Solarenergie · lichtabsorbierenden Flächen dar. Diese wandeln die Strahlungs-energie in...

Solarenergie –Wichtige Begriffe einfach und schnell erklärt

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Glossar Solarenergie

elektrische energie aus Photo

voltaikanlagen deckt einen

beachtlichen Anteil des stetig

wachsenden energiebedarfs ab.

Voraussetzung dafür: zuver

lässige und effiziente Anlagen.

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Dieses Glossar zum Thema

Solarenergie hält die wichtig

sten Fachbegriffe und Aus

drücke in übersichtlicher Form

für Sie bereit. informieren Sie

sich schnell und fundiert.


Phoenix ConTACT 3

Inhaltsverzeichnis

Glossar

A – E

Seiten 04 – 25F – J

Seiten 25 – 33K – O

Seiten 33 – 45P – T

Seiten 45 – 70U – Z

Seiten 70 – 77

Lösungen für Photovoltaik

Seiten 78 – 90


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A

Absorber Der Absorber (lat. absorbere = aufsaugen, aufnehmen) „sammelt“ das Licht der Sonne und wandelt es im Bereich der Solarthermie in Wärmenergie und im Bereich der Photovoltaik in elektrische energie um. Der Begriff „Absorber“ wird vorwiegend im Bereich der Solarthermie verwendet.

Der Absorber ist im solarthermischen Umfeld der Teil des Solar-kollektors, der die einfallende Solarstrahlung aufnimmt und in Wärmeenergie umwandelt. Die Güte des Absorbers wird durch das Absorptions-Emissionsverhältnis ausgedrückt, das bei sehr guten Modellen Werte von zehn und größer erreicht. Unbehan-delte Oberflächen erreichen dagegen nur Werte von eins. Bei der Photovoltaik stellen die Solarzellen innerhalb des Solarmoduls die lichtabsorbierenden Flächen dar. Diese wandeln die Strahlungs-energie in elektrische Energie um. Die Güte dieser Umwandlung wird in der Photovoltaik mit dem Wirkungsgrad beschrieben.

Absorption Aufnahme kurzwelligen Sonnenlichts von einem Körper.

Als Absorption (lat. absorbere = aufsaugen, aufnehmen) bezeich-net man die Aufnahme von Stoffen oder Strahlung (z. B. Sonnen-strahlung) durch einen anderen Stoff (z. B. Sonnenkollektor).

Absorptionsgrad

Maß für die Wirksamkeit eines Solarkollektors.

Der Absorptionsgrad gibt den Anteil der auf eine Absorberfläche treffenden Strahlung an, der in Wärmeenergie und elektrischer Energie umgewandelt wird.

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Solarenergie


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AC alternating current

Siehe Wechselstrom

Air Mass (AM)

Maß für den Weg des Sonnenlichts durch die Atmosphäre bis zum erdboden.

Die Sonnenstrahlung wird auf ihrem Weg durch die Erdatmo-sphäre durch Reflexion, Absorption (durch Luftmoleküle und -partikel) und Streuung vermindert. Die Minderung ist um so größer, je länger der Weg der Strahlung durch die Erdatmo-sphäre ist.

Der Faktor Air Mass gibt an, wie lang der Weg der Sonnenstrah-lung durch die Erdatmosphäre ist, und wird im Verhältnis zur Atmosphärendicke angegeben.

Bei senkrechtem Sonnenstand nimmt das Licht den kürzesten Weg durch die Atmosphäre, der Air Mass (AM) beträgt eins. Steht die Sonne etwas schräg, verlängert sich ihr Weg durch die Atmosphäre, der AM vergrößert sich.

Akkumulator Speicher für elektrische energie, mehrfach benutzbar (wiederaufladbar).

Auch als Akku oder Solarbatterie bezeichnet. Wird zur Speiche-rung von erzeugtem Solarstrom bei sogenannten Inselanlagen eingesetzt, um Stromerzeugungs- und Stromverbrauchszeiten zu entkoppeln. Der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom wird dabei über einen Laderegler im Akku gespeichert (12-Volt-Anlagen) und kann bei Bedarf die Gleichstromverbraucher ver-sorgen. Sollen Wechselstromverbraucher betrieben werden, muss ein zusätzlicher Wechselrichter an den Akku angeschlossen werden.

Einsatzgebiete für Akkumulatoren sind beispielsweise Wochen-endhäuser, Solarmobile oder Solarlampen.

Albedo Maß für die Reflektion des Sonnenlichts von der erdoberfläche.

Sie wird in Prozent zum einfallenden Licht angegeben und beträgt auf der Erdoberfläche etwa 20 %, bei einer reflektie-renden Fläche (z. B. Schnee) etwa 80 %.

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Alterung Abnahme des Wirkungsgrades einer Solarzelle mit der Zeit.

Siehe Degradation

amorphe Solarzelle

Besonders dünne Solarzellen, deren Struktur nicht kristallin ist.

Siehe Solarzelle, Silizium, amorph

Amortisation Rückfluss investierter Mittel aus den erträgen einer getätigten investition. eine investition hat sich dann amortisiert, wenn das Volumen der angesammelten, zurückgeflossenen erträge den investitionsbetrag überschritten hat.

Anlagenbetreiber

Betreiber einer Solaranlage, der nicht zwingend der Anlagenbesitzer sein muss.

Der Anlagenbetreiber sorgt für einen sicheren und fehlerfreien Betrieb der Anlage und kümmert sich um Wartung und Instand-haltung der Solaranlage.

Anlagenwirkungsgrad

Maß für die effizienz einer Anlage und deren Bauteile.

In der Solarwärmetechnik ist der Anlagenwirkungsgrad das Ver-hältnis der von der Solarflüssigkeit in den Speicher eingetragenen Wärme zu der auf die Kollektorfläche eingestrahlten Sonnen-energie. Der Anlagenwirkungsgrad beschreibt die Leistungsfähig-keit einer Solaranlage über einen längeren Zeitraum, z. B. ein Jahr. Der Systemwirkungsgrad beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems (bestehend aus Kollektor, Rohrleitung, Wärmetauscher und Speicher) einschließlich des Weges zu den Verbraucherstellen. Hier werden zusätzlich die Wärmeverluste durch das Rohrleitungssystem (Rohrleitungsverluste) auf dem Weg zu den Verbrauchern hinzugezählt. Der Systemwirkungs-grad gibt an, wieviel der auf den Kollektor eingestrahlten Sonnen-energie den Verbrauchern an den Entnahmestellen als warmes Wasser zur Verfügung steht.

Siehe Systemwirkungsgrad Photovoltaik

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Anschluss ans Stromnetz

Stelle, an der eine Photovoltaikanlage an das netz des zuständigen netzbetreibers angeschlossen ist (auch netzanschlusspunkt).

Je nach installierter Leistung erfolgt der Anschluss der Photovol-taikanlage direkt an das Niederspannungsnetz oder über eigene Trafostationen an das Mittelspannungsnetz. Bei sehr großen Anlagen ist auch eine Einspeisung in das Hochspannungsnetz möglich. Abhängig von Leistung und Netz sind den anzuwen-denden nationalen Richtlinien entsprechende Schutz- und Frei-schaltstellen zu installieren. Abrechnung von Energiebezug bzw. Einspeisung wie auch die Bewertung der Gesamtanlage hinsicht-lich Breitstellung von Wirkleistung und Blindleistung und den daraus resultierenden Netzspannungen und Frequenzen erfolgen immer in Bezug auf den Netzanschlusspunkt.

Anschlusstechnik

oberbegriff für die Komponenten und Systeme, die zum Verdrahten von Solarsystemen benötigt werden.

Die Anschlusstechnik von Solarsystemen umfasst Komponenten wie z. B. Leitungen, Steckverbinder und Reihenklemmen zum Verdrahten von Solarsystemen. Sie wird bei Themen wie Anla-geneffizienz und Zuverlässigkeit häufig unterschätzt. Mittlerweile wächst in Expertenkreisen jedoch die Erkenntnis, dass ein erheb-licher Anteil von Anlagenausfällen auf unzureichend ausgelegte und ausgeführte Anschlusstechnik zurückzuführen ist.

Antireflexschicht

Schicht, die Reflektionen von Solaranlagen verhindert.

Eine Solarzelle ist an ihrer Oberseite mit einer speziellen, sehr dünnen Antireflexschicht beschichtet. Dadurch wird gewährlei-stet, dass möglichst viele der einfallenden Sonnenstrahlen in elektrische Energie umgewandelt werden.

Die typische Schichtdicke der Antireflexschicht führt zu der bekannten blauen Farbe der polykristallinen Solarzellen, bzw. der schwarzen Farbe bei monokristallinen Solarzellen. Andere Schichtdicken führen zu anderen Farben (lila, grün, grau etc.), was für architektonische Anwendungen manchmal gewünscht ist und den Einsatzbereich der Solarzellen in diesem Feld erweitert. Die farbigen Solarzellen haben allerdings einen geringeren Wirkungsgrad.

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Aufbau einer Solaranlage

eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage enthält grundsätzlich die elemente Generator (ein oder mehrere miteinander verschaltete Photovoltaikmodule), Verschaltungs, Schutz und Schaltelemente, Wechselrichter, ein netzeinspeisepunkt, Zähler, Mess und Überwachungseinheiten. Je nach Anlagenart und größe werden noch weitere Geräte zur Betriebsführung benötigt (z. B. netzwerktechnik, Steuerungen etc.).

Der von den Modulen erzeugte Gleichstrom wird im Wechsel-richter in Wechselstrom umgewandelt und damit für die weitere Verwendung – Einspeisung ins öffentliche Netz oder Eigenver-brauch – nutzbar gemacht. Die Menge an verwendeten Photo-voltaikmodulen, die Verschaltung dieser Module untereinander und die Auslegung der Wechselrichter variiert je nach Anlage. So werden z. B. große Freiflächenanlagen i. d. R. so verschaltet, dass Zentralwechselrichter mit hoher Leistung (bis zu 1 MW) verwendet werden können. Auf Wohnhäusern kommen typischer-weise Stringwechselrichter oder sogar Mikrowechselrichter zum Einsatz. Alle verwendeten Bestandteile haben Einfluss auf die Effektivität der Solaranlage.

Bei Inselanlagen wird der erzeugte Gleichstrom entweder direkt oder nach vorheriger Umwandlung in Wechselstrom in Akkus gespeichert und von entsprechenden Verbrauchsgeräten ent-nommen.

Solarthermische Anlagen zur Gewinnung von Warmwasser aus Solarstrahlung bestehen üblicherweise aus einem Solarkollektor, einer Regeleinheit mit Pumpen und einem gut gedämmten Warmwasserspeicher.


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Aufdachmontage

installation einer Solaranlage auf dem Dach.

Bei der Aufdachmontage von Solaranlagen werden der Solarkol-lektor oder das Solarmodul mittels spezieller Montagesätze aus verzinktem Stahl, Aluminium oder Edelstahl etwa 5 bis 15 Zenti-meter über der Dacheindeckung installiert. Die Montageschienen werden mit Dachhaken auf den Dachsparren befestigt. Beson-ders einfach zu montieren sind Systeme, bei denen die Kollek-toren oder Module in ein Schienensystem eingehangen werden und daher weitere Schraubarbeiten auf dem Dach entfallen. Bei der Nachrüstung einer Solaranlage in bestehende Gebäude mit Schrägdächern ist eine Aufdachmontage preisgünstiger als eine Dachintegration, da die bestehende Ziegeleindeckung nur an wenigen Punkten durchbrochen wird, ohne die Dichtigkeit des Daches zu gefährden. Eine Indachmontage ist jedoch unter ästhetischen Gesichtspunkten meist die ansprechendere Variante.

Aufstellwinkel

neigung von Solaranlagen auf Gestellen oder Dächern.

Siehe Neigungswinkel

Ausrichtung einer Solaranlage

optimale neigung einer Solaranlage in himmelsrichtung (idealerweise gen Süden).

Bei der optimalen Ausrichtung einer Solaranlage zeigt die Kollek-tor- oder Modulfläche nach Süden, der Neigungswinkel liegt zwi-schen 30° und 45° abweichend von der Horizontalen. Abwei-chungen nach Südwest/Südost bis zu 50° führen bei thermischen Solaranlagen aber kaum zu Ertragseinbußen. Bei Photovoltaikan-lagen führt eine Südwest-/Südostausrichtung zu Ertragseinbußen von lediglich 5 %, auch eine reine Ost- oder Westausrichtung verringert den Ertrag um lediglich 20 % vom Optimalwert. Ertragseinbußen aufgrund einer von Süden abweichenden Instal-lation können in beiden Fällen über eine Erhöhung der Kollektor- bzw. Modulfläche ausgeglichen werden. Die Neigung, mit der die Solaranlage auf dem Dach oder an der Fassade installiert wird, spielt für den Ertrag eine wesentlich größere Rolle. Im Jahresmit-tel ergibt sich für thermische Anlagen ein optimaler Neigungswin-kel von 45°, für Photovoltaikanlagen ein Winkel von 30°.


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Azimutwinkel

Abweichung der Solaranlage von der exakten Südausrichtung.

