PVA (Photovoltaikanlage)

Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) sind Solarstromanlagen, die entweder autark arbeiten und Strom für eine eigene Anwendung erzeugen, oder den erzeugten Strom in das Niederspannungsnetz einspeisen. Im ersten Fall handelt es sich um Inselanlagen, die den erzeugten Gleichstrom in eigenen Heimspeichern zwischenspeichern. Bei Bedarf entnimmt der Verbraucher den Gleichstrom direkt aus den Hausbatterien.


Solche Inselanlagen werden überall dort eingesetzt, wo der Anschluss an das Niederspannungsnetz zu weit oder nicht realisierbar ist. Inselanlagen werden auch als Off-Grid-Systeme bezeichnet, weil sie nicht an das Stromnetz (Grid) angeschlossen sind. Inselanlagen kommen in Ferienhäusern, Wohnmobilen und Berghütten zum Einsatz, aber auch in der Verkehrsüberwachung, bei Parkautomaten, Relaisstationen, Satelliten, Beleuchtung von Gebäuden usw. aber auch Kleingeräte mit Fotozellen wie Uhren, Radios, Taschenrechner oder Messgeräte. Alle genannten Einrichtungen und Geräte haben einen eigenen Akku, der über einen Laderegler von der PV-Anlage oder der Solarzelle geladen wird.

Im Unterschied dazu steht die Energieerzeugung mit direkter Einspeisung in das öffentliche Stromnetz. Bei diesen netzgekoppelten Photovoltaikanlagen, die als On-Grid-Systeme bezeichnet werden, ist das Stromnetz Verbraucher und Energiespeicher zugleich. Entscheidend für On-Grid-Systeme ist, dass die Entfernung zwischen der PV-Anlage und dem Einspeisepunkt in das Stromnetz nicht zu weit ist.

Das Konzept von Photovoltaikanlagen

Photovoltaikanlage, Foto: solarpower-gmbh

Photovoltaikanlage, Foto: solarpower-gmbh

Generell bestehen PV-Anlagen aus mehreren Solarmodulen, die in Gruppen zusammengefasst sind. Um die Energieerzeugung der PV-Module zu maximieren, gibt es PV-Anlagen mit dreh- und schwenkbaren Photovoltaikmodulen (PV-Module). Diese Tracking-Arrays richten ihre Solarmodule immer nach der Sonneneinstrahlung aus. Die in Gruppen zusammengefassten Solarmodule sind in Reihe geschaltet, genannt Strings, und an einen Wechselrichter angeschlossen. Bei diesem Konzept wird die von den Solarmodulen gelieferte Gleichspannung in einem zentralen Wechselrichter, der sich im Netzeinspeisegerät befindet, in Wechselspannung konvertiert. Die Konvertierung muss frequenzgenau und phasensynchron mit der Netzspannung von 230 V und 50 Hz erfolgen. Das Konzept des zentralen Wechselrichters stammt aus den 70er Jahren und sieht vor, dass alle in Reihe geschalteten PV-Module den gleichen Strom und alle parallel geschalteten PV-Modulgruppen die gleiche Spannung generieren, damit die höchste Leistung erzeugt wird. Wenn Anlagenteile verschmutzt sind oder unterschiedliche Neigungswinkel haben oder im Schatten liegen, dann erzeugen sie weniger Strom und der Reihenstrom sinkt. Gleiches gilt für die Spannung. Die PV-Anlage arbeitet dann nicht mit dem optimalen Wirkungsgrad.

Zentrale und dezentrale Systeme

Konzepte der Energieumwandlung in PV-Anlagen

Konzepte der Energieumwandlung in PV-Anlagen

Alternativ zu dem zentral arbeitenden Wechselrichterkonzept gibt es dezentralisierte Konzepte. Lösungen, die mit kleinen Wechselrichtern, Mikro-Invertern (DC to AC), oder mit DC/DC-Wandlern arbeiten, sind so konzipiert, dass jeweils einem PV-Modul ein Wandler zugeordnet wird. Die Wandler sorgen dafür dass die PV-Module immer im maximalen Arbeitspunkt, dem Maximum Power Point (MPP), arbeiten. Im Falle der Mikro-Inverter wird die erzeugte Wechselspannung unmittelbar in das Niederspannungsnetz eingespeist. Bei den Gleichspannungswandlern wird auch weiterhin der zentrale Wechselrichter benutzt. Das Konzept sieht vor, dass die Spannung von den in Reihe geschalteten Gleichspannungswandlern von dem zentralen Wechselrichter in Netzspannung konvertiert wird.

Der Vorteil beider Konzepte liegt in einem höheren Wirkungsgrad und der Unabhängigkeit durch einzelne PV-Module mit unterschiedlicher Leistung, deren Einstrahlungsbedingungen, Ausrichtungen oder Verschmutzung.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Photovoltaikanlage - PVA
Englisch: photovoltaic power plant
Veröffentlicht: 26.02.2020
Wörter: 501
Tags: #Solartechnik, Photovoltaik
Links: Akku (Akkumulator), Anschluss, Arbeitspunkt, Beleuchtung, DC/DC-Wandler