DER KOMPLETTE LEITFADEN FÜR SOLARMODULE

WAS SIND SONNENKOLLEKTOREN?

Ein Solarpanel ist ein Satz von Solarzellen (PV), die Sonnenlicht absorbieren und dieses Licht in Strom umwandeln. Bei den meisten Installationen werden mehrere Solarmodule zu einer Solaranlage verbunden. Zu den Solarmodulkomponenten gehören Solarzellen, Glasgehäuse, Rückwand, Metallrahmen und Stromübertragungskabel.

KURZE GESCHICHTE DER SOLARSTROMTECHNOLOGIE

Thomas Edison entwickelte Gleichstrom (DC), einen Stromkreis, in dem Elektronen in eine Richtung fließen. Gleichstrom funktionierte ähnlich wie eine batteriebetriebene Batterie, die in den Vereinigten Staaten bis in die 1880er Jahre Standard war. Nikola Tesla glaubte, dass Wechselstrom (AC) die bessere Lösung sei, da er leicht in andere Spannungen umgewandelt werden könne, was den Transport über große Entfernungen erleichtere.

Das Blatt begann sich zu wenden, als Teslas Technologie 1893 für die Weltausstellung in Chicago ausgewählt wurde und Wechselstrom zum Standard für das Stromnetz in den Vereinigten Staaten wurde. Tesla, Inc. ist jetzt der Name eines von Elon Musk gegründeten Unternehmens, das Wechselstrom für seine energieeffizienten Fahrzeuge und Solartechnologien verwendet.

Solarenergie ist für alles Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung, und die Menschen haben immer Wege gefunden, ihre Energie zu nutzen. Die Solar-PV-Technologie, wie wir sie heute kennen, existiert, seit Bell Labs 1954 die erste Siliziumzelle herstellte. Bis 1960 hatte sich der Wirkungsgrad von Solarzellen von 4 % auf 14 % verbessert.

Die Solarenergiebranche expandierte in den folgenden Jahrzehnten weiter. Die Solartechnologie wurde dank Investitionen in Forschung und Entwicklung und regulatorischer Rahmenbedingungen für Solarverbindungen, die von Bundes- und Landesregierungen geschaffen wurden, verbessert. Beide beinhalteten Maßnahmen wie Steuergutschriften, Rabatte und Standards für erneuerbare Energien.

Bis 1999 hatte die kumulierte installierte Solarleistung 1.000 Megawatt (MW) erreicht. Während Astronauten im Jahr 2000 Sonnenkollektoren auf der Internationalen Raumstation installierten, erfand Sandia Laboratories einen modernen Wechselrichter, der die Systemsicherheit bei Stromausfällen verbesserte.

In den fast zwei Jahrzehnten seither sind die Kosten für Solarmodule aufgrund von Innovationen im Design von Solarmodulen und Verbesserungen an Regalsystemen, die die Installation einfacher und schneller machen, drastisch gesunken.

Laut einem Statistikbericht des Statistikers stieg die globale Netto-Solar-PV-Energieerzeugung innerhalb von fast zwei Jahrzehnten von 2000 bis 2019 von 1.288 MW auf 633.700 MW.

Die Zukunft der Innovationen in der Solartechnologie wird weiter florieren und es dem Durchschnittsbürger erleichtern, hocheffiziente Module zu erwerben, und neue Systeme werden sich wahrscheinlich auf Materialien außerhalb oder neben Silizium konzentrieren. Beispielsweise können jüngste Entdeckungen mit Perowskiten zu Modulen mit größerer Effizienz und der Fähigkeit führen, verschiedene Oberflächen so einfach wie Lackieren mit Sonnenenergie zu beschichten.

Angesichts der Tatsache, dass die Menge an Sonnenlicht, die jede Stunde die Erde erreicht, ausreicht, um den gesamten Globus ein Jahr lang mit Strom zu versorgen, ist das Potenzial der Sonnenenergie unbegrenzt.

ARTEN VON SONNENKOLLEKTOREN

Hersteller von Solarmodulen verwenden verschiedene Arten von Solarzellen und Solartechnologien, aber das am häufigsten verwendete Material für Solarzellen ist Silizium (Si). Silizium ist eine Schlüsselkomponente verschiedener Arten von Solarmodulen, und alle haben ihre Vor- und Nachteile. Aber je nachdem, wie Sie Solarenergie nutzen, ist es wichtig, die Vorteile jeder neuen Solarzellentechnologie zu kennen, die zusätzliche Techniken oder Materialien verwendet.

