Was ist Was?

Was ist ein Solarmodul

Solarmodule erzeugen aus Sonnenlicht Strom. Sie bestehen aus vielen kleinen Solarzellen, die auf einer Plastik-Platte angebracht sind. Die meisten Solarmodule haben auf der Rückseite einen Aufkleber, auf dem ihre technischen Daten stehen. Multipliziert man Stromstärke und Spannung, bekommt man die Leistung des Moduls als Wattzahl.
Kann z.B. ein Modul eine Spannung von 40V (Volt) bei einer Stromstärke von 2A (Ampere) liefern, hat es eine Leistung von 80W (Watt, 40*2).
Kann es diese 80W eine Stunde lang liefern, so erzeugt es 80 Watt/Stunde (= 0,08 Kilowatt/Stunde kw/h).

Solarmodule können sehr unterschiedlich aussehen. Es gibt sie mit einem Aluminium-Rahmen oder einer festen Plastik-Rückwand. Alle Module haben Schraubverbindungen, an denen sie befestigt werden können.
Module mit einem Aluminium-Rahmen wiegen bis zu 20 kg. Reine Plastik-Module können bis zu 2 kg wiegen.

Der Wirkungsgrad beschreibt, wie viel Sonnenlicht in Leistung umgewandelt wird. Aktuelle Zellen haben bis zu 21% Wirkungsgrad.

Wie kommt die Leistung aus dem Solarmodul ins Stromnetz? Es gibt einen Standard: den MC4-Stecker. Damit wir nichts falsch machen, gibt es dort einen Plus-Pol und einen Minus-Pol-Stecker, die nicht zu verwechseln sind und auch nicht anders geschaltet werden können.

Solarzellen altern aus unterschiedlichen Gründen. Das Plastik, auf dem die eigentlichen Solarzellen sitzen, kann altern und spröde werden, der Alurahmen hat sich verzogen oder ist gebrochen. Die Schutzbeschichtung des Solarmoduls ist kaputt gegangen.

Ist dies alles nicht der Fall, können Module über 20 Jahre lang Leistung erzeugen.

Gebrauchte Solarmodule können in Balkon-Solaranlagen weiterverwendet werden. Wenn der Balkon die richtige Größe und Lage hat. Hat der Balkon keine „perfekte“ Ausrichtung zur Sonne, sollten moderne Solarmodule verwendet werden.

Für die Umweltbilanz eines Solarmoduls ist es jedenfalls entscheidend, wie lange es im Betrieb ist.

Der Wechselrichter/Micro-Inverter in einer Balkon-Solaranlage

Ein Wechselrichter ist das Gegenteil zu einem Netzteil oder einem USB-Ladegerät. Beim Netzteil oder USB-Ladegerät wird aus der Netz-Spannung (220V in Deutschland) eine geringe Gleichspannung gemacht ( z.B. 5V). Ein Wechselrichter macht das genau andersherum. Er macht aus einer Gleichspannung Netz-Spannung.
Hat z.B. ein Wechselrichter einen Eingangsbereich von bis zu 60V und 4A – also 240W – kann er ca. 210W in das Stromnetz „einspeisen“. Ähnlich wie beim Netzteil wird auch der Wechselrichter warm, und in unserem Fall gibt er dann 30W als „Wärme“ ab.
30W sind nicht viel, ein Wasserkocher hat z.B. 1800W als „Wärme-Leistung“.
Ein Wechselrichter muss also zum Solarmodul „passen“. Genauso wie ein Laptop-Netzteil zu einem Laptop „passt“.
In der Regel stehen die technischen Daten auf einem Wechselrichter.
Ein paar Beispiele: Kann ein Wechselrichter zwischen 30 und 60V Eingangsspannung verarbeiten, so sollte man keine Solarzelle mit maximal 21V verwenden. Diese 21V erzeugt diese Zelle ja nur im optimalen Fall. Besser sind z.B. Zellen mit 40V.

Auch die Leistung des Wechselrichters ist zu beachten. Habe ich z.B. 2 Solarmodule mit 80W und kann also eine Leistung von maximal 160W erzeugen, so sollte mein Wechselrichter mindestens 200W umwandeln können. Als Faustregel: Lieber einen 20% größeren Wechselrichter als einen Wechselrichter, der immer am Limit arbeitet. Wieso?
Ein Wechselrichter hat immer dann viel zu tun, wenn es im Sommer richtig warm ist. Und ein Balkon-Wechselrichter wird normalerweise in der Nähe der Solarzelle betrieben, er wird somit auch durch die Außentemperatur schon richtig warm. Ein Wechselrichter sollte also nie zu warm (z.B. über 80 °C) werden, da dies im besten Fall die Leistung reduziert und im schlimmsten Fall den Wechselrichter zerstört.