Der Azimutwinkel gibt die Abweichung der Solarkollektoren oder Solarmodule von der exakten Südausrichtung an. Neben dem Azimutwinkel spielt der Neigungswinkel sowie der Stand der Sonne im jahreszeitlichen Verlauf für den Energieertrag der Anla-ge eine Rolle. Der Neigungswinkel gibt an, um wieviel Grad die Dachkomponenten der Anlage abweichend von der Horizontalen installiert sind.

B

Bankability Bewertung der Finanzierungswürdigkeit eines Photovoltaikprojekts unter Berücksichtigung rechtlicher, technischer und wirtschaftlicher Risiken.

Batterie Speicher für elektrische energie, mehrfach benutzbar (wiederaufladbar).

Siehe Akkumulator

Bestrahlungsstärke

Die Leistung der Sonnenstrahlung bezogen auf eine bestimmte Fläche.

Die Bestrahlungsstärke gibt die Leistung an, die die Sonne auf 1m² Fläche abstrahlt. Sie beträgt auf der Erde etwa 1000 W/m².


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Betriebskosten

Kosten für Betriebsmittel, instandhaltungen, Versicherungen etc.

Die Betriebskosten einer Solaranlage sind relativ gering. Sie betreffen in der Regel den Strombedarf für Pumpen und Wech-selrichter, die Wartung sowie eventuelle Versicherungen.

BIPV/GIPV Bauwerkintegrierte Photovoltaik bzw. Gebäudeintegrierte Photovoltaik.

Solarsysteme gelten als Bauwerk-integriert, wenn die Photovol-taikmodule neben der reinen Energiebereitstellung zusätzlich eine Funktion im Gebäude übernehmen. Beispiele sind Kalt- oder Warmfassaden mit integrierten Photovoltaikmodulen, Solardach-schindeln, Verschattungselemente, Balkonbrüstungen und ähn-liche Anwendungen. BIPV-Systeme müssen vor allem hinsichtlich des Designs und der Installationsbedingungen besondere Anforde-rungen erfüllen. Neben der reinen Funktionalität als Photovoltaik-generator spielen ästhetische Aspekte eine übergeordnete Rolle. Die Photovoltaikmodule stellen Design-Elemente dar.

Blitzschutz Blitzschutz bedeutet, Maßnahmen gegen schädliche Auswirkungen von Blitzeinschlägen auf bauliche Anlagen zu treffen.

Blitzschutz gliedert sich in äußeren und inneren Blitzschutz. Der äußere Blitzschutz besteht aus Fangstangen, Ableitungen und dem Erdungssystem. Der innere Blitzschutz wird mit den Blitz-strom- und Überspannungsableitern realisiert. Dabei sind die Blitzstromableiter meistens auf Basis von Funkenstrecken aufge-baut. Übespannungsableiter werden in der Regel mit Varistoren realisiert. Um ein abgestimmtes Konzept zu gewährleisten, müs-sen alle Schutzkomponenten aufeinander abgestimmt sein.


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Bürgersolarstromanlage

Zusammenschluss von mehreren Bürgern/Privatinvestoren zwecks errichtung und Betrieb einer Solarstromanlage.

Die Beteiligung einer einzelnen Person an einer großen Solarstro-manlage kann in verschiedenen Rechtsformen geschehen. Der Vorteil einer Beteiligung gegenüber einer kleineren Einzelanlage sind die geringeren Investitionskosten durch Einkauf größerer Mengen. Außerdem bietet sich dieses Konzept für diejenigen an, die kein eigenes, geeignetes Dach zur Verfügung haben. Oftmals stellen Gemeinden Dächer für diese Form einer Photovoltaikan-lage zur Verfügung. Es gibt unterschiedliche Beteiligungsformen, z. B.:• Jeder Beteiligte besitzt eine eigene Anlage innerhalb einer

großen Anlage•Über eine Fondsbeteiligung

Bypassdiode Dient der Vermeidung von niedrigen erträgen und schützt Photovoltaikmodule vor Beschädigung durch hotspots, indem der Strom an verschatteten Bereichen einer Solarstromanlage vorbeigeleitetet wird.

Halbleiter-Bauteil, üblicherweise in die Modulanschlussdose inte-griert, antiparallel zu einzelnen Solarzellen oder Solarzellenst-rings im Modul geschaltet. Sorgt bei Teilverschattung von Solar-modulen dafür, dass der String-Strom an der betroffenen Stelle vorbeigeführt wird. An der Diode tritt dabei ein wesentlich gerin-gerer Spannungsabfall auf als an den verschatteten Zellen. Somit werden Ertragseinbußen durch Teilverschattung minimiert. Wei-terhin verhindert die Bypassdiode den sog. Hotspot Effekt und schützt so das Solarmodul vor Beschädigung und Zerstörung. Bypassdioden können bei Beanspruchung sehr hohe Tempera-turen erreichen. Bei falscher Auslegung bzw. ungenügender ther-mischer Anbindung an Kühlelemente kann es zur Zerstörung der Bypassdiode kommen. Dieser Effekt bleibt oft unbemerkt und kann zu einem dauerhaften Minderertrag des Photovoltaik-systems führen.


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C

CdTe (CadmiumTellurid)

halbleiter, der in bestimmten DünnschichtSolarmodulen eingesetzt wird.

Neuartige Materialien (Verbindungshalbleiter), die anstelle von Silizium für die Herstellung von Dünnschichtzellen verwendet werden.

CISZellen (KupferIndiumSelen)

CiS ist ein halbleitermaterial für die Dünnschichttechnologie.

Dünnschichtzellen, bei denen das Beschichtungsmaterial Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) auf ein Trägermaterial (z. B. Glas oder Edelstahlfolie) aufgedampft wird. Der Wirkungsgrad dieser Solar-zellen ist geringer als bei mono- oder polykristallinen Solarzellen, die Produktion jedoch preiswerter durch geringeren Materialein-satz und einfachere Fertigungsverfahren.

CO2 Kohlenstoffdioxid, ein Gas, das bei Verbrennungen entsteht und als hauptverantwortlich für die Klimaerwärmung gilt.

Bei der ganzheitlichen Betrachtung der CO2-Emmisionen pro kWh für verschiedene Energieträger sind neben dem Prozess der eigentlichen Energieerzeugung auch die CO2-Aufwände bei der Herstellung und Beschaffung der Grundmaterialen, der Anlagen-errichtung, dem Transport und dem Rückbau zu berücksichtigen.


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D

Dachausrichtung

Die Ausrichtung eines Daches zu den himmelsrichtungen ist maßgeblich für den ertrag einer Solaranlage.

Am günstigsten für die Solarstrom- bzw. Solarwärmeerzeugung ist ein nach Süden ausgerichtetes Dach. Allerdings ist eine Abwei-chung nach Westen oder Osten nicht so ungünstig, wie man annehmen könnte. Ist das Dach um 45° nach Ost oder West gedreht, können je nach Dachneigung noch bis zu 95 % des Potenzials ausgeschöpft werden. Und selbst bei exakter West- oder Ostausrichtung sind es immer noch bis zu 85 %.

Dachintegration

Bezeichnet die einbettung einer Solaranlage in das Dach.

Solaranlagen können auf verschiedene Weise auf dem Dach befestigt werden. Auf Flachdächern werden sie aufgeständert, bei Schrägdächern können die Kollektoren und Module ebenfalls aufgeständert über der Dachhaut befestigt oder in die Dachhaut integriert werden, was optisch die elegantere Variante ist.

Inzwischen bieten Firmen in Rahmen eingepaßte Module an, die sich mechanisch und optisch in die umliegende Dachfläche integrieren. Die neuste Technik sind Solardachziegel sowie Solar-Roof-Systeme, bei denen die gesamte Dachfläche mit großen Kollektoren abgedeckt wird („Energiedächer“).

Bei dachintegrierten Photovoltaikanlagen ist auf eine ausrei-chende Hinterlüftung der Module zu achten, um den Ertrag nicht zu schmälern.

Siehe Indachmontage


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Dachneigung Der neigungswinkel eines Daches, maßgeblich für den ertrag einer Solaranlage.

Der Anstellwinkel des Daches zur Sonne beeinflusst direkt den Ertrag der Solaranlage und wirkt sich entsprechend auf die Strom- und Wärmeausbeute aus. Aus dem jahreszeitlichen Ver-lauf der Sonne ergibt sich, dass im Winter ein steilerer Anstell-winkel der Module oder Kollektoren als im Sommer günstig wäre, da die Sonne dann tiefer steht. Im Jahresmittel ergibt sich dadurch ein optimaler Aufstellwinkel von 45° für thermische Anlagen und von 30° für photovoltaische Anlagen. Allerdings muss man bei solarthermischen Anlagen berücksichtigen, ob sie ausschließlich der Brauchwassererwärmung dienen oder auch der Heizungsunterstützung. Bei der Heizungsunterstützung wird die meiste Energie im Winter benötigt. Deshalb ist bei diesen Anlagen ein steilerer Aufstellwinkel unter Umständen günstiger. Flachdächer sind immer für Solaranlagen geeignet, da sowohl Ausrichtung als auch Aufstellwinkel der Anlage frei gewählt werden können.

Datenlogger ein Datenlogger nimmt Daten in einem bestimmten Rhythmus über eine Schnittstelle auf.

Die erfassten Daten werden auf einem Speichermedium ablegt und können anschließend weiterverarbeitet werden. Ein Daten-logger kann zum Beispiel die von einer Photovoltaikanlage gene-rierten Leistungsdaten oder Wetterdaten erfassen.

DC direct current

Siehe Gleichstrom


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Degradation Abnahme des Wirkungsgrades einer Solarzelle mit der Zeit.

Degradation oder Alterung bezeichnet die Abnahme des Wir-kungsgrades einer Solarzelle mit der Zeit. Solarzellen aus poly-kristallinem Silizium sind davon weniger betroffen als Dünn-schichtzellen aus amorphem Silizium. Bei amorphen Solarzellen tritt dieser Effekt hauptsächlich in den ersten 1.000 Betriebs-stunden auf und lässt dann nach, bei polykristallinen Zellen ver-läuft der Effekt konstant über die gesamte Betriebslaufzeit. Bei CIS- und CdTe-Dünnschicht-Zellen findet durch Licht kaum eine Degradation statt, eine geringe Degradation kann aus anderen Gründen aber auch bei diesen Zelltypen auftreten.

Diese Abnahme des Wirkungsgrades wird von den Herstellern kalkuliert, in der Regel geben sie eine Garantie von mindestens 80 % der Zellleistung des Ausgangswertes über 20 Jahre.

Diffuse Strahlung

Strahlung, deren eigenschaften (z. B. Wellenlänge) beispielsweise durch Absorption, Brechung oder Reflektion verändert wurden.

Siehe Strahlungsarten

Direkte Strahlung

Strahlung, welche direkt von der Strahlungsquelle auftrifft.

Siehe Strahlungsarten

Dotieren ermöglicht den Stromfluss in einer Solarstromanlage.

Damit Silizium als Stromerzeuger dienen kann, wird das reine Material gezielt verunreinigt. Das geschieht durch das Dotieren. Bei diesem Vorgang werden in das Kristallgitter des Siliziums Bor- und Phosphoratome eingebracht, die jeweils ein Elektron mehr oder weniger in ihrer äußeren Elektronenschale besitzen als das Siliziumatom. Das führt zu einer Elektronenbewegung innerhalb des Materials und ermöglicht damit einen Stromfluss.


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Dünnschichtzelle

Solarzelle mit sehr dünnen halbleitermaterialien.

Zu den Dünnschichtzellen gehören amorphe Siliziumzellen eben-so wie Zellen aus CIS und CdTe. Der Unterschied zu den mono- und polykristallinen Siliziumzellen besteht in der Herstellung. Bei der Herstellung von Dünnschichtzellen werden photoaktive Halb-leiter als dünne Schichten auf ein Trägermaterial aufgebracht. Die Schichtdicken betragen hierbei nur etwa 0,001 mm. Die Dünnschichtzellen werden intern so miteinander verbunden, dass man mit dem bloßen Auge die Verbindungen kaum erkennt. Die Zellen sehen daher sehr homogen aus. Die Farben von Dünn-schichtzellen sind rötlichbraun über schwarz bis dunkelgrün. Vorteile von Dünnschichtzellen sind die geringeren Herstellungs-kosten, die geringere Anfälligkeit bei Verschattungen und die höhere Formflexibilität. Ein Nachteil ist der geringere Wirkungs-grad gegenüber Siliziumzellen.

Dünnschichtzelle, Amorphe Siliziumzelle

Der photoaktive halbleiter ist in diesem Fall amorphes (gestaltloses) Silizium, das als dünne Schicht auf das Trägermaterial, in den meisten Fällen Glas, aufgebracht wird. Der geringere Material und energieverbrauch und die Möglichkeit des hohen Automatisierungsgrades der Fertigung bieten beträchtliche einsparpotenziale gegenüber der kristallinen Siliziumtechnologie. nachteil der amorphen Zellen ist der geringe Wirkungsgrad von 5 % bis 8 % (stabilisierter Zustand). Flexible Solarmodule auf Metall oder Kunststofffolien sind möglich. Die Struktur ist homogen, die Farbe ist rötlichbraun bis schwarz.

