom und Spannung eine zeitliche Verschiebung, die auch Phasenverschiebung genannt wird. Neben der Wirkleistung ist deshalb auch eine Blindleistung vorhanden. Die Wirkleistung wird in der Einheit Watt (w) angegeben. Bei Gleichspannung ist die Wirkleistung gleich der Scheinleistung.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad gibt die Effektivität der Energieumwandlung wieder. Wirkungsgrade von Solarmodulen liegen typischerweise bei 11 bis 21%, d. h. 11 bis 21 % der eingestrahlten Sonnenenergie wird in elektrische Energie umgewandelt. Bei Wechselrichtern liegen die Wirkungsgrade bei Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom bei 92 bis 98% (vgl. Europäischer Wirkungsgrad von Wechselrichtern).

Wp

Einheit für Wattpeak. 1.000 Wattpeak (Wp) entsprechen einem Kilowattpeak (kWh).


Z

Zelle


Historische Namensgeber für Einheiten und Grössen

Ampère

André Marie Ampère (*20.1.1775, †10.6.1836); französischer Physiker

Volt

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta (*18.2.1745, †5.3.1827); italienischer Physiker

Watt

James Watt (*19.1.1736, †19.8.1819); schottischer Erfinder


Konzept und TExt

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