Hintereinander-Schaltung/Serien-Schaltung

Solarmodul haben einen Plus- und einen Minus-Pol. Zwischen diesen Polen „fließt“ der Strom. Hat ein Solarmodul 21V und es werden 40V, benötigt können zwei Module hintereinander geschaltet werden.

Die erste Zelle hat zwischen Plus- und Minus-Pol 21V. Benötigt wird nun 40V. Die zweite Zelle mit denselben technischen Daten wie die erste Zelle, kann nun die Spannung verdoppeln.

Verbinde ich nun den Pluspol der ersten mit dem Minuspol der zweiten Zelle, bekomme ich zwischen dem Minus-Pol der ersten und dem Plus-Pol der zweiten Zelle 42V. Und damit kann ich beide hintereinander geschalteten Zellen an den Wechselrichter anschließen.

Parallel-Schaltung

Um die Leistung von Solarmodulen an den Wechselrichter anzupassen, können Solarmodule auch so „geschaltet“ werden, dass sie ihre Leistung verdoppeln. Ein Beispiel: Der Wechselrichter kann 280W und 40V verarbeiten. Das Solarmodul erzeugt aber nur 80W. Verbinde ich nun den Minus-Pol und den Plus-Pol des ersten Moduls mit den gleichen Polen des zweiten Moduls, z.B. mit einem sogenannten Y-Kabel, so wird nur die Leistung auf 160W (2*80) erhöht. Die Spannung bleibt bei 40V.

Grundlast

Jeder Haushalt verbraucht permanent ein wenig Strom. Klar, es gibt auch Haushalte, die zur Nacht wirklich alles abschalten, aber spätestens nach dem Aufstehen will man das Licht und vielleicht das Radio anschalten, und damit wird dann auch Strom verbraucht, also Leistung vom Stromerzeuger abgerufen. Gerade jetzt verbraucht unsere Wohnung 240W, in einer Stunde sind das dann 0,24kw/h.

Das ist die Grundlast. Mit Balkon-Solaranlage können wir diese Grundlast reduzieren oder komplett selbst erzeugen, zumindest im Sommer. Wie bekomme ich heraus, welche Grundlast ich habe? Am besten kann das am Zähler gemessen werden. Moderne Zähler zeigen das an, ältere Zähler können das nicht so einfach. Hier hilft nur, die Verbrauchswerte aufschreiben, in einem Zeitraum – von z.B. 3 Stunden – wenn nicht viel verbraucht wird. Danach den ersten Wert vom zweitem Wert abziehen und durch – in unserem Beispiel – durch 3 teilen: Das ist die Grundlast pro Stunde.

Gefahren durch Balkon-Solaranlage

Balkon-Solaranlage können mit einer Leistung von bis zu 600W betrieben werden.
Wenn es mir vor allem um das Geld geht, macht eine solche Leistung nur Sinn, wenn ich eine Grundlast von mindestens 500W habe. In einem solchen Fall darf der Wechselrichter/Micro-Inverter nur an einer Sicherung arbeiten. Hat z.B. der Balkon oder das Wohnzimmer eine solche Sicherung, muss diese um 600W reduziert werden. Warum?
Bei Vollauslastung erzeugt die Anlage 600W, bei 220V liefert sie dann ca. 3A. Dies verhindert, dass sich die Sicherung, die z.B. mit 16A ausgelegt ist, rechtzeitig ausschaltet, da im Haus ja immer, wenn die Sonne scheint, der externe Verbrauch um 3A sinkt.
Das kann einfach dadurch gelöst werden, dass man die Sicherung z.B. von 16A auf 13A reduziert.
Reduziert man die Leistung auf z.B. 300W oder ca. 1A, ist die Gefahr immer noch gegeben, aber wesentlich geringer, da die Anlage nur im seltensten Fall wirklich 300W erzeugt. Anders ausgedrückt, umso geringer die Grundlast und die darauf ausgerichtete Leistungsstärke des Solarmoduls, umso geringer ein mögliches Risiko, was die vorhandenen Sicherungen angeht.