Dünnschichtzelle, CISSolarzellen

Das aktive halbleitermaterial bei CiSSolarzellen ist KupferindiumDiselenid, ihre Farbe ist schwarz. Der Wirkungsgrad beträgt 7,5 % bis 9,5 %.

Dünnschicht, CdTeSolarzellen

Das photoaktive Material bei diesen Solarzellen besteht aus CadmiumTellurid. CdTe ist als Verbindung ungiftig und sehr stabil. Die Farbe der Zellen ist dunkelgrün spiegelnd bis schwarz. Der Wirkungsgrad der CdTeModule beträgt 6 % bis 9 %.


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E

Eigenverbrauch

Solarstrom, der durch den Anlagenbetreiber selbst oder durch Dritte in unmittelbarer nähe verbraucht wird, ohne dass er zuvor durch das öffentliche netz durchgeleitet wurde.

Einspeiseregelung

Die ins öffentliche Stromnetz eingespeiste Wirk und Blindleistung einer Photovoltaikanlage wird geregelt und trägt so zur netzstabilität bei.

Einspeisevergütung

Vergütung, die bei solaren Stromeinspeisung ins Stromnetz gezahlt wird.

Eine Einspeisevergütung wird in Deutschland für Strom aus erneuerbaren (regenerativen) Energien gezahlt, der in das öffent-liche Stromnetz eingespeist wird. Die Betreiber der Stromnetze sind per Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) dazu verpflichtet, den Strom komplett abzunehmen und mit den darin vorgeschrie-benen Sätzen zu vergüten.

Einspeisevertrag

Vertrag zwischen netz und Anlagenbetreiber zur Abnahme und Vergütung von eingespeistem Strom.

Nach dem gültigen Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) dürfen Netzbetreiber die Erfüllung ihrer Verpflichtungen zur Abnahme und Vergütung des Stroms aus einer Photovoltaikanlage nicht vom Abschluss eines Vertrages abhängig machen. Dieser kann in einigen Fällen weitere Fragen klären, sollte aber nie nachteilig für den Anlagenbetreiber ausgelegt sein.

Einspeisezähler

Misst den ins Stromnetz eingespeisten Strom.

Siehe Zähler


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Elektrische Spannung

Die elektrische Spannung gibt den Unterschied der elektrischen Potenziale zwischen zwei Polen und die Antriebsstärke des elektrischen Stroms an.

Die Einheit der elektrischen Spannung ist Volt (V), das Formel-zeichen U. Es gibt zwei verschiedene Arten elektrischer Span-nung: Gleichspannung und Wechselspannung. Spannungsquellen besitzen immer zwei Pole mit unterschiedlichen elektrischen Potenzialen. Der Pol mit dem höheren elektrischen Potenzial hat einen Mangel an Elektronen, der Pol mit dem niedrigeren elektri-schen Potenzial entsprechend einen Überschuss an Elektronen. Die Differenz der elektrischen Potenziale nennt man elektrische Spannung. Entsteht eine elektrische Verbindung zwischen den Polen, ist das System bestrebt, die verschiedenen Elektronenkon-zentrationen und damit die Potenziale auszugleichen. Bei diesem Vorgang fließt ein elektrischer Strom. Die elektrische Spannung ist somit das spezifische Arbeitsvermögen der elektrischen Ladung.

Emission Bezeichnet den Ausstoß von Störfaktoren in die Umwelt, z. B. Kohlenstoffdioxid.

Siehe CO2

Endenergie Die energie, die bei dem Verbraucher ankommt, also die Primärenergie (z. B. erdöl) nach Umwandlungs und Transportprozessen, in diesem Fall heizöl.

So wird die Energie genannt, die ein Verbraucher bezieht und einsetzt. Die Endenergie kann eine Sekundärenergie oder auch eine Primärenergie sein.


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Energie energie ist als die Menge von Arbeit definiert, die ein physikalisches System verrichten kann. entsprechend dieser Definition kann energie weder erzeugt noch verbraucht oder zerstört werden.

Die Fähigkeit eines Körpers, eine äußere Wirkung hervorzurufen, die in verschiedenen Formen auftreten kann: als elektrische Energie, mechanische Arbeit oder Wärmeenergie. Energie kann in verschiedenen Einheiten angegeben werden, z. B. als Kilowatt-stunde (kWh), Joule ( J) oder Kilocalorie (kcal). Bei allen Ein-heiten, die sich auf eine Zeit beziehen (hier: eine Stunde, h), handelt es sich um Einheiten zur Arbeit bzw. zum Energiever-brauch.

1 kWh = 1 000 Wh = 3.600 kJ

Diese ist nicht zu verwechseln mit der Leistung in Watt (W) oder Kilowatt (kW). Die Spitzenleistung (z. B. einer Solarstromanlage) wird in Watt Peak (Wp) oder Kilowatt Peak (kWp) angegeben.

Energieertrag

Bezeichnet die in einem bestimmten Zeitraum erzeugte energie.

Der Energieertrag photovoltaischer Anlagen beträgt in Deutsch-land durchschnittlich pro Jahr 800 kWh/kWp. Solarthermische Anlagen mit Flachkollektoren haben einen durchschnittlichen Jahresertrag von mind. 350 KWh/m², Anlagen mit Vakuumröh-renkollektoren von mind. 450 KWh/m² und Jahr.


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Energiepreis Wird im energiehandel gebildet und bezeichnet den Strom, Öl und Gaspreis.

Die Stromgestehungskosten beschreiben die Kosten, die zur Her-stellung von 1 kWh elektrischen Stroms benötigt werden. Sie set-zen sich aus den internen und den externen Kosten zusammen. Die internen Kosten spiegeln die Kosten wider, die zur reinen Stromerzeugung aufgebracht werden. Die externen Kosten wer-den in der Regel von der Allgemeinheit getragen, sie beschreiben z. B. Folgekosten nach Tankerunglücken. Bei Strom aus erneuer-baren Energien liegen die Gestehungskosten oft noch erheblich über denen konventioneller Energieträger. Dies liegt u. a. daran, dass sich ein Großteil der externen Kosten bei der Stromerzeu-gung aus konventionellen Energien nicht im Endpreis widerspie-gelt, sondern von der Allgemeinheit getragen wird. Darüber hinaus kommen den konventionellen Energieträgern auch heute noch erhebliche staatliche Subventionen zugute, die den Preis künstlich niedrig halten. Weiterhin Einfluss nehmen eine gerin-gere Energiedichte von erneuerbaren Energieträgern sowie eine geringere Stückzahl an Produktionsanlagen.

Energiequellen, konventionelle

Üblicherweise bezeichnet man so die fossilen energieträger (Kohle, Mineralöl, erdgas) und Uran.

Energierücklaufzeit

Bezeichnet die Zeit, die die erzeugte energie benötigt, um die zum Bau des energieerzeugers benötigte energie zu decken.

Siehe Amortisation

Energieversorgungsunternehmen (EVU)

Bezeichnet energielieferanten und netzbetreiber.

Energieversorgungsunternehmen (EVU) erzeugen Energie in Form von Strom und Wärme bzw. liefern Gas an den Kunden. Den größeren EVUs gehört ein Großteil der Stromnetze (RWE, E.On, Vattenfall, EnBW). Diese Netzbetreiber sind nach dem Erneuer-bare-Energien-Gesetz (EEG) verpflichtet, die Einspeisevergütung für z. B. Strom aus Photovoltaikanlagen zu zahlen. Wenn man von einem anderen Anbieter Strom bezieht (z. B. Ökostrom-anbieter), dem die Netze nicht gehören, zahlt dieser eine Nutzungsgebühr (Durchleitungsgebühr) an den Netzbetreiber.


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ENS, Einrichtungen zur Netzüberwachung mit Schaltorgan

einrichtung, um eine Solarstromanlage vom Stromnetz zu trennen.

Bei Schwankungen im Stromnetz oder bei Überschreitung vorge-gebener Toleranzen bei der Einspeisung durch die Photovoltaik-anlage, muss seitens des Netzbetreibers die Möglichkeit beste-hen, die Photovoltaikanlage vom Netz zu trennen. Dies soll die Personensicherheit auf Seiten des Stromnetzes sicherstellen. Diese Funktion nimmt in der Regel die selbsttätige Freischalt-stelle (ENS) ein, die häufig in den Wechselrichter integriert ist und die Anlage automatisch vom Netz trennt.

Entsorgung Bezeichnet die Beseitigung und Verwertung von Abfällen.

Siehe Recycling

Engineering, Procurement and Construction, EPC

Wenn von ePCs die Rede ist, handelt es sich um Firmen, die sich mit der Planung, dem Aufbau und der Realisierung von Solaranlagen befassen.


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Erdung Die erdung bedeutet, eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem elektrischen Potential des erdbodens herzustellen.

Es gibt je nach Aufgabe und Aufbau unterschiedliche Erdungs-arten in der Elektrotechnik:•Schutzerdung•Blitzschutzerdung•Funktionserdung•Betriebserdung

Mit der Schutzerdung wird eine sichere Verbindung zum Erdreich erstellt, um bei elektrischen Anlagen und Geräten bei Auftreten eines Fehlers Personen und Tiere vor gefährlich hohen Berüh-rungsspannungen zu schützen. Die Schutzerdung kann auch der Funktionserdung dienen, nicht jedoch umgekehrt.

Die Blitzschutzerdung soll den Blitzstrom sicher ins Erdreich abführen, um Gebäude zu schützen.

Die Funktionserdung dient dazu, elektrische Einrichtungen sicher zu betreiben. Mit der Funktionserdung sollen Störströme sicher abgeleitet und elektrische Störeinkopplungen vermieden werden.

Die Betriebserdung wird überwiegend in Kraftwerken und Schalt-anlagen eingesetzt und soll einen störungsfreien Betrieb der Anlage oder der Geräte sicherstellen.


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ErneuerbareEnergienGesetz (EEG)

Gesetz in Deutschland zur Förderung der energieerzeugung aus regenerativen energiequellen durch besondere finanzielle Anreize, wie z. B. besondere einspeisetarife oder Steuervorteile.

Das deutsche Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) bietet u. a. über garantierte Einspeisevergütungen Marktanreize zur Errich-tung von regenerativen dezentralen Energieerzeugungsanlagen. Das starke Wachstum der Photovoltaik in Deutschland wurde maßgeblich durch dieses Gesetz getrieben. Aufgrund der hier-durch gestiegenen Umlagekosten sind zurzeit grundlegende Überarbeitungen in der Diskussion. In anderen Ländern gibt es ähnliche Marktanreizprogramme, die entweder auf gesicherten Einspeisevergütungen, Steuervorteilen oder sogenannten Net-Metering-Modellen basieren. Bei letzteren bezahlt der Betreiber einer Erzeugungsanlage, der in der Regel auch gleichzeitig Stromabnehmer ist, die Differenz zwischen Strombezug und Ein-speisung. Überschüsse werden hier in der Regel nicht vergütet.

Erneuerbare Energien

Bezeichnet energien aus Quellen, die sich entweder kurzfristig von selbst erneuern oder deren nutzung nicht zur erschöpfung der Quelle beiträgt.

Energiequellen, die keine endlichen Rohstoffe verbrauchen, son-dern natürliche, sich erneuernde Kreisläufe anzapfen, bezeichnet man als erneuerbar (Sonne, Wind, Wasserkraft, Bioenergie), meist werden auch die Gezeiten, die Meeresströmung und die Erdwärme dazugezählt.

Erwärmung Solarmodul

erwärmen sich Solarstromanlagen, sinkt deren Leistung etwas ab.

Solarzellen aus kristallinem Silizium verlieren bei Erwärmung einen geringen Teil ihrer Leistung. Pro Grad Temperaturerhöhung der Module sinkt die Leistung um bis zu 0,5 % der Spitzenlei-stung. Daher sollte bei der Installation von Solarmodulen auf dem Dach darauf geachtet werden, dass diese gut hinterlüftet sind. Bei Standardtestbedingungen, unter denen die Module gestestet werden, beträgt die Temperatur 25 °C. Bei Dünn-schichtmodulen ist dieser Effekt weniger stark.


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Eurowirkungsgrad

Wirkungsgrad, der Klimaschwankungen unter Berücksichtigung weiterer technischer Details einbezieht.

Ein mit dem europäischen Klima gewichteter dynamischer Wirkungsgrad, der den Vergleich verschiedener Wechselrichter ermöglicht.

F

Farbige Solarzelle

Durch Verändern der Antireflexschicht können Solarzellen auch in anderen Farben als das typische Dunkelblau und Schwarz erscheinen.

Ertragsoptimierte kristalline Solarzellen sind meist dunkelblau, um eine möglichst große Absorption des Sonnenlichtes zu errei-chen. Dünnschichtzellen haben ein schwarzes oder rot-/grün-schwarzes Erscheinungsbild. Durch Verändern der Antireflex-schicht können bei kristallinen Zellen auch andere Farbtöne erzeugt werden. Generell gilt für kristalline Solarzellen: Je heller der Farbton, desto ungünstiger die Leistung der Solarzelle. Neben farbigen Zellen werden auch transparente und semi-transparente Zellen angeboten, die dem Kunden ästhetisch schöne Variationen der Gestaltung ermöglichen.