Solarzellen bestehen aus Silizium und sind mit einer positiven und einer negativen Schicht aufgebaut, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, ähnlich wie bei einer Batterie. Die meisten Solarmodule bestehen aus monokristallinem oder polykristallinem Silizium.

EINKRISTALLES SILIKON

• Durchschnittlicher Wirkungsgradbereich: 15 % -24 %
• Wie es hergestellt wird: Die Wafer werden aus einem Einkristallblock aus hochreinem Silizium geschnitten, wobei die Zellen eine erkennbare Form bilden.
• Aussehen: Monokristalline Zellen haben ein einheitliches Aussehen kleiner schwarzer Quadrate mit eingekerbten Ecken. Mit diesen Solarzellen hergestellte Solarmodule haben normalerweise eine weiße oder schwarze Rückwand.
• Eigenschaften: Diese Module leiten Strom effizienter und arbeiten besser bei hohen Temperaturen und schattigen Bedingungen, wodurch sie mehr Sonnenenergie erzeugen können als andere Module derselben Größe. Da diese Art von Technologie am zuverlässigsten ist, hat sie sich auch als langlebig erwiesen. Sie sind jedoch die teuersten Platten und erzeugen mehr Abfall im Produktionsprozess.

POLYKRISTALLISCHES (ODER MEHRKRISTALLISCHES) SILIKON

• Durchschnittlicher Wirkungsgradbereich: 12 % -16 %
• Wie es hergestellt wird: Bruchstücke mehrerer Siliziumkristalle werden erhitzt, geschmolzen und zu einer großen Solarzelle zusammengepresst.
• Aussehen: Diese Solarzellen haben mehrere, unebene, juwelenartige Oberflächen und sind normalerweise blau gefärbt.
• Eigenschaften: Polykristalline Solarmodule sind weniger effizient, aber billiger und auch weniger verschwenderisch im Siliziumproduktionsprozess. Dies sind die am weitesten verbreiteten Solarmodule der Welt, vor allem aufgrund des Produktionsbooms in China in den letzten Jahren. Zusätzlich sind diese Solarzellen mit einem Glasgehäuse, meist aus entspiegeltem Glas, abgedeckt, um die Absorption des Sonnenlichts zu erhöhen und die Effizienz des Solarmoduls zu verbessern, und werden zusätzlich durch eine Rückseite geschützt.

DÜNNE SOLAR-SONNENKOLLEKTOREN

• Durchschnittlicher Wirkungsgradbereich: 7 % -13 %
• Wie es hergestellt wird: Eine dünne Schicht aus photovoltaischem Material oder einer Kombination von Materialien wie nichtkristallinem amorphem Silizium (a-Si), Cadmium-Tellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) wird auf eine Oberfläche wie Glas aufgebracht , Kunststoff oder Metall.
• Aussehen: Dünnfilm-Silikonplatten sind im Allgemeinen größer und haben ein gleichmäßiges, tiefschwarzes Aussehen.
• Merkmale: Dies ist eine neuere Technologie, die im Handel erhältlich ist und sich für Privathaushalte oder Unternehmen eignet, in denen der Platz keine Rolle spielt. Dünnschicht-Solarmodule sind billig, einfach herzustellen, flexibel, tragbar und leicht. Sie sind jedoch weniger haltbar und haben eine kürzere Lebensdauer.

SILIZIUM-SONNENKOLLEKTOREN ABSTRAKT

Silikonzelltyp Effizienz Hauptvorteile Hauptnachteile
Monokristallin 15 % -24 % Effizient, langlebig, bewährt, ästhetisch Höchste Kosten
Polykristallin 12 % -16 % Niedrigerer Preis, verbesserte Effizienz Niedrigere Effizienz, schlechtere Ästhetik
Dünnfilm 7 % -13 % Niedrige Kosten, einfach herzustellen, beste Ästhetik Niedrige Effizienz, weniger bewährt

ANDERE SOLARZELLENTECHNOLOGIEN

Multi-Compound-Solarzellen basieren auf den gleichen Prinzipien wie Silizium-basierte Zellen, außer dass sie mit mehreren Schichten verschiedener Halbleiter konstruiert sind, die mehrere Lichtspektren erfassen können.

HETEROJUNCTION MIT INTRINZIERENDER DÜNNER SCHICHT (HIT)

HIT-Solarzellen, erfunden von Panasonic, verwenden dünne intrinsische Schichten aus amorphem Silizium auf der Ober- und Unterseite des kristallinen Siliziumwafers.

