Photovoltaik-Anlage

Wenn man schon die Möglichkeit hat, ohne Nachbarn zu fragen, eine Photovoltaik-Anlage zu installieren, dann sollte man das tun. Die Wirtschaftlichkeit ist selbst in der wasserreichen Schweiz seit 2023 ziemlich einfach nachweisbar.

Konzeption

Bei einer PV-Anlage gibt es grundsätzlich dutzende Möglichkeiten, sie auszulegen. Mit der Festlegung einiger Hypothesen bzw. Vorgaben reduzieren sich die Varianten auf eine überschaubare Anzahl.

1. Die Auslegung der Anlage soll auf maximalen Ertrag (auch im Alter) ausgelegt werden.
2. Es kommen – soweit möglich – nur Komponenten mit hohem Wertschöpfungsanteil in Europa zum Einsatz
3. Die Möglichkeit, einen HV-Speicher anzuschliessen, soll vorgesehen werden.
4. Die Möglichkeit einer Notstrom- oder Ersatzstromversorgung soll vorgesehen werden.

Die Dachflächen des Giebeldachs haben die Ausrichtung SW – NO mit ca. 30° Neigung. Die brauchbare Fläche beträgt ca. 60m2 pro Seite, wobei die NO-Seite zur Hälfte zeitweise vom Nachbarhaus abgedeckt wird und zwei Dachfenster aufweist. Auf der SW-Seite wird die Fläche durch eine Lukarne unterbrochen und der Kamin steht im Weg.

Modulauslegung

Geometrie

Aus der Hypothese 1 folgt unmittelbar, dass die gesamte nutzbare Dachfläche mit Solarpanels bestückt werden soll, insbesondere auf der SW-Seite. Solarmodule existieren in verschiedenen Formaten. Für Aufdach-Anlagen sind solche mit ca. 1,05m x 1,75m Grundfläche weit verbreitet. Die erste Aufgabe besteht also darin, passende Moduldimensionen möglichst gut auf der Dachfläche einzupassen.

Nach dem Ausmessen der Dachfläche können die Module am Computer relativ leicht in verschiedenen Varianten angeordnet werden. Bei mir ergibt sich ein Maximum von 18 Panels pro Dachseite. Wegen der Abschattung und wegen des auf ca. 65% begrenzten Ertrags auf der NO-Seite wird dort nur die obere Hälfte mit 11 Modulen bestückt. Die Dinger sind dann doch zu teuer zum wenig Strom produzieren. 🙂

Produktauswahl

Mit der Hypothese 2 bleiben für normale Panels nicht viele Hersteller übrig. Daher fiel die Wahl relativ schnell auf die Meyer Burger White. Sie haben eine hervorragende Effizienz, vor allem bei weniger guten Lichtverhältnissen. Ebenfalls sehr gut ist die Alterung mit 0,25%/Jahr. Chinesische Standard-Module altern doppelt so schnell. Nach 25 Jahren fällt dadurch der Ertrag ca. 6% höher aus. Sowohl die Produkt- als auch die Leistungsgarantie sind mit 25 Jahren ebenfalls am oberen Ende.

Elektrische Auslegung

Die geplanten 18 Module in einem String führen zu einer Leerlaufspannung von ca. 800V, in 2 parallelen Strings entsprechend die Hälfte. Grundsätzlich ist die Effizienz des Wechselrichters bei höheren Spannungen (und tieferen Strömen) besser. Im Gegensatz sind zwei getrennte Modulfelder weniger empfindlich gegenüber Abschattung, beispielsweise durch Schnee im unteren Teil des Dachs. Der Kurzschlussstrom bei STC-Bedingungen beträgt gute 10A, bei Parallelschaltung entsprechend 20A. Mit diesen Vorgaben muss nun ein passender Wechselrichter definiert werden.

Alternative Konzepte wie Optimizer (SolarEdge) oder Microinverter habe ich kurz analysiert, bin aber der Meinung, dass mit den sehr gut ausgerichteten, einheitlichen Dachflächen ein zentraler (Hybrid-)Wechselrichter mit 2 MPPT optimal ist.

Wechselrichter

Die Auswahl an Wechselrichtern mit europäischem Ursprung kann man an einer Hand abzählen. Die führenden Hersteller sind SMA (Deutschland) und Fronius (Österreich). Daneben gibt es etliche weitere Hersteller mit Produkten im vergleichbaren Anwendungsfeld, die ich aber nicht vertieft analysiert habe.

Die Geräte der Spitzenklasse unterscheiden sich technisch nicht wirklich. Den Ausschlag für den Fronius Wechselrichter hat am Ende der Energiezähler gegeben. Er hat eine RS485-Schnittstelle, die unsichtbar angeschlossen werden kann. Wer kommt auf die Idee, einen Ethernet-Anschluss auf der sichtbaren Vorderseite eines Zählers zu installieren? Also ehrlich, wie sieht das aus? 🙂

Zugemüse

Neben den Hauptkomponenten gibt es unzählige kleinere Komponenten, die am Ende für die Bewilligung der Anlage relevant werden. Auf einen Generatoranschlusskasten (GAK) beim Mauereintritt habe ich verzichtet, da die Anschlussleitungen zum Wechselrichter nur ca. 1,5 m lang sind. Der Überspannungsschutz ist im Wechselrichter integriert und genauso schnell gewechselt wie jener im GAK. Ein Satz MC4-Stecker in den Zuleitungen sorgt für die erforderliche elektrische Trennbarkeit.

Die Anlage wird in einem ersten Schritt ohne Speicher realisiert, daher sind Dinge wie Not- oder Ersatzstrom und deren Installationsanteile erstmal aussen vor.

Realisierung

Mit der Festlegung der Geometrie und der Auswahl der Hauptkomponenten ist die wesentliche Vorarbeit gemacht. Als Unterkonstruktion hat der Installateur eine Novotegra vorgeschlagen, die ich wirklich sehr empfehlen kann. Aus Gründen der Gewährleistung hat der Installateur die Anlage unter Mithilfe von mir errichtet und geprüft.

Eine PV-Anlage aufzustellen ist in erster Linie eine mechanische Arbeit, der elektrische Spass kommt eigentlich erst am Schluss.

1. Geometrie der Panel auf das Dach übertragen, Hakenposition festlegen (Schnee- und Windlasten berücksichtigen)
2. Dachziegel schneiden, Haken setzen (grösste Fleissarbeit im ganzen Spiel)
3. vertikale Tragschienen montieren und nivellieren
4. horizontale Tragschienen montieren, ausrichten und nivellieren
5. Stringleitungen vorbereiten, v.a. der Rückleiter entlang des Hinleiters ist wichtig
6. Panel einlegen und anschliessen
7. Wechselrichter montieren und elektrisch DC- und AC-seitig anschliessen
8. Wechselrichter konfigurieren
9. Auf den nächsten Sonnenaufgang warten. Fertig.

< Fotos vom Spass einstellen >

Innerhalb der letzten 9 Monate von 2023 hat die Anlage die prognostizierten 9500 kWh Ertrag schon übertroffen, vor allem dank eines blendenden Frühsommers. Ich hoffe, der Beitrag konnte dir ein wenig im PV-Dschungel helfen.