Das Rohmaterial Silizium, aus dem die Wafer für Solarzellen gefertigt wird, ist silberfarben-metallisch. Die allgemein übliche und bekannte blaue Farbe entsteht erst durch das Aufbringen einer Antireflexionsschicht auf der Oberseite der Solarzelle. Dun-kelblau bis Schwarz ist dabei die Farbe, die dafür sorgt, dass die größte Menge für die Zelle verwertbares Licht aus dem Tages-lichtspektrum aufgenommen wird. Die Antireflexschicht besteht herstellerabhängig häufig aus Siliziumnitrit. Durch eine Variation in der Schichtdicke der Antireflexschicht wird deren Farbigkeit verändert. Dabei können alle Regenbogenfarben entstehen. Die entstehenden Farben nennt man Interferenzfarben. Nicht zu ver-wechseln sind farbige Solarzellen mit sogenannten Farbstoffzel-len. Das sind experimentelle Zellen, die ein Farbstoffgemisch beinhalten.


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Fassadenintegration

Bezeichnet das einfügen von Solaranlagen in die Außenfassade eines Gebäudes als funktionales element.

Bei der Integration von Solaranlagen in Gebäudefassade werden Kalt- und Warmfassaden unterschieden. Bei Kaltfassaden wer-den die Solarmodule oder Kollektoren additiv vor der Wärme-dämmung an der Gebäudefassade installiert. Sie dienen neben der Energieproduktion als Witterungsschutz sowie zur Fassaden-gestaltung. Die Solarmodule oder Kollektoren sind dabei hinter-lüftet und somit gekühlt. Bei Warmfassaden übernimmt die Solaranlage zusätzlich die Funktion der Wärmedämmung in der Gebäudehülle. Dafür werden im Bereich der Photovoltaik spezi-elle Isolierglasmodule angeboten, die entsprechende Eigenschaf-ten besitzen. Auch Solar- und Luftkollektoranlagen werden als fassadenintegrierte Lösungen angeboten. Die Fassadenintegrati-on von Solaranlagen bietet sich vor allem bei großflächigen Büro- und Industriegebäuden sowie Mehrfamilienhäusern an („Energiefassaden“). Einige Solarmodulhersteller haben dafür maßgeschneiderte, lichtdurchlässige Solarmodule im Angebot. Die Anschaffungskosten sind i. d. r. höher als die vergleichbarer Solarmodule mit dem üblichen Glas-/Folienaufbau. Der ästhe-tische Anspruch an diese Elemente ist jedoch auch wesentlich höher. So werden beispielsweise spezielle Anschlusselemente ver-wendet, die in Fassadenstrukturen integriert werden können und somit für den Betrachter unsichtbar bleiben.


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Flachdachmontage

Bei der Flachdachmontage werden Solaranlagen auf speziellen Ständern aufgestellt, um den optimalen neigungswinkel zu erreichen.

Flachkollektoren und Solarstrommodule werden auf Flachdächern über ein Montagesystem schräg aufgestellt. Für die Installation auf einem Flachdach muss zunächst geklärt werden, ob die Sta-tik des Daches eine Montage zulässt, also ob tragfähige Flächen, Dachpunkte oder Wände für die zusätzliche Last vorhanden sind. Das ist nicht selbstverständlich, da Flachdächer prinzipiell nur ihre Eigenlast sowie die Wind- und Schneelast tragen müs-sen. Ein Statiker muss nicht nur die zusätzliche Belastbarkeit des Daches prüfen, sondern auch die zusätzlichen Belastungen durch Wind und Schnee auf den Kollektoren oder Modulen in die Berechnungen einbeziehen. Außerdem sollte die Dachfläche aus-reichend groß und nicht zu stark zergliedert sein (durch Kamine, Dachaufbauten oder ähnliches), so dass die erforderliche Kollek-tor- oder Modulfläche ohne Verschattung der Elemente und in möglichst großen Feldern darauf untergebracht werden kann. Da Sanierungsarbeiten nach dem Aufbau des Solarfeldes nur mit erhöhtem Arbeitsaufwand möglich sind oder eventuell die Demontage des Solarfeldes erfordern, sollte die Dachabdichtung neu sein bzw. im Zuge der Montage saniert werden, um Sanie-rungsmaßnahmen während der langen Lebensdauer der Kollek-toren bzw. der Module (20 Jahre und mehr) möglichst überflüs-sig zu machen. Eine Ausnahme bei der Montage bilden Vakuum-röhrenkollektoren. Sie können auch horizontal auf Flachdächern installiert werden. Hier können die Absorberstreifen so gedreht werden, dass sie im optimalen Winkel zur Sonne stehen.

Flachkollektor

Flachkollektoren sind die am häufigsten verwendeten Kollektoren bei Solarwärmeanlagen, da sie günstiger, aber auch weniger effizient als Vakuumröhrenkollektoren sind.


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Freiaufstellung

Bezeichnet die Aufstellung von Solaranlagen auf dem Boden.

Die Verankerung eines Solarmoduls bzw. Kollektors im Boden gestaltet sich teilweise einfacher als auf dem Dach – die Monta-ge geht schneller, Wartung und Reinigung sind einfacher. Das Modul bzw. der Kollektor wird auf ein Fundament geschraubt. Dabei muss insbesondere bei Photovoltaikanlagen ein ausrei-chend großer Abstand zum Boden beachtet werden, damit keine Pflanzen die untere Modulreihe beschatten.

Laut Erneuerbare-Energien-Gesetz müssen verschiedene recht-liche Belange bei Freiflächenphotovoltaikanlagen beachtet werden.

Freischaltstelle

einrichtung, um eine Solarstromanlage vom Stromnetz zu trennen.

Siehe ENS

Förderprogramme

Förderprogramme dienen der verbesserten Wirtschaftlichkeit von erneuerbaren energien und Maßnahmen zur energieeinsparung.

Die Förderung geschieht durch Steuervorteile, Zuschüsse zu den Errichtungskosten von regenerativen Energieerzeugungsanlagen oder durch besondere Einspeisevergütungen.

G

GalliumArsenid

Ausgangsmaterial zur herstellung von DünnfilmSolarzellen auf CadmiumTelluridBasis.

Neuartige Materialien (Verbindungshalbleiter), die anstelle von Silizium für die Herstellung von Dünnfilm-Solarmodulen verwen-det werden.


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Gebäudeintegrierte Solaranlagen

Solaranlagen können harmonisch und architektonisch anspruchsvoll in das Dach oder in die Gebäudehülle integriert werden.

Bei herkömmlichen Installationen werden Solaranlage lediglich an oder auf einem Gebäude installiert, um Sonnenenergie umzu-wandeln und als Wärme oder elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Sobald die Module oder Kollektoren jedoch eine zusätzliche Funktion für das Gebäude übernehmen, spricht man von Gebäudeintegration. Beispiele sind Außenfassaden (däm-mend oder vorgehängt), Überkopfverglasungen, Verschattungsele-mente etc. Auch eine rein architektonische Einbindung der Solar-elemente in die Gebäudestruktur macht eine Solaranlage zu einem gebäudeintegrierten System.

Generator ein Generator erzeugt elektrische energie.

Eine, um einen magnetischen Eisenkern gewickelte Spule die durch Induktion Strom erzeugt. Dazu werden die durch Verbren-nung fossiler Rohstoffe erzeugten mechanischen Antriebskräfte einer Turbine oder die Windenergie bei Windkraftanlagen genutzt. In der Photovoltaik handelt es sich um miteinander verschaltete Solarmodule, die ein Kraftwerk zur Stromerzeugung bilden.

Generatoranschlusskasten (GAK)

Bei mittleren und großen Photovoltaikanlagen werden die einzelnen Strings mittels Generatoranschlusskästen zusammengefasst.

Generatoranschlusskästen werden zwischen den Solarmodulen und dem Wechselrichter montiert. Diese sammeln die Strings aus dem Feld zusammen und führen sie zum Wechselrichter. Zusätzlich können weitere Funktionen wie Schutz-, und Über-wachungssysteme integriert werden.

Je nach Ausführung enthalten die Kästen Reihenklemmen, Über-spannungsschutz, Sicherungen und Lasttrennschalter bis hin zum System für die permanente Stromüberwachung der einzelnen Strings.


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Gleichstrom elektrischer Strom, der stets in die gleiche Richtung fließt.

Elektrischer Strom, der stets in die gleiche Richtung fließt, wird als Gleichstrom (auch DC für „direct current“) bezeichnet. Der Strom fließt von Plus nach Minus. Auch Photovoltaikanlagen pro-duzieren Gleichstrom, der zur Netzeinspeisung über einen Wech-selrichter in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt wird. Gleichstromleitungen haben einen größeren Querschnitt als Wechselstromleitungen. Bei der Installation von Photovoltaikan-lagen sind sie daher schwieriger zu verlegen und auch teurer. Deshalb werden Gleichstromleitungen möglichst kurz gehalten und der Wechselrichter wird nah an den Modulen eingebaut. Gleichstrom wird hauptsächlich bei Geräten mit kleiner Leistung verwendet, z .B. bei Taschenlampen oder Autobatterien.

Globalstrahlung

Als Globalstrahlung bezeichnet man die gesamte auf eine Fläche auftreffende Sonnenstrahlung. Gemessen wird die Strahlung pro Quadratmeter waagerechte Fläche.

Die Globalstrahlung setzt sich aus der direkten und der diffusen Strahlung zusammen. Die Lufthülle der Erde verringert die Glo-balstrahlung durch Absorption, Reflexion und Streuung, die Inten-sität der Strahlung auf der Erdoberfläche nimmt ab. Bei klarem Himmel besteht die Globalstrahlung fast nur aus direkter, bei bewölktem Himmel ausschließlich aus diffuser Strahlung. Im Jahresmittel sind beide Anteile gleich hoch. Die mittlere Jahres-summe der Globalstrahlung auf eine horizontale Empfangsfläche beträgt in der Region Berlin/Brandenburg ca. 1.000 kWh/m² pro Jahr, während sie für das Sauerland mit ca. 900 kWh/m² pro Jahr und für die Region um Freiburg mit ca.1.160 kWh/m² pro Jahr angegeben wird.


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H

Halbleiter Material, das durch gezielte Verunreinigung stromleitend gemacht wurde.

Material, das im physikalisch reinen Zustand nicht leitend ist und bei gezielter Verunreinigung leitend gemacht werden kann. Durch Licht und Wärme werden Halbleiter elektrisch leitfähig. Solarzel-len bestehen zum Großteil aus einem Siliziumhalbleiter. Strahlt Licht auf eine Grenzschicht, entsteht elektrische Spannung, indem positive und negative Ladungsträger im Material getrennt werden. So entsteht zwischen Vorder- und Rückseite der Zelle eine elektrische Spannung. Wird ein Verbraucher angeschlossen, fließt die freie Ladung von der positiven in die negative Schicht.

Hinterlüftung Mit dem Begriff hinterlüftung wird im allgemeinen ein be lüfteter hohlraum hinter oder zwischen zwei Bauteilen oder Schichten bezeichnet.

Bei Solar- und Photovoltaikanlagen ist dies vor allem im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Anlage wichtig. Dieser ist bei einer Solarzelle stark von ihrer Temperatur abhängig, wobei er umso besser wird, je kühler die Zellen arbeiten können. Beim Aufbau und der Planung einer Solaranlage muss auf eine möglichst optimale Hinterlüftung der Solarmodule geachtet werden. Hierzu empfiehlt es sich, zwischen den Solarmodulen und der Dach- bzw. Fassadenfläche einen Abstand von mindestens zehn bis fünfzehn Zentimetern einzuhalten.

HotspotEffekt

Dieser effekt tritt bei Verschattung von Solarstromanlagen auf. Durch die folgende hitzeentwicklung können Teile des Solarmoduls zerstört werden.

BypassDioden vermeiden den hotspoteffekt.


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Hybridsysteme

hybridsysteme sind Kraftwerke, die aus verschiedenen energiequellen Wärme oder Strom erzeugen können.

So zum Beispiel hybride Photovoltaik-Dieselgeneratoren. Obwohl die Umwandlung von Dieseltreibstoff in Strom besonders umwelt-schädlich und teuer ist, stellt diese Art der Stromversorgung in vielen Teilen der Erde die einzige Möglichkeit für eine zuverläs-sige Versorgung dar. Durch die Kombination von Photovoltaik und konventionellen Dieselgeneratoren können der Kraftstoffver-brauch und damit die hohen Betriebskosten deutlich reduziert werden.

I

Indach Montage

Die Solaranlage wird als Teil der Gebäudehülle in das Dach integriert.