PEROVSKIT

Solarzellen aus Perowskit sind eine Familie von Kristallen, die nach dem russischen Geologen Lev Perovsky benannt sind. Perowskite sind weniger stabil als Silizium, können aber zu geringeren Kosten ähnliche Solarenergieeffizienzen wie monokristalline Zellen erreichen.

Obwohl noch nicht im Handel erhältlich, könnte diese vielversprechende Technologie bald als Folie auf bestehende siliziumbasierte Zellen aufgebracht werden, um die Effizienz von Standard-Solarmodulen zu steigern.

WIE SONNENKOLLEKTOREN FUNKTIONIEREN

Die Funktionen von Solarpanelsystemen sind einfacher als man denkt.

Die Sonne setzt winzige Energiepakete, sogenannte Photonen, frei, die zur Erde wandern, und dieses Sonnenlicht beleuchtet die Paneele je nach Ausrichtung und Standort Ihres Hauses oder Geschäfts unterschiedlich stark. Sonnenkollektoren wandeln dann Sonnenenergie (Photonen) in Elektrizität um, wenn sie auf eine Solarzelle treffen, indem sie Elektronen aus ihren Atomen ausstoßen. Diese Elektronen fließen dann durch die Leitung zum Konverter.

Wechselrichter wandeln diesen Strom von Gleichstrom in Wechselstrom um – Wechselstrom verwenden wir für unsere Lampen, Geräte und Geräte (alles, was an eine Steckdose angeschlossen werden kann). Wechselstrom fließt dann zu Ihrem Zähler, um Ihr Heim- oder Stadtnetz mit Strom zu versorgen.

Wenn die Sonne nicht scheint und Ihre Panels keine Sonnenenergie zur Umwandlung in Strom haben, wird Ihr Haus immer noch über das Stromnetz mit Strom versorgt. Wenn Ihre Solaranlage mehr Strom erzeugt, als Sie zu einem bestimmten Zeitpunkt verbrauchen, fließt dieser Strom von Ihrem Haus zurück ins Netz. Viele Versorgungsunternehmen haben eine Net-Metering-Richtlinie, die Ihnen die überschüssige Solarenergie, die Sie produzieren, verdient.

ARTEN VON WECHSELRICHTERN

Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Solarstromsystems ist die Wechselrichtertechnologie. Es gibt drei Haupttypen von Konvertern:

• String-Wechselrichter: Gleichstrom aus Ihrem Solarsystem wird durch einen einzelnen Konverter geleitet, der dann an Ihre Schalttafel angeschlossen wird. Gummikonverter sind die günstigste Lösung für Konverter, erschweren aber die Einschätzung der Performance-Probleme einzelner Boards.
• Mikro-Wechselrichter: Mikro-Wechselrichter sind auf der Rückseite jeder einzelnen Platte montiert. Sie sind in der Regel teurer, ermöglichen jedoch eine Überwachung auf Panelebene.
• Hybrid: Dies bietet eine Mittelklasse-Lösung, die einen zentralisierten Wechselrichter mit Leistungsoptimierern auf jeder Platine kombiniert. Leistungsoptimierer sind eine DC-zu-DC-Wandlertechnologie, die die Leistung verbessert, indem sie den Ausgang jeder Platine an den Wandler anpasst. Diese Technologie bietet einige der gleichen Systemleistungsvorteile wie Mikro-Wechselrichter, jedoch zu geringeren Kosten.

Wechselrichter bieten neben der Umwandlung elektrischer Ströme für unseren Gebrauch zusätzliche Funktionen, wie z. B. Erdschlussschutz und bieten Einblick in die Stromerzeugung und Überwachung von Punkten mit maximaler Leistung.

IN WELCHE RICHTUNG SOLLTEN PLATTEN DREHEN?

Idealerweise sollten Solarmodule, die auf einem Dach mit einer Standardneigung montiert sind, nach Süden ausgerichtet sein, was eine maximale Produktion ermöglicht. Wenn Ihre Paneele nach Südosten oder Südwesten ausgerichtet sind, können Sie davon ausgehen, dass sie etwa 10 % weniger Energie produzieren, aber das könnte ausreichen, um Ihr Haus mit Strom zu versorgen.

Wenn Sie Ihre Solarmodule nicht nach Süden ausgerichtet installieren können, beachten Sie Folgendes:

• Installieren von Paneelen in der anderen Richtung: Nach Westen oder Südwesten ausgerichtete Paneele können immer noch genug Energie erzeugen, um Ihr Haus ganz oder teilweise mit Strom zu versorgen. Diese Entscheidung kann Ihr Installateur treffen.
• Installieren mehrerer Paneele: Obwohl nicht nach Süden ausgerichtete Solarmodule nicht so viel direktes Sonnenlicht erhalten, können Sie dies möglicherweise durch die Verwendung mehrerer Paneele ausgleichen.
• Paneele auf dem Boden oder an der Wand installieren: Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Sie Solarmodule nur auf Ihrem Dach installieren können. Wenn Ihnen die Optik nicht gefällt oder Ihr Dach nicht nach Süden ausgerichtet ist, können Sie Ihr System an einer nach Süden ausgerichteten Wand aufstellen, die direktes Sonnenlicht erhält. Ein geerdetes System ist ebenfalls möglich, solange Sie Platz dafür haben, und ist manchmal wünschenswerter, da es billiger zu installieren und zu warten ist als ein Wandsystem.

Ein Installationsexperte kann auch Technologie verwenden, um zu verfolgen, wie die Sonne auf Ihr Haus trifft, sodass er Ihre Paneele in der richtigen Richtung mit der richtigen Neigung installieren kann.

WANN SOLLTEN SIE AUF SOLARENERGIE UMSTELLEN?

Sich jederzeit für Solarenergie zu entscheiden, ist eine kluge Lebensentscheidung, aber der Kauf und die Installation Ihrer Solaranlage kurz vor dem Sommer haben die größten Vorteile. Sie können Ihr Zuhause möglicherweise auf -15 ° C kühler halten, indem Sie das Dach beschatten, was besonders während der heißen Sommersaison nützlich ist – es bedeutet eine Reduzierung der jährlichen Belastung Ihres Hauses um 38 %.

Die Umstellung auf Solarenergie spart Ihnen nicht nur Geld bei Ihrer Stromrechnung, sondern kann auch dazu beitragen, dass Ihr Licht an bleibt, wenn die Sommerhitze steigt und Ihnen eher der Strom ausgeht.

Da die Strompreise für Verbraucher im Sommer variabel sein können, ist es ratsam, Solarenergie vor Beginn der heißen Jahreszeit zu nutzen, aber um es klar zu sagen, jeder Zeitpunkt ist ein guter Zeitpunkt.

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Die Nutzung von Solarenergie hat viele Vorteile – Sie gewinnen Energieunabhängigkeit und sparen gleichzeitig Geld. Es ist eine der klügsten finanziellen Investitionen, die Sie in Ihrem Leben tätigen können.

Lassen Sie nichts zwischen sich und die Installation des Systems Ihrer Träume stehen. Ein erfahrener, zuverlässiger Installateur von Solarmodulen kann Ihnen helfen, die Kraft der Sonne zu nutzen, egal wo Sie leben oder in welche Richtung Ihr Dach zeigt.

Warum die Degradationsrate bei der Auswahl von Solarmodulen wichtig ist

Bei der Entscheidung, welche Solarmodule für Ihr Zuhause geeignet sind, müssen Sie mehr als den Preis selbst berücksichtigen. Sicher, eine günstige Option mag auf den ersten Blick verlockend erscheinen, aber wird Ihre Investition 10, 20 oder sogar 30 Jahre später ihr Gewicht wert sein?

Die Degradationsrate ist die Verringerung der Leistungsabgabe des Solarmoduls im Laufe der Zeit. Die meisten derzeit auf dem Markt befindlichen Solarprodukte verschlechtern sich mit einer durchschnittlichen Rate von 0,5 % pro Jahr. Und bei der Solartechnik kann sich der Verlust eines Prozentsatzes zunehmend auf Ihr maximales Einsparpotenzial auswirken. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Degradationsraten von Solarmodulen abzuschätzen, bevor eine gestrichelte Linie gezeichnet wird.

Alle Solarpanelsysteme verschlechtern sich im Laufe der Zeit, aber einige verlieren ihre Produktionskapazität viel langsamer als andere. (Sogar Sonnenkollektoren im Weltraum verschlechtern sich.) Verschiedene Faktoren können die Geschwindigkeit der Verschlechterung des Solarfelds beeinflussen, einschließlich Klima, Temperatur und Materialien, die das Solarmodul letztendlich langlebig machen. Um sicherzustellen, dass Ihre Solaranlage auf dem höchstmöglichen Niveau arbeitet, müssen Sie sich für eine erstklassige Solarlösung entscheiden, die Belastungen standhält.