Wichtige Begriffe

Strom = Ampere (I)

Spannung = Volt (U)

Widerstand = Ohm (R)

Leistung = Watt (P) (zu berechnen mit P =U*I)

Kapazität (einer Batterie) = Amperestunden (Ah)

Leistung von Sonnenzellen = Watt Peak (Wp)

Was ist ein Solarmodul?

Ein Solarmodul ist faktisch eine Ansammlung einiger Sonnenzellen. Sobald Sonnenlicht darauf scheint, erzeugen diese Sonnenzellen Energie. Solarmodule werden aufgrund der Subventionen und der Eigenschaft als grüne Energie für den Konsumenten immer interessanter. Es ist nachvollziehbar, dass Konsumenten denken, Sonnenenergie in den Niederlanden? Das kann nicht viel Rendite bringen. Dies ist jedoch nicht der Fall, die Sonne in Südfrankreich liefert im Vergleich mit den Niederlanden beispielsweise nur anderthalb Mal mehr Energie. Denn Solarmodule erzeugen – im geringeren Maße – auch bei Bewölkung Energie.

Nachfolgend möchten wir Ihnen einen kurzen Einblick in den technischen Aspekt der Sonnenenergie geben.

Sobald Sonnenlicht auf ein Solarmodul scheint, werden an der Oberseite des Moduls unter Einfluss dieser Strahlung Elektronen aktiviert; es werden freie Elektronen mit einem entsprechenden Loch abgespalten. Aufgrund der ungleichen Ladungsverteilung entsteht ein elektrisches Feld auf der Grenzfläche und die Elektronen können sich nur noch in eine Richtung bewegen. Das verursacht einen Spannungsunterschied zwischen der Ober- und Unterseite des Moduls. Wenn die Ober- und Unterseite jetzt miteinander verbunden werden, fließt Strom. Da die Spannung an der Sonnenzelle sehr gering ist (nur anderthalb Volt), werden häufig mehrere Sonnenzellen in Serie in einem Solarmodul miteinander verbunden. Danach muss ein Umformer eingesetzt werden, der als Widerstand dient und dafür sorgt, dass der Strom fließt.

Sonnenzellen können auch parallel miteinander verbunden werden, was jedoch der Effizienz nicht zugutekommt. Dies ist auf den internen Widerstand der Kabel zurückzuführen, welcher steigt, wenn Zellen parallel miteinander verbunden werden. Letztendlich führt dies zu mehr Verlust.

Es gibt gegenwärtig viele Solarmodultypen. In diesem White Paper beschränken wir uns auf die 2 führenden Typen. Dies sind Poly-Solarmodule und Mono-Solarmodule.

• Poly, erkennbar an den „gesplitterten“ Kristallen.
• Mono, ein ebener Kristall.

Der Wirkungsgrad, ausgedrückt in Energie pro Quadratmeter, ist etwas größer als bei Mono-Modulen. Diese Differenz ist jedoch relativ klein. Zudem bezahlt der Konsument für das Watt Peak, die Leistung des Solarmoduls. Dies beinhaltet, dass ein aus Monokristallen gefertigtes Solarmodul im Vergleich zu einem Solarmodul gleicher Größe, das aus Poly-Kristallen gefertigt ist, etwas teurer ist.

Bei den Modulen von EmergiPlus handelt es sich um Module mit Mono-Kristallen. Dadurch kann mit einer kleineren Fläche eine höhere Rendite erzielt werden.

Neben den Mono-Kristallen und den Poly-Kristallen gibt es auch dünne Folienmodule. Diese sind auch als amorphe Module bekannt. Der große Vorteil dieser Module liegt darin, dass sie flexibel sind und dadurch auf einem unebenen Untergrund besser anwendbar sind. Die Rendite dieser Module ist jedoch erheblich niedriger als bei den zwei oben genannten Typen.

Technische Begriffe

• Watt Peak (Wp) optimaler Strom, den eine Zelle generiert, wenn die Sonne scheint, ausgehend von 1.000 W/m2 und einer Temperatur von 35 Grad.
• VO (V0) ist die offene Klemmenspannung. Das bedeutet die maximale Spannung, die man an einem Modul messen kann. (In der Abbildung sind dies 40 V).
• ISC (Kurzschlussstrom). (In der Abbildung sind dies 10 A).
• Imax (Maximaler Strom). (In der Abbildung sind dies ca. 8,8 A).
• MC4; dies sind die Anschlusstypen der Solarmodule.
• MPP (max Power Point). Dies ist der Punkt der maximalen Leistung. Entsprechend einer bestimmten Spannung (V) und einer bestimmte Stromstärke (A). Zu einer niedrigeren Spannung gehört eine geringere Stromstärke, um den max. Power Point zu erreichen.

Welche Technik wird für die Stromerzeugung angewandt?

Es gibt verschiedenen Techniken, um Strom aus Sonnenzellen zu gewinnen. Jede Technik hat ihre Vor- und Nachteile.