Bei der Indach-Montage von Solaranlagen wird der Solarkollektor oder das Solarmodul in die Dacheindeckung integriert und bildet somit ein funktionales Element der Gebäudehülle. Sowohl bei schrägen als auch bei Flachdächern ist eine Indach-Montage von Solarmodulen möglich. Indach-Montage ist im Vergleich zur Auf-dach-Montage unter ästhetischen Gesichtspunkten meist die ansprechendere Variante. Nachteil der Dachintegration von Solarmodulen zur Stromerzeugung ist die schlechtere Hinterlüf-tung. Hierdurch können sich die Solarmodule bei Sonneneinstrah-lung stärker erwärmen, was zu einer Verringerung des Wirkungs-grades und somit zu Minderertrag führen kann (Siehe Tempera-turkoeffizient). Bei der Nachrüstung einer Solaranlage in beste-hende Gebäude mit Schrägdächern ist eine Aufdach-Montage preisgünstiger als eine Indach-Montage, da die bestehende Zie-geleindeckung nur an wenigen Punkten durchbrochen wird, ohne die Dichtigkeit des Daches zu gefährden. Einige Hersteller bieten Kollektoren und Module an, die sich – in spezielle Rahmen oder Wannen eingepasst – mechanisch und optisch in die umliegende Dachfläche integrieren lassen. Weitere Möglichkeiten der Dach-integration bieten Solardachziegel, flexible, wie Folienbahnen zu verarbeitende Solarmodule sowie Solar-Roof-Systeme. Hierbei wird die gesamte Dachfläche mit großen Kollektoren oder Modu-len begedeckt („Energiedächer“). Derartige Systeme lassen sich bei Neubauten sehr gut abseits der Baustelle vormontieren.


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Inselanlagen Solarstromanlagen, die ausschließlich zur Selbstversorgung mit Strom dienen und nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.

Inselanlagen kommen insbesondere in unzugänglichen Regionen zum Einsatz, in denen keine Anschlussmöglichkeit an das öffent-liche Stromnetz besteht. Sie werden i. d. R. mit einer Erdspeiche-reinheit kombiniert.

Investor Kapitalanleger einer Solaranlage oder eines Solarparks.

K

Kenngrößen Solarmodul

Wichtige Datenblatt und Typenschildangaben von Solarmodulen.

Das Datenblatt eines Solarmoduls enthält die wichtigsten elektri-schen und mechanischen Kenngrößen. Hierzu gehören Maximal-leistung, Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom bei Standard-testbedingungen (STC, 1000 W/m², 25 ± 2 °C, AM 1.5 gemäß EN 60904-3) sowie unter durchschnittlichen Betriebsbedin-gungen (800 W/m², NOCT, AM 1.5).

Weitere Kennwerte sind:

•Temperaturverhalten: sog. NOCT (Normal Operation Cell Tem-peratur, Temperatur der verwendeten Solarzellen unter norma-len Betriebsbedingungen) Temperaturkoeffizienten von Span-nung, Strom und Leistung

•Schwachlichtverhalten, d. h. die Wirkungsgradreduktion bei nur 200 W/m² Einstrahlung

•Mechanische Abmessungen (Länge, Breite, Höhe) und Gewicht.

Eine weitere Angabe beschreibt die Zulassungen für das Modul, z. B. EN 61215 und EN 61646 für kristalline bzw. Dünnschicht-module im europäischen Raum bzw. UL 1703 für den nordame-rikanischen Raum. Einige Hersteller geben die verwendeten Anschlussdosen, Leitungen und Steckverbinder an. Die europä-ische Norm EN 50380 schreibt vor, welche Datenblattangaben mindestens vorhanden sein müssen.


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Kennlinie eine Kennlinie ist die graphische Darstellung zweier voneinander abhängigen physikalischen Größen, die für ein Gerät (z. B. Solarstromanlage) kennzeichnend ist.

Diagramm, das das elektrotechnische Verhalten einer Solarzelle bzw. eines Solarmoduls beschreibt.

Kilowatt einheit der Leistung, 1kW = 1000 W.

Siehe Leistung, Energie, Watt Peak

Klimaschutz Alle organisatorischen und technischen Maßnahmen, die einer unnatürlichen Veränderung des Klimas entgegenwirken.

Kohlendioxid (CO2)

Siehe CO2

Kollektor Dient der „Sammlung“ von Sonnenstrahlungsenergie (lat. colligere = sammeln). Der Begriff wird vorwiegend im Bereich der Thermie genutzt, das Äquivalent im Bereich der Photovoltaik wird als Solarmodul bezeichnet.

Solarmodule wandeln Sonnenenergie in elektrische Energie um. Das Modul nimmt die Sonnenstrahlung auf und wandelt diese über zwei Halbleiterschichten in elektrische Energie um. Mehrere Photovoltaikmodule werden zum sogenannten Solargenerator zusammengeschlossen. Zur Photovoltaikanlage gehören jedoch noch mehr Komponenten. Um den Gleichstrom nutzen bzw. ihn in das öffentliche Netz einspeisen zu können, ist ein Wechsel-richter notwendig, der den Gleichstrom in Wechselstrom wandelt.

Solarkollektoren hingegen wandeln Sonnenenergie in Wärme um. Sie sind Bestandteil einer thermischen Solaranlage zur Brauch-wassererwärmung oder Heizungsunterstützung. Der Kollektor nimmt die Sonnenstrahlung auf und wandelt diese über den Absorber (in der Regel ein dunkles Kupferblech) in Wärme um. Sie wird von der Wärmeträgerflüssigkeit (Solarflüssigkeit) aufge-nommen, die den Absorber in Kupferrohren durchströmt. Die Wärme wird dann über einen Wärmetauscher an das Brauch-wasser abgegeben.


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Konversionsflächen

ehemalige industrie, Militär oder Gewerbefläche.

Ehemalige, zum Teil brachliegende Militär-, Industrie- und Gewer-beflächen, die zum Zweck der neuerlichen Nutzung (z. B. Neu-bebauung mit Photovoltaikanlagen) eine Umwandlung (Konver-sion) erfahren.

Korrosion Chemische Reaktion von Werkstoffen, insbesondere von Metallen, mit ihrer Umgebung und daraus resultierende veränderte eigenschaften.

Bei Solaranlagen spielt die Korrosion von Kontaktwerkstoffen eine wesentliche Rolle. Bei Verwendung unterschiedlicher Metall-kontakt-Oberflächen in Steckverbindern kann es im Betrieb zu elektrochemischen Reaktionen kommen. Hierdurch entsteht oft ein erhöhter Übergangswiderstand. Die daraus resultierende Erwärmung des Kontaktbereiches hat finanzielle Einbußen des Anlagenbetreibers zur Folge. Fortschreitende Korrosionseffekte können zur Überhitzung von Kontakten, deren Zerstörung und sogar zu Bränden führen. Ein unkritischer Korrosionseffekt ist das bekannte dunkle Anlaufen von Silberoberflächen. Die dabei entstehende Silbersulfidschicht ist elektrisch leitfähig und führt somit nicht zu erhöhten Übergangswiderständen. Korrosion lässt sich vermeiden, indem aufeinander abgestimmte Komponenten verwendet werden. Dies ist üblicherweise nur gewährleistet, wenn die Komponenten – z. B. Steckverbinder – von ein und dem-selben Hersteller stammen. Vorsicht ist bei dem Begriff „Kompa-tibilität“ geboten. In den meisten Fällen verbirgt sich dahinter eine rein mechanische Ähnlichkeit der Komponenten – im Fall von Steckverbindern die Steckbarkeit. Eine Abstimmung der Materialien und Oberflächen ist üblicherweise nicht gegeben.

Kurzschlussstrom

höhe der Stromstärke, wenn Plus und Minuspol eines Solargenerators verbunden (kurzgeschlossen) werden.

kWh, Kilowattstunde

Maßeinheit der Arbeit

1 kWh = 1000Wh Einheit für Energie (dagegen Leistung: Energie/Zeiteinheit = KW)


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kWp, Kilowattpeak

Spitzenleistung einer Solarstromanlage.

Die Größe einer Photovoltaikanlage wird nach der Leistung des Solargenerators in kWpeak (kWp, Peakleistung = Spitzenlei-stung) angegeben. Dieser Wert beschreibt die optimale Leistung der Solarmodule unter genormten Testbedingungen (1000 W/m2 Einstrahlung, 25 °C Modultemperatur, 1,5 Air Mass). Bei bewölktem Himmel, Erwärmung des Moduls oder einem höheren Air-Mass-Faktor ist die Leistung des Solargenerators entspre-chend geringer (Anlage arbeitet unter Teillast). In unseren Brei-tengraden können mit einer 1-kWp-Photovoltaikanlage (ent-spricht 8-10 m² Fläche) etwa 700 bis 900 kWh Strom pro Jahr erzeugt werden. Der durchschnittliche jährliche Stromverbrauch eines Vierpersonenhaushalts in Deutschland liegt bei etwa 4.000 kWh.

KyotoAbkommen

internationales Abkommen zum Klimaschutz, das mittlerweile durch eine in Verhandlung befindliche Anschlussvereinbarung ergänzt wird.

In der japanischen Stadt Kyoto wurde 1997 ein Abkommen zum Klimaschutz getroffen, in dem sich 180 Länder verpflichten, die Emissionen von Treibhausgasen um 5,2 % im Vergleich zu 1990 zu verringern.

L

Laderegler Schutzeinrichtung für Batterien.

Der Laderegler schützt den Akkumulator von Inselanlagen vor Überladung und Tiefenentladung.

Laminat Rahmenlose Photovoltaikanlagenmodule.

Verschweißter Verbund aus Solarzellen und Kunststofffolien, der auf eine Glasscheibe auflaminiert ist. Transparente Photovoltaik-anlagenmodule oder semitransparente Photovoltaikanlagenmodu-le eigenen sich hervorragend für ästhetische Architektur.

Siehe Montagesysteme


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Lebensdauer von Solaranlagen

Betriebsdauer einer Solaranlage, innerhalb derer die maximale Leistung einen Wert von 80 % bis 85 % der nennleistung nicht unterschreitet.

Solaranlagen altern, bedingt durch Witterungs- und Korrosions-effekte, mechanische Belastungen und Degradation von elektro-nischen Bauteilen. Die meisten Komponentenhersteller bieten über die gesetzliche Gewährleistung hinaus verschiedene Arten von Garantieleistungen. Bei Solarmodulen spricht man beispiels-weise von einer Leistungsgarantie, die typischerweise eine Dauer von 20 bis 30 Jahren umfasst. Innerhalb dieses Zeitraums darf die Leistung der Solarmodule einen vorgegebenen Anteil der Nennleistung (z. B. 80 %) nicht unterschreiten. Bei freiwilligen Garantieleistungen der Hersteller ist ein besonderes Augenmerk auf die Garantiebedingungen zu legen. Hier werden im „Kleinge-druckten“ oft hohe Hürden aufgebaut, die zu überwinden schwierig und finanziell aufwändig sein kann.

Leerlaufspannung

höhe der Spannung zwischen Plus und Minuspol einer Stromquelle (z. B. Solarmodul), wenn kein Verbraucher angeschlossen ist.

Leistung Bezeichnet die elektrische energie, die in einer bestimmten Zeit geliefert wird.

Unter Leistung versteht man die pro Zeiteinheit umgesetzte Energie. Das ist auch die pro Zeit verrichtete Arbeit, die ver-brauchte Strommenge oder die zugeführte Wärmemenge.


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Leitungen Leitungen dienen bei Solaranlagen dem Transport von elektrischem Strom, der Leistungsübertragung sowie der informationsübermittlung.

Bei der Verdrahtung von Solaranlagen zur Leistungsübertragung werden spezielle Leitungen eingesetzt. Ausschlaggebend sind die besonderen Anforderungen an die Langzeitstabilität unter extre-men äußeren Bedingungen sowie die hohe elektrische Spannung von bis zu 1.500 V. Regional unterschiedliche Normen und Gesetze schränken die verwendbaren Leitungstypen für Solaran-wendungen stark ein. Bei der Auslegung von Leiterquerschnitten ist zu beachten, dass bei der Leistungsübertragung auch in den Leitungen Wärmeverluste auftreten, die bei falscher Kalkulation zu hohen finanziellen Einbußen und zur vorzeitigen Alterung führen können.

Datenleitungen müssen ebenfalls auf die Anwendung im Photo-voltaikumfeld ausgelegt sein. So ist, wie auch bei den leistungs-übertragenden Leitungen, eine Querschnittsberechnung notwen-dig, die die Signalqualität der Datenübertragung sicherstellt. Darüber hinaus müssen die Leitungen besonders gegenüber elek-tromagnetischen Einflüssen geschützt werden, die typischerweise in industriellen Solaranlagen auftreten. Dies wird durch geeignete Schirmung und Verlegung erreicht.

Lichtdurchlässige Module

Solarstromanlagen, die eine transparente Rückseite haben und somit lichtdurchlässig sind.

Transparente Photovoltaikanlagenmodule sind durchsichtige Module, während semitransparente Photovoltaikanlagenmodule halbdurchsichtige Module sind. Diese Arten eigenen sich hervor-ragend für ästhetische Architektur, bei der ein beeindruckendes Spiel aus Licht und Schatten geschaffen werden kann.

M

Mikrowechselrichter

Siehe Modulwechselrichter


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Modul ein Solarmodul wandelt Sonnenenergie durch photovoltaische effekte direkt in elektrischen Strom um.

Siehe Solarmodul

Modulwechselrichter

Spezieller Wechselrichtertyp mit geringer nennleistung und niedriger eingangsspannung, um mit einzelnen Modulen verschaltet werden zu können.

Modulwechselrichter, auch Micro-Inverter genannt, sind Wechsel-richter, die im Leistungsbereich von wenigen hundert Watt und mit sehr geringen Eingangsspannungen deutlich unter 100 V arbeiten. Sie werden einzelnen Modulen zugeordnet, d. h. ein oder zwei Module werden mit einem Wechselrichter verknüpft. Dies hat zur Folge, dass die einzelnen Module eines Photovoltaik-generators unabhängig voneinander jeweils in ihrem optimalen Arbeitspunkt betrieben werden können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Bei der klassischen String-Verschaltung von Photovol-taikgeneratoren ist dies so nicht möglich. Ein typischer Anwen-dungsfall von Modulwechselrichtern ist ein Photovoltaikgenerator, der im Tagesverlauf eine Teilverschattung aufweist. Der Einsatz von Modulwechselrichtern bewirkt hier, dass nur die verschatteten Module in Minderleistung gehen, während die restlichen Module zu jedem Zeitpunkt ihren maximalen Ertrag liefern können.

Monitoring Überwachung von Betriebsdaten einer Photovoltaikanlage.

Die Betriebs- und Leistungsdaten einer Photovoltaikanlage sind ein wesentlicher Indikator für die Effektivität und Wirtschaftlich-keit. Typischerweise werden AC- und DC-Leistung, Ströme und Spannungen erfasst. Darüber hinaus können auch Größen wie Einstrahlung und Temperatur aufgenommen werden. Die Daten stehen dann zur Berechnung z. B. der Performance Ratio zur Verfügung.

In kleineren Anlagen mit Mikrowechselrichtern und Stringwech-selrichtern ist die Betriebsdatenerfassung üblicherweise im Wech-selrichter integriert. Große Photovoltaikkraftwerke werden zusätzlich auf der DC-Seite über separate Messeinheiten über-wacht, da die Zentralwechselrichter aufgrund der Anlagenver-schaltung keine ausreichende Detailtiefe in der Messung errei-chen. Das Monitoring der DC-Seite ist vor allem für eine effek-tive Betriebsführung und gezielte Wartung der Anlage notwendig.


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Montagesysteme

Systeme für die Montage von Solaranlagen, beispielsweise auf Dächern.

Für die zahlreichen Möglichkeiten, Solaranlagen an Gebäuden oder auf Freiflächen zu installieren, gibt es viele Befestigungskon-struktionen. Für die Wahl des Befestigungssystems spielt die Art der Kollektoren oder Module (z. B. gerahmt oder ungerahmt) eine wesentliche Rolle.

Zunächst müssen Sie entscheiden, ob die Solaranlage auf dem Dach bzw. an der Fassade befestigt oder in das Dach bzw. die Fassade integriert werden soll.

Montagesystem Aufdachmontage auf Schrägdächern

Für die Aufdachmontage auf Schrägdächern, bei denen die Solaranlage über dem Dach aufgeständert wird, gibt es eine Vielzahl an Befestigungssystemen, die zum Teil speziell auf die Solarkollektoren und module abgestimmt angeboten werden. Dabei handelt es sich z. B. um Schienen systeme aus Aluminium oder edelstahl.

Montagesystem Indachmontage auf Schrägdächern

Für die indachmontage auf Schrägdächern gibt es verschiedene Profilsysteme oder spezielle Dachziegel, in die sich kleine Solarmodule einklemmen lassen. Bei der indachmontage ist eine der wichtigsten Aufgaben des Systems, dass das Dach nicht undicht wird.

Montagesystem Flachdachmontage

Bei der Flachdachmontage werden die Module und Kollektoren mit einer Metallkonstruktion, Betonsockeln oder befüllbaren Wannen aus Kunststoff oder Faserzement schräg über der Dachhaut befestigt.

Bei der Befestigung muss die Statik des Flachdaches beachtet werden. Schienensysteme werden entweder im Dach verankert, um der Windkraft entgegenzuwirken, oder durch Betonplatten (bei Metallgestellen) oder Kies (bei Wannen) beschwert, ohne die Dachhaut zu durchdringen. Das Dach muss ausreichend belastbar sein.

Montagesystem Indachmontage bei Flachdächern

Für die indachmontage bei Flachdächern werden spezielle Dachbahnen angeboten, bei denen flexible Photovoltaikmodule mit dem Dachmaterial ausgerollt werden können.


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Montagesystem Gebäudefassade

Solaranlagen an Gebäudefassaden werden bei der Fassadenmontage nach ihrer Funktion unterschieden. Sie können nachträglich vor die Fassade gesetzt werden und dienen dann der energieproduktion, der Fassadengestaltung und dem Witterungsschutz. Dafür stehen Schienen und Klammermontagesysteme bereit. Werden die Solarmodule oder kollektoren direkt in die Fassade integriert, übernehmen sie zusätzlich die Funktion der Gebäudehülle.

Motorstarter Der Motorstarter schaltet und reversiert 3phasige DrehstromAsynchronmotoren und übernimmt den Motorschutz. Die Solarmodule können somit bei TrackingSystemen ein oder zweiachsig optimal der Sonne ausgerichtet werden.

MPP – Maximum Power Point

Punkt, an dem die Solarstromanlage die höchste Leistung bringt.

Von Einstrahlung und Temperatur abhängiger Punkt der Modul-kennlinie, in dem der Solargenerator die maximale Leistung erzeugt. Die maximale Leistung (Maximum Power Point, MPP) ergibt sich aus dem Produkt der Solarzellenspannung UMPP, multipliziert mit dem Solarzellenstrom IMPP, und hat die Einheit Watt peak (Wp = Spitzenleistung). Ihre Größe wird maßgeblich vom Solarzellenstrom IMPP bestimmt.

MPPTracker einrichtung, die es ermöglicht, die Solarstromanlage immer am Punkt der höchsten Leistung zu betreiben.

Der MPP-Tracker ist eine Vorrichtung im Wechselrichter, die den Strom und die Spannung des Photovoltaikgenerators so einstellt, dass dieser in seinem Maximum Power Point betrieben wird. Dadurch erzielt die Solaranlage ihre maximale Leistung.

N

Nachführung ein oder zweiachsige einheiten, die Solaranlagen optimal zur Sonne ausrichten. in der Solarfachsprache wird die nachführung auch oft als Tracking bezeichnet.


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Nachheizung Verwendung von Solarstrom zum erhitzen von Brauchwasser.

Um den Eigenverbrauchsanteil von Solaranlagen zu erhöhen, lässt sich der Solarstrom zum Erhitzen von Brauchwasser ver-wenden. Hierzu werden lediglich ein elektrischer Heizstab im Brauchwasserspeicher sowie eine zugehörige Steuerung benötigt. Dieses Vorgehen ist dann empfehlenswert, wenn für die konven-tionelle Brauchwasserbereitung teurer Netzstrom oder fossile Energieträger verwendet werden. Eine höhere Investition, jedoch auch eine wesentlich effektivere und leistungsfähigere Lösung stellt die Brauchwassererwärmung mittels solarstrombetriebener Wärmepumpe dar. Derartige Systeme werden als Komplettpa-kete von verschiedenen Herstellern angeboten.

Neigungswinkel

neigung von Solaranlagen auf Gestellen oder Dächern.

Der Neigungswinkel, mit dem die Dachkomponenten einer Solar-anlage installiert sind, spielt eine wesentliche Rolle für den Ertrag. Durch den jahreszeitlich bedingten Lauf der Sonne ergibt sich für den Sommer ein flacherer und im Winter ein steilerer Neigungswinkel. Grundsätzlich ist ein möglichst senkrechtes Auf-treffen der Sonneneinstrahlung auf die Module oder Kollektoren am günstigsten. Im Jahresmittel ergibt sich für thermische Solar-anlagen ein optimaler Neigungswinkel von 45°, für Photovoltaik-anlagen von 30°. Bei solarthermischen Anlagen ist zu beachten, ob sie der reinen Brauchwassererwärmung dienen oder auch der Heizungsunterstützung. Bei einer Anlage zur Heizungsunterstüt-zung wird die meiste Energie im Winter benötigt. Deshalb ist gegebenenfalls ein steilerer Aufstellwinkel von 50° oder 60° zu wählen.

Nennleistung Vom hersteller ausgewiesene höchstleistung einer Solarstromanlage.

Siehe kWp


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Netz Verbund aller Stromleitungen, die der öffentlichen Stromversorgung dienen.

Öffentliches Stromnetz, Verbundnetz: Im Stromnetz sind alle Kraftwerke und Verbraucher miteinander verbunden (vernetzt). Es gibt das Niederspannungsnetz mit 230 oder 400 Volt, an das in der Regel die privaten Haushalte angeschlossen sind. Daneben gibt es das Mittelspannungsnetz (10 bis 30 kV), das Hochspan-nungsnetz (50 bis 150 kV) und das Höchstspannungsnetz (220 oder 380 kV). Wird Strom in zentralen Kraftwerken erzeugt, hat er eine Spannung von z. B. 110 kV. Dieser wird über Freilandlei-tungen zu Umspannwerken geführt, wo er auf Mittelspannung gebracht wird. Der auf Mittelspannung transformierte Strom wird über Freileitungen zu Trafostationen transportiert, wo er auf Niederspannung transformiert wird. Einzelne Trafostationen ver-sorgen z. B. einen Betrieb oder ein Stadtviertel. Die Niederspan-nungskabel verlaufen in der Regel unterirdisch. Eine hohe Span-nung hat den Vorteil, dass viel Leistung übertragen werden kann. Photovoltaikanlagen speisen den Strom in das Niederspannungs-netz ein. Die Wechselrichter formen den von der Solaranlage produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um. Sie besitzen eine Abschalteinrichtung, sollte die Spannung über den gültigen Wer-ten liegen, was praktisch fast nie vorkommt. (Nach IEC-Norm 60038 beträgt die obere Spannungsgrenze 230 Volt plus 6 %.)

Netzanschlusspunkt

Anschlussstelle der Solarstromanlage an das öffentliche Stromnetz.

Die Anschlussstelle der Photovoltaikanlage an die Elektroinstalla-tion des Hauses bzw. das öffentliche Netz.

Netzbetreiber

Bereitsteller von Versorgungsleitungen zur Durchleitung von Strom.

Gemäß dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz sind die Netzbetrei-ber des öffentlichen Stromnetzes verpflichtet, den Strom aus Photovoltaikanlagen komplett abzunehmen. Die Netzbetreiber sind in der Regel die großen Energieversorgungsunternehmen aus der Zeit vor der Liberalisierung des Strommarktes.


44 Phoenix ConTACT

Netzeinspeisung

Privat erzeugter Strom wird meist dem öffentlichen Stromnetz zugeführt.

Der erzeugte Gleichstrom einer Photovoltaikanlage mit Netzan-schluss wird über einen Wechselrichter in netzkonformen Wech-selstrom umgewandelt und in das öffentliche Netz eingespeist. Dieser wird entsprechend vergütet (Siehe EEG). Der Strom von Photovoltaikanlagen kann je nach Leistung einphasig oder drei-phasig eingespeist werden. Nicht netzgekoppelte Anlagen heißen Inselanlagen.

Netzfrequenz Frequenz der netzspannung im elektrischen WechselspannungsÜbertragungsnetz.

Die Netzfrequenz ist ein spezifischer Kennwert von Wechsel-spannungsnetzen. Sie ist landesspezifisch und liegt typischerwei-se bei 50 Hz (z. B. europäisches Verbundnetz) oder 60 Hz (z. B. USA). Die Netzfrequenz schwankt bei unterschiedlichen Lastsituationen innerhalb des Verteilnetzes. Sie wird als Regel-parameter zur Netzstabilisierung verwendet.

Netzgekoppelte Anlage

Solarstromanlage, die an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist und nicht ausschließlich der privaten Stromversorgung dient.

Eine Photovoltaikanlage, die den erzeugten Strom in das öffent-liche Stromnetz einspeist, ist netzgekoppelt. Im Gegensatz zur Inselanlage benötigt dieses System keine Speicherbatterien (Akkumulatoren).

Der erzeugte Gleichstrom einer Photovoltaikanlage mit Netzan-schluss wird über einen Wechselrichter in netzkonformen Wech-selstrom umgewandelt und in das öffentliche Netz eingespeist, wobei dieser entsprechend der lokalen Einspeisegesetze vergütet wird. Der für den Haushalt benötigte Strom wird weiterhin von einem Energieversorgungsunternehmen (EVU) bezogen. Das EVU muss nicht identisch mit dem Betreiber des öffentlichen Strom-netzes sein, das die Einspeisevergütung für den Solarstrom bezahlt. Das heißt, dass z. B. auch Strom aus erneuerbaren Energien (Grüner Strom) von einem alternativen Anbieter einge-kauft werden kann.


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Netzspannung

elektrische Spannung im niederspannungsnetz, also in der untersten ebene des Verteilnetzes.

Die Spannung im Niederspannungsnetz ist landesspezifisch. In Deutschland beträgt sie beispielsweise 230 Volt bzw. 400 Volt im einphasigen bzw. dreiphasigen Betrieb, in den USA 120 Volt bzw. 208 Volt. Neben der Netzspannung ist auch die Netzfrequenz (Siehe Netzfrequenz) ein wichtiger Kennwert des Übertragungs-netzes.

Nutzenergie Die nutzenergie ist die energie, die dem Verbraucher direkt zur Verfügung steht.

Energie, die von Nutzern in Form von Wärme, mechanischer Energie oder Licht verwendet wird. Die Vorstufen sind z. B. Heiz-öl oder Holzpellets, die in Wärme umgewandelt werden.

O

Öffentliches Netz

Stromnetz, von dem die Öffentlichkeit Strom bezieht.

Siehe Netz

P

Paneel Siehe Solarmodul

Parabolrinnenkraftwerk

Solarwärmeanlage, die der Dampferzeugung in großem Maßstab dient. in einem zweiten Schritt wird der Dampf durch Turbinen in Strom umgewandelt.

Parabolrinnenkraftwerke sind Solaranlagen, die über die solare Erwärmung von Wasser Dampf erzeugen, mit dem dann Turbi-nen angetrieben werden und Strom erzeugt wird. Diese Verfah-ren werden in wärmeren Regionen, z. B. in Südeuropa, USA und Afrika eingesetzt. Sie sparen im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken fossile Energien ein.


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Parallelschaltung

einzelne Solarmodule werden miteinander zu einer Photovoltaikanlage verbunden. Durch Reihen und Parallelschaltung mehrerer Module können Anlagen unterschiedlichster Leistung errichtet werden.

Einzelne Solarzellen werden zu einem Modul zusammengeschal-tet. Dieses kann entweder durch Reihen- oder durch Parallel-schaltung geschehen. Die Parallelschaltung erhöht die Stromstär-ke bei gleichbleibender Spannung der Einzelzelle. Bei der Reihen-schaltung ist es umgekehrt, hier wird durch die Zusammenschal-tung die Spannung erhöht, die Stromstärke bleibt etwa gleich. Die Reihenschaltung ist bei Solarmodulen üblich.

Peakleistung Leistung einer Solarstromanlage bei optimalen Gegebenheiten (Spitzenleistung).

Angabe der Maximal- oder auch Nennleistung eines Solarmoduls unter Standardtestbedingungen (STC). Hierbei wird die Leistung des Solarmoduls bei senkrechtem Einfall der Solarstrahlung auf das Modul pro m² Fläche gemessen. Die Sonneneinstrahlung entspricht dabei der eines Sommertages.

Performance Ratio (PR)

Verhältnis von ist und Sollertrag.

Kennwert, mit dem Photovoltaikanlagen an unterschiedlichen Standorten miteinander verglichen werden können. Leistungs-starke Anlagen haben eine PR von 0,7 bis 0,85.


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Photovoltaik (PV)

Technik zur nutzung von Sonnenstrahlung zur Stromerzeugung.

In der Photovoltaik wird das Sonnenlicht mit Hilfe von Solarzellen in elektrischen Strom umgewandelt. Dieser wird in den meisten Fällen in das öffentliche Stromnetz eingespeist und dort nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet. Ist kein Anschluss an das öffentliche Stromnetz vorhanden, wird der Solarstrom in einem Akkumulator gespeichert und von dort für den Verbrauch entnommen (Inselanlage). Da die Solarzellen Gleichstrom produzieren, muss dieser vor der Einspeisung oder der Nutzung in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Funk-tion übernimmt der Wechselrichter. Soll der Gleichstrom direkt genutzt werden, müssen die Verbrauchsgeräte dementsprechend ausgelegt sein. Gleichstromgeräte sind bisher nur im Camping-bereich verbreitet. Der Einsatz von Inselsytemen lohnt z. B. in abgelegenen Gebieten, in denen ein Stromanschluss kosteninten-siver wäre als der Bau einer Photovoltaikanlage.

Photovoltaikmodul

Bauteil einer Solarstromanlage.

Siehe Solarmodul


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Photovoltaikanlage

eine Photovoltaikanlage, auch PVAnlage (bzw. PVA) oder Solarstromanlage genannt, ist ein Kraftwerk, in dem mittels Solarzellen ein Teil der Sonnenstrahlung in elektrische energie umgewandelt wird.

Die Solarzellen im Solargenerator erzeugen auf direktem Weg elektrische Energie aus dem auftreffenden Licht. Es handelt sich dabei um Gleichstrom. Dieser wird in netzüblichen Wechselstrom umgewandelt, damit die Energie im Haus direkt verwendet oder in das öffentliche Netz eingespeist werden kann. Diese Aufgabe übernimmt das Netzeinspeisegerät (NEG), auch Wechselrichter genannt. Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, den Gleich-strom direkt zu nutzen. Allerdings gibt es auf dem Markt, außer im Campingbereich, kaum Verbrauchsgeräte mit einem Gleich-stromanschluss. In netzgekoppelten Anlagen wird der Solarstrom nicht gespeichert, sondern sofort verbraucht, entweder im eige-nen Haushalt, beim Nachbarn oder bei einem anderen Verbrau-cher im Stromnetz. Bei Inselanlagen wird der Strom in Akkumu-latoren gespeichert.

Siehe Aufbau einer Solaranlage

Polykristallin Kristalliner Festkörper, der aus vielen kleinen Kristallen besteht.

Siehe Silizium

Primärenergie

energie, die natürlich vorkommt, z. B. Wind oder erdöl.

Die von der Natur ursprünglich angebotene Energie in Form von Erdöl, Kohle, Erdgas oder Strahlung der Sonne. Teilweise lassen sich Primärenergieträger direkt beim Endverbraucher einsetzen. Zum überwiegenden Teil werden die Primärenergien jedoch zunächst in Sekundärenergien umgewandelt.


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Prozesswärme

Wärme, die in einem technischen Prozess (z. B. in Brauereien, chemischen Betrieben) verwendet wird.

Die Erzeugung erfolgt klassisch über fossile Brennstoffe. Aus Umwelt- und Kostengründen wird in diesem Bereich zunehmend der Einsatz von Solarthermie oder der Einsatz von Photovoltaik-strom geprüft.

Siehe Nachheizung

Pufferspeicher

Wasserbehälter mit einer guten Wärmespeicherfähigkeit in einer heizungsanlage oder solarthermischen Anlage.

Photovoltaikstecker

Steckverbinder für die Verdrahtung von Photovoltaiksystemen.

Der Begriff Photovoltaikstecker wird häufig im Zusammenhang mit der Gleichspannungsverdrahtung von Solaranlagen verwen-det. Hier wird sowohl am Wechselrichter als auch in der Feldver-drahtung üblicherweise mit Steckverbindern gearbeitet, während bei der wechselspannungsseitigen Verdrahtung eher klemmenba-sierte Lösungen angetroffen werden. Auch hier ist jedoch ein Trend zu steckbaren Anschlusstechniken erkennbar. Grundsätz-lich ist bei Steckverbindern zu beachten, dass normativ nur Kom-ponenten desselben Herstellers miteinander kombiniert werden dürfen. In einer zunehmenden Anzahl von Märkten (z. B. Frank-reich, Australien) ist diese Vorgabe mittlerweile bindende Voraus-setzung für Förderungen/Vergütungen und Netzeinspeisung. Hin-tergrund ist, dass Steckverbinderkombinationen unterschiedlicher Hersteller, wenn auch fälschlich als „kompatibel“ ausgewiesen, zu einer der häufigsten Ausfall- und Schadensursachen in Solar-systemen gehören.

Pyranometer Messgerät zur Messung der Sonneneinstrahlung.


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R

Reflexion „Zurückwerfen“ von Strahlung.

Die Sonneneinstrahlung, die von einer Oberfläche zurückgewor-fen (reflektiert) wird.

Die Reflexion der Erdoberfläche wird als Albedo bezeichnet und beträgt 20 %.

Regelung Kontinuierliche nachführung messbarer Größen eines technischen Prozesses auf angestrebte SollWerte unter kontinuierlicher erfassung und Berücksichtigung der vorhandenen istWerte mit dem Ziel, einen stabilen Zustand mit einer minimalen SollistDifferenz zu erreichen.

Regenerative Energien

Bezeichnet energie aus Quellen, die sich entweder kurzfristig von selbst erneuert oder deren nutzung nicht zur erschöpfung der Quelle beiträgt.

Siehe erneuerbare Energien

Reihenschaltung

einzelne Solarmodule werden miteinander zu einer Photovoltaikanlage verbunden. Durch Reihen und Parallelschaltung mehrerer Module können Anlagen unterschiedlichster Leistung errichtet werden.

Einzelne Solarzellen werden zu einem Solarmodul zusammenge-schaltet. Dieses kann entweder durch Reihen- oder Parallelschal-tung geschehen. Die Parallelschaltung erhöht die Stromstärke bei gleichbleibender Spannung der Einzelzelle. Bei der Reihenschal-tung ist es umgekehrt, hier wird durch die Zusammenschaltung die Spannung erhöht, die Stromstärke bleibt etwa gleich. Die Reihenschaltung ist bei Solarmodulen üblich.

Repowering Das ersetzen einer energieerzeugungsanlage durch eine neue wird als Repowering bezeichnet.

Für eine Photovoltaikanlagen bedeutet es, dass einzelne defekte Module einer Anlage durch neue funktionsfähige Module ersetzt werden. Vorteil dieser Methode ist, dass nicht die gesamte Anla-ge erneuert werden muss, sondern nur einzelne Teile ersetzt werden.


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S

Schneelast Belastung des liegenden Schnees, beispielsweise auf einer Solaranlage.

Siehe Statik

Sekundärenergie

Umgewandelte Primärenergie.

Entsteht durch Umwandlung aus Primärenergie, z. B. Koks, Briketts aus Kohle und Benzin, Dieselkraftstoff oder Heizöl aus Erdöl.

Silizium Wichtigster halbleiter zur herstellung von Solarzellen.

Silizium (Si) ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erde. Es wird durch chemische Behandlung aus Quarzsand gewonnen, gereinigt und in der Elektronikindustrie sowie zur Herstellung von Solarzellen verwendet. In der Solartechnik wird ein Großteil der Solarzellen auf Basis von mono- oder polykristal-linem Silizium hergestellt. Noch verwendet die Solarindustrie dafür Abfälle aus der Produktion der Elektronikindustrie. Das dort eingesetzte Material ist hoch gereinigt, für die Herstellung von Solarzellen dagegen genügt Silizium mit geringerer Qualität. Um sich von eventuellen Materialknappheiten und den damit verbundenen Preiserhöhungen unabhängig zu machen, arbeitet die Solarindustrie derzeit am Aufbau einer eigenen Silizium-produktion.


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Silizium, amorph

Silizium, welches keine Kristallstruktur aufweist.

Amorphes Silizium weist keine Kristallstruktur auf. Silan (SiH4) wird als Ausgangsmaterial auf ein geeignetes Trägermaterial (z. B. Glas oder Metallfolien) aufgedampft. Die so entstandene Schicht ist etwa 2 μm dick und somit um den Faktor 100 dün-ner als kristalline Siliziumzellen. Daher spricht man auch von Dünnschicht-Solarzellen. Bei der Herstellung von amorphen Zel-len fallen keine Sägereste wie beim Schneiden von kristallinen Siliziumblöcken an. Dadurch sowie durch einen höheren Automa-tisierungsgrad in der Produktion sind amorphe Siliziumzellen kostengünstiger herzustellen. Ihr Wirkungsgrad liegt allerdings nur bei 6 % bis 8 % und damit etwa bei der Hälfte des Wir-kungsgrades kristalliner Solarzellen. Andererseits nutzen amor-phe Solarzellen den diffusen Lichtanteil effektiver und ihre Ener-gieausbeute ist auch bei steigenden Zelltemperaturen besser.

Silizium, monokristallines

Silizium, das aus einem einzigen Kristall besteht. Solarstromanlagen aus monokristallinem Silizium erkennt man an ihrer schwarzen Farbe.

Monokristallines (einkristallines) Silizium wird in einem relativ aufwändigen Verfahren in runden Stangen aus der Silizium-schmelze gezogen. Die Stangen werden in quadratische oder semiquadratische Form gebracht oder rund belassen. Anschlie-ßend werden sie in dünne Scheiben (Wafer) von etwa 250 bis 350 μm Dicke zersägt. Solarzellen aus monokristallinem Silizium weisen mit 15 % bis 18 % den höchsten Wirkungsgrad auf. Ihre Produktion ist allerdings aufgrund hoher Materialverluste und relativ aufwändiger Prozesse teuer. Sofern sie nicht entspiegelt sind, erkennt man monokristalline Siliziumzellen an ihrer schwarzen Farbe.


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Silizium, polykristallines

Silizium, das aus mehreren Kristallen besteht. Man erkennt es an der blauen, strukturierten Farbe.

Poly- bzw. multikristallines Silizium wird in Blöcke gegossen, die bereits eine quadratische Form aufweisen. Die erkalteten Blöcke werden in Stangen und dann in etwa 250 bis 350 μm dünne Scheiben (Wafer) zersägt. Polykristallines Silizium ist etwas grö-ber als mono- bzw. einkristallines. Es weist deutlichere Kristall-korngrenzen auf, die als charakteristisches Merkmal zu erkennen sind. Ebenso sind Solarzellen aus polykristallinem Silizium nach ihrer Entspiegelung an der Blaufärbung zu erkennen. Die Zellen haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Zellen (ca. 13 % bis 16 %). Ihre Herstellung ist daher preis-werter als die monokristalliner Zellen.

Simulationsprogramm

Mithilfe eines Simulationsprogrammes lassen sich die voraussichtlichen erträge von Solaranlagen berechnen.

Solaranlagen werden heute häufig mit Hilfe von Simulationspro-grammen ausgelegt. Diese Computerprogramme geben Auskunft über die Größe der Anlage und der einzelnen Komponenten, zu erreichende Erträge und die Wirtschaftlichkeit. Auch der Einfluss von Ertragseinbußen durch eine zeitlich begrenzte Verschattung der Dachkomponenten kann errechnet werden. Die meisten Hersteller von Solaranlagenkomponenten haben ein Computer-programm in ihrem Sortiment, das die Leistungsdaten ihrer Pro-dukte enthält. Es gibt auch Hersteller unabhängiger Programme.


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Solar Roof Systeme

Solaranlagen, die die Dachhaut vollständig ersetzen.

Solarsysteme, bestehend aus Kollektoren und/oder Photovoltaik-modulen, die die Dachhaut vollständig ersetzen. Das erspart zusätzliche Kosten für die Dacheindeckung und ist optisch ansprechend. Es gibt viele architektonische Möglichkeiten, Solar-dächer zu gestalten. Bei der Montage lichtdurchlässiger Module gibt es z. B. einen Zugewinn an Licht und es können auch Kosten für Beleuchtung eingespart werden.

Siehe BIPV

Solaranlage, Aufbau

Siehe Aufbau einer Solaranlage

Solaranlagen Wandeln Sonnenlicht in nutzbare energie (Wärme und elektrische energie/Strom) um.

Wandeln Sonnenlicht in nutzbare Energie um und leisten damit einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz. Mit Solaranlagen kann Strom und Wärme erzeugt werden. Photovoltaikanlagen bestehen aus Solarmodulen, die Gleichstrom erzeugen. Ein Wechselrichter wandelt diesen in netzkonformen Wechselstrom um, der über ein Netzeinspeisegerät (NEG) ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Sogenannte Inselanlagen speichern den erzeugten Solarstrom in Akkumulatoren. Thermische Solar-anlagen wandeln die Sonnenenergie im Kollektor in Wärme um, die von der Solarflüssigkeit im Kreislauf zum Wärmetauscher transportiert wird. Dort wird das Brauchwasser erwärmt und ent-weder bis zum Verbrauch im Solarspeicher gespeichert oder im Durchflusssystem direkt den Verbrauchern zugeführt.

Solararchitektur

Bauart, bei der die Sonnenenergie optimal ausgenutzt wird.

Berücksichtigt bei Neubau und Umbau von Gebäuden den Ein-satz der aktiven und passiven Nutzung von Solarenergie.


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Solarbetriebene Pumpe

Pumpe, die mit Solarstrom betrieben wird.

Gleichstrompumpe, die ihren Strom von einem Solarmodul bezieht, z. B. Teichpumpen oder auch Umwälzpumpen in einer Solaranlage.

Solardachziegel

Dachziegel, in die Solarstromzellen integriert sind.

Solardachziegel sind eine optisch attraktive Lösung, um eine Solaranlage auf dem Dach zu installieren. Solardachziegel gibt es in unterschiedlichen Ausführungen für Solarstromanlagen (Photovoltaik) und Solarwärmeanlagen (Solarthermie). Bei Photo-voltaikanlagen können Solarmodule in speziell geformte Ziegel eingefügt werden. Dabei werden die Solarmodule ohne weitere Montagesysteme in den Dachziegeln befestigt und über spezi-elle Steckverbindungen wetterfest miteinander verbunden. Zu einem späteren Zeitpunkt kann die Anlage dann problemlos erweitert werden. Eine weitere Möglichkeit – auch für Solarther-mieanlagen – sind speziell gefertigte Dacheindeckungen mit integrierten Solarkollektoren oder -modulen, die sich in her-kömmliche Dächer optisch und technisch einfügen. Inzwischen haben mehrere Ziegelhersteller solche Produkte im Angebot. Der Vorteil dieser Montageart ist die einfache Handhabung. Der Preis liegt jedoch über dem von herkömmlichen Anlagen. Solar-dachziegel werden zurzeit bevorzugt in denkmalgeschützten Gebäuden eingesetzt.


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Solare Kühlung

nutzung der Sonnenenergie zur Kühlung.

Üblicherweise wird die solarthermische Technik in Form von Kol-lektoren für die Erzeugung von Nutzwärme (Brauch- und Hei-zungswasser und Prozesswärme) eingesetzt. Da weltweit gesehen die Energiemenge, die für das Kühlen (z. B. von Räumen) benöti-gt wird, höher ist als die Energiemenge, die zum Heizen und Erwärmen von Wasser benötigt wird, bietet sich die Kälteerzeu-gung mittels Solarkollektoren an. Der Kühlbedarf von Räumen in warmen Klimazonen ist außerdem zeitlich deckungsgleich mit dem Strahlungsangebot der Sonne, sodass es naheliegt, die Sonne für die Kälteerzeugung zu nutzen. Bisher werden Kälte-anlagen in der Regel elektrisch betrieben. Solare Kühlungsanla-gen sind umweltfreundlich und können herkömmliche Klima-anlagen ergänzen oder komplett ersetzen. Einziger bisheriger Nachteil ist: Die Anlagentechnik der solaren Klimatisierung ist bisher teurer ist als die herkömmliche. Im Betrieb sind solare Kühlungsanlagen dann preiswerter, da die Sonnenenergie kosten-los zur Verfügung steht.

Solarenergienutzung, aktive

nutzung der Solarenergie durch Solaranlagen.

Nutzung von Photovoltaikanlagen zur Stromgewinnung und von thermischen Anlagen zur Erwärmung von Brauch- und Heiz-wasser.

Solarenergienutzung, passive

nutzung der Solarenergie durch erwärmung der Außenwand eines Gebäudes und der dadurch resultierenden erwärmung des hauses.

Die Funktion eines Gewächshauses, das Trocknen von Wäsche im Freien, der Bau eines Hauses mit offener Süd- und geschlos-sener Nordfassade: Dies sind Beispiele für passive. Solarenergie-nutzung.


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solarer Deckungsgrad

Anteil der Solarenergie an der insgesamt benötigten energie.

Der solare Deckungsgrad gibt an, wie viel Prozent der zur Brauchwassererwärmung erforderlichen Energie durch die Solar-anlage im Jahresmittel gedeckt werden kann. Er entspricht dem Verhältnis des jährlichen solaren Wärmeertrages zum Gesamte-nergiebedarf (solarer Wärmeertrag und Nachheizungswärme-menge) für die Brauchwassererwärmung (und evtl. Heizungs-unterstützung).

Wirtschaftlich sinnvoll ist ein Kompromiss zwischen solarer Ver-brauchsdeckung (100-prozentige Versorgung über die Solaranla-ge) und den Anlagenkosten. Bei den derzeitigen Anlagenkosten und Energiepreisen sollten Solaranlagen für Einfamilienhäuser mit einem solaren Deckungsgrad von ca. 50 % bis 60 % für die Brauchwassererwärmung ausgelegt werden.

Solarer Energiegewinn

energie, welche durch Solarenergie gewonnen wurde.

Der solare Energiegewinn oder Solarertrag ist die Energie, die im Solarspeicher von der Solarflüssigkeit an das Brauchwasser abgegeben wird.

Solares Bauen

integration von Solartechnik beim hausbau.

Im solaren Hausbau bieten sich enorme Energieeinsparpotenzi-ale. Durch die passive Nutzung der Sonnenenergie (Fensterfront nach Süden u. a.) und eine gute Wärmedämmung können bis zu 90 % der Heizkosten eingespart werden, die restliche Wärme liefern Sonnenkollektoren oder eine Nachheizung. Kollektoren und Photovoltaikanlagen können auf bestehenden Gebäuden auf-gebaut oder in die Planung neuer Gebäude integriert werden. Niedrig- oder Nullenergiehäuser kombinieren Wärmedämmung, bedarfsorientierte Lüftung und intelligente Solarsysteme und sind möglichst nach Süden ausgerichtet.


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Solares Heizen

Wärmeerzeugung durch Solarenergie.

Mit solarem Heizen ist zunächst das Erwärmen des Wassers im Pufferspeicher gemeint, wobei das Wasser direkt über Solarkol-lektoren erwärmt wird (direkte Heizung). Im Photovoltaikbereich geht der über die Solarmodule erzeugte Strom durch einen Wechselrichter in das private Netz und kann hier durch einen Heizstab genutzt werden, um das Wasser in einem Puffer-speicher zu erhitzen (indirekte Heizung).

Solar Home Systems (SHS)

Solarstromanlagen, die durch zusätzliche technische Maßnahmen wie auf einen möglichst hohen eigenverbrauch des erzeugten Stromes optimiert sind. hierzu werden in Zeiten hoher Stromerträge gezielt Verbraucher zugeschaltet oder der Strom gespeichert.

Solarkollektor

Bauteil einer Solarwärmeanlage, welcher die Sonnenstrahlen sammelt (lat. colligere = sammeln).

Siehe Kollektor

Solarkonstante

Maß für die Sonnenbestrahlungsstärke.

Beschreibt die Bestrahlungsstärke der Solarstrahlung auf eine senkrecht zur Strahlung stehende Fläche außerhalb der Erdatmos phäre. Da sie abhängig vom Abstand zwischen Sonne und Erde ist und dieser durch die elliptische Bewegung variiert, bildet die Solarkonstante einen einen jährlichen Mittelwert von 1.367 W/m².

Die Intensität auf der Erde wird in der Erdatmosphäre aufgrund von Reflexion, Absorption und Streuung durch Teilchen und Wol-ken verringert. Bei klarem Wetter beträgt sie in unseren Breiten max. 1.000 W/m².

Solarmobil Fahrzeug, das durch Solarstrom angetrieben wird.

Ein mit Solarstrom betriebenes Fahrzeug, z. B. Solarauto, Solar-roller oder Solarboot.


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Solarmodul Bauteil einer Solarstromanlage.

Da einzelne Solarzellen nur eine geringe Leistung (ca. 1,5 W) abgeben, werden sie zu einem Solarmodul verschaltet. Dieses enthält eine Glasabdeckung und in den meisten Fällen einen Alu-miniumrahmen, der der Stabilität und der Befestigung dient. Die Abdeckung an der Oberseite lässt das Licht durch und schützt die Solarzellen gleichzeitig vor Wind und Wetter. In dieser Form wird es auf dem Dach oder der Fassade befestigt. Eine einzelne Solarzelle ist ca. 12,5 x 12,5 cm groß, Module gibt es in unter-schiedlichen Größen. Ein Modul kann je nach Anzahl der Zellen eine Leistung zwischen 50 und 300 Watt haben.

Es gibt Solarmodule auf Siliziumbasis, polykristalline mit einer glitzernden Kristallstruktur und monokristalline mit einer einheit-lichen Zelloberfläche. Dünnschichtmodule sind nicht aus Zellen aufgebaut, sondern entstehen dadurch, dass photoaktives Halb-leitermaterial auf eine Trägerschicht (z. B. Glas oder Kupfer-bahnen) aufgedampft wird. Der geringe Material- und Energie-verbrauch bei der Herstellung sowie der mögliche hohe Automati-sierungsgrad bieten beträchtliche Einsparpotenziale gegenüber der kristallinen Siliziumtechnologie. Das Trägermaterial für Dünn-schichtzellen kann theoretisch beliebig zugeschnitten werden. So können Maßanfertigungen in der Größe noch freier variiert werden. Insgesamt haben Dünnschichtmodule jedoch einen gerin-geren Wirkungsgrad und benötigen für die gleiche Leistung mehr Platz. Die maximalen Zellwirkungsgrade von monokristallinen Zellen betragen 18 %, die maximalen Zellwirkungsgrade von polykristallinen Zellen 15 %. Dünnschichtzellen erreichen Zell-wirkungsgrade bis zu 14 %.

Die Solarmodule werden mit unterschiedlichen Systemen auf dem Dach oder an der Fassade befestigt.

Solarpaneel Auch Solarmodul, Bauteil einer Solarstromanlage.

Von engl. panel = Solarmodul. Mehrere Solarpaneelen ergeben zusammen die Photovoltaikanlage oder den Generator.

Solarpark Als Solarpark wird eine größere Anzahl von Solarmodulen bezeichnet, die auf dem freien Feld montiert sind und zu einzelnen Strings zusammengefasst werden.


60 Phoenix ConTACT

Solarregler Regelung der Größen in einer thermischen Solaranlage, typischerweise mit dem Ziel der maximalen Wärmeausbeute.

Solarspeicher, thermisch

Gedämmtes Speichergefäß für solarerwärmte Flüssigkeit (thermisch) oder Photovoltaikanlage mit z. B. einem LithiumBatteriesystem kombiniert (elektrisch).

Stromspeicher dienen hauptsächlich zur Speicherung von bereits erzeugtem Strom, um diesen zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Die Speicherung des über das Solