Photovoltaik erklärt
Die Photovoltaik (PV) ist eine Technologie, die Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt. Diese Umwandlung erfolgt mit Hilfe von Solarzellen, die in Photovoltaik-Modulen oder -Paneelen gruppiert sind. Hier ist, wie der Prozess im Wesentlichen funktioniert:
- Sonnenlicht einfangen: Die Solarmodule bestehen aus vielen kleinen Solarzellen, die aus speziellen Halbleitermaterialien wie Silizium hergestellt sind. Wenn Sonnenlicht auf diese Zellen trifft, werden Photonen (Lichtteilchen) absorbiert.
- Erzeugung von Elektrizität: Die Energie der absorbierten Photonen bringt Elektronen in den Halbleitermaterialien in Bewegung. Dies erzeugt einen elektrischen Strom, da die bewegten Elektronen ein elektrisches Potenzial erzeugen.
- Gleichstrom erzeugen: Die erzeugte Elektrizität ist anfangs Gleichstrom (DC). Das bedeutet, dass der Strom in einer Richtung fließt. Dieser Gleichstrom ist jedoch noch nicht für den Einsatz in Haushalten oder im Stromnetz geeignet.
- Wechselstrom erzeugen: Um den erzeugten Strom nutzbar zu machen, wird er mithilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom (AC) umgewandelt. Wechselstrom wechselt periodisch die Richtung, was ihn kompatibel mit den elektrischen Systemen in Gebäuden und im Stromnetz macht.
- Nutzung des erzeugten Stroms: Der erzeugte Wechselstrom kann nun entweder direkt im Gebäude verwendet werden, um elektrische Geräte zu betreiben, oder er kann ins Stromnetz eingespeist werden.
- Einspeisung ins Stromnetz: Wenn mehr Strom erzeugt wird, als im Moment im Gebäude benötigt wird, kann der überschüssige Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. In einigen Fällen kann dies zu einer Vergütung führen, je nach den gesetzlichen Regelungen in deinem Land oder deiner Region.
- Stromspeicherung: In Anlagen mit Batteriespeichersystemen kann überschüssiger Strom in Batterien gespeichert werden, um ihn zu einem späteren Zeitpunkt zu verwenden, wenn die Sonne nicht scheint.
Die Photovoltaik-Technologie hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt, wodurch die Effizienz von Solarzellen verbessert wurde und die Kosten gesunken sind. Dies hat dazu beigetragen, dass Photovoltaik-Anlagen zu einer immer beliebteren und wirtschaftlicheren Möglichkeit geworden sind, saubere Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen.
Was ist prognosenbasiertes Laden eigentlich?
Wie wir wissen wird bei Anlagen mit Batteriespeicher die erzeugte Leistung zuerst für alle Verbraucher im Haushalt verwendet. Mit der Überschussleistung wird dann der Speicher aufgeladen. Ist der Speicher voll oder ist noch mehr Überschuss vorhanden, wird der Rest ins Netz gespeist. So ist es ja grundsätzlich auch am wirtschaftlichsten. Da gibt es jetzt aber auch noch das prognosenbasierte Laden. Der Ablauf der Batterieladung sieht beim prognosenbasierten Laden also etwas anders aus als vorhin beschrieben. Wie der Name schon verrät wird hier etwas prognostiziert, nämlich das Wetter, bzw. der voraussichtliche Ertrag.
Doch was ändert der Ertrag jetzt daran wie mein Speicher geladen werden soll? Schauen wir uns dazu einmal zwei Szenarien an.
Prognose: Guter Ertrag
Laut Prognose erwartet uns ein gutes Wetter und wir gehen von einem guten Ertrag aus. Was ändert sich nun bei der Batterieladung. Anstatt die Batterie schon am Morgen mit der ersten Überschussladung aufzuladen ganz aufzuladen, kann die Leistung stattdessen eingespeist werden. Doch wieso sollte ich die Leistung einspeisen anstatt sie gleich zu speichern? Viele Anlagen müssen zur Mittagszeit wenn es den besten Ertrag gibt die Wirkleistung begrenzen. Das kann zum Beispiel der Fall sein wenn eine 70% Regelung erforderlich ist.
Bei einigen Speichersystemen ist es zudem möglich, dass der Wechselrichter zusätzlich zur maximalen AC Ausgangsleistung noch den Speicher laden kann wenn der PV Generator größer ausgelegt ist als die AC Ausgangsleistung vom Wechselrichter. Das geschieht vorwiegend in der Mittagszeit wenn wir den größten Ertrag haben. Wenn hier der Speicher aber schon voll ist, kann der Wechselrichter zusätzlich zur maximalen AC Leistung nichts mehr in den Speicher schieben und muss die Leistung wieder drosseln auch wenn vielleicht von den Modulen noch mehr kommen könnte. Wenn wir es jedenfalls schaffen, dass wir bei gutem Ertrag die Batterieladung in die Mittagszeit verschieben, dann können wir am Morgen die Überschussleistung einfach einspeisen und Mittags muss dann nicht abgeregelt werden weil hier der Speicher geladen wird. Außerdem kann durch das verschieben der Batterieladung in die Mittagszeit auch das Stromnetz entlastet werden. Zu den Peak-Zeiten kann dann mehr Energie in der Batterie gespeichert werden anstatt alles einzuspeisen.
Natürlich kommt es immer auf die jeweilige Anlage an wie viel sich die Batterieladung zu Mittag wirklich bringt. Grundsätzlich ist es aber immer interessant für Anlagen mit Wirkleistungsbegrenzung. Ebenso aber auch für Anlagen wo der PV Generator im Verhältnis größer ist als der Wechselrichter und für Anlagen wo der Speicher eher kleiner ausgelegt ist. Grundsätzlich ist das prognosenbasierte Laden aber nie ein Fehler. Es bringt sich halt nur manchmal etwas mehr und manchmal etwas weniger.
Prognose: schlechter Ertrag
Bei schlechter Wetterprognose bleibt alles wie wir es kennen. Das heißt zuerst Eigenverbrauch, dann in die Batterie und dann ins Netz. Also hier wird die Batterie ganz einfach so früh wie möglich mit dem Überschuss geladen. Man erwartet in diesem Fall zur Mittagszeit ohnehin keine Leistungsspitzen weshalb es auch nicht zu einer Leistungsbegrenzung kommen muss.