• MPPT (max Power Point Tracker)

Der Widerstand (Lader/Umformer) fungiert als intelligenter Widerstand. Die Trackingfunktion sucht konstant nach dem optimalen MPP. Prüft, wo die maximale Wattzahl mit der optimalen Spannung und dem optimalen Strom erreicht werden kann. Dies ist notwendig, um Veränderungen bzgl. der abnehmenden Sonnenstärke (zum Beispiel durch eine Wolke) zu berechnen und zu berücksichtigen. (In der Abbildung an den verschiedenen blauen Linien zu sehen). So liegt der MPP-Punkt bei der oberen blauen Linie bei ca. 8,3 Watt und bei der unteren blauen Linie – bei verschlechterten Wetterbedingungen – bei 4 Watt.

• PWM (Pulse Wide Modulation)

Bezieht sich eher auf Batteriesysteme. PWM lässt mit einer Art Schalter Strom fließen. Da die Spannung (Voltage) mit der Spannung der Batterie übereinstimmt, muss der Strom (Ampere) angepasst werden, um eine optimale Leistung (Wattzahl) zu erreichen. Im Allgemeinen ist die PWM weniger effizient. (Ca. 20 bis 30 %, andererseits ist das PWM-Element etwas günstiger als das MPPT-Element).

Der Umformer von EmergoPlus ist ein MPPT

MPPT arbeitet mit einem V-Eingang. Dieser V-Eingang hat eine maximale Spannung.

Da Solarmodule einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, kann eine niedrige Temperatur den V-Eingang beschädigen. Ein negativer Temperaturkoeffizient sorgt dafür, dass bei sinkender Temperatur die Spannung steigt und umgekehrt. Eine zu geringe Temperatur kann also dafür sorgen, dass die Spannung die maximale Spannung des V-Eingangs übersteigt, wodurch das Element zerstört wird. Oft ist die Temperatur, bei der der V-Eingang beschädigt wird, so gering, dass dies nicht relevant ist. Beispielsweise bei Temperaturen unter -30 °C.

Welche Module bietet EmergoPlus an und was ist im Lieferumfang enthalten?

EmergoPlus bietet 3 verschiedene Modultypen an:

• ein 100-W-Modul;
• ein 130-W-Modul;
• ein 200-W-Modul (dies sind zwei, in Serie geschaltete 100-W-Module).

Bei der Anschaffung eines Solarmoduls bei EmergoPlus erhalten Sie mehr als nur die Solarmodule. Es handelt sich um ein vollständiges Set mit Zubehör. Siehe untenstehende Liste für alle Komponenten:

1. die Solarmodule;
2. Kabelsatz. Kabel vom Umformer zu Kabeln an Modulen an den MC4-Anschlüssen;
3. Dachdurchführung;
4. Tube Klebemittel – Sikaflex. (Zur Befestigung des Spoilers am Dach);
5. Spoiler (Halter zur Befestigung des Moduls am Dach);
6. Umformer.

(Kabel vom Umformer zur Batterie sind im Lieferumfang nicht enthalten)

HINWEIS

Schließen Sie niemals Module mit unterschiedlichen Wattzahlen aneinander. In Serie verbundene Module gehen immer vom Modul mit der geringsten Wattzahl aus. 100 W + 130 W ist somit 200 W. Die 30 Watt des 130-W-Moduls gehen dadurch verloren!

Wie viel Solarmodule brauche ich?

Natürlich hängt die Anzahl der benötigten Module von der Intensität des Stromverbrauchs an. Je mehr Verbraucher an das Netz angeschlossen werden, umso höher ist die für das Modul benötigte Wattzahl. Mithilfe der untenstehenden Formel lässt sich die benötigte Wattzahl berechnen. Des Weiteren finden Sie einige Beispiele zur Berechnung des Verbrauchs.

Formel: Volt* Ah=Wh

Rechenbeispiel 1

1 Sonnenstunde liefert 1.000 W/M2, was 100 WP liefert. Bei 4 Sonnenstunden bedeutet dies: 4 x 100 = 400 Wh.

400/12= 33 Ah.

Eine LED-Lampe verbraucht 2 Watt. 2 W/12 V = 0,16 A

33 Ah/0,16 A = 206 Stunden. Die LED-Lampe kann somit mit dem erzeugten Strom 206 Stunden leuchten.

Rechenbeispiel 2

1 Sonnenstunde liefert noch immer 1000 W/M2 = 100 WP. Bei 4 Sonnenstunden bedeutet dies:

4 x 100 = 400 Wh.

400/12 = 33 Ah.

Eine Kaffeemaschine verbraucht 900 Watt. 900 W/12 V = 75 A

33 Ah/75 A = 0,44 x 60 Minuten pro Stunde = 26,4 Minuten Kaffee kochen

In den Beispielen wird davon ausgegangen, dass 1 Sonnenstunde 1.000 W/M2 liefert. Dies entspricht Standardtestbedingungen, die international für die Leistungsmessung von Solarmodulen gelten. In der Praxis kann diese niedriger oder auch höher sein. Je nach Anzahl der Sonnenstunden, Bewölkung, Temperatur und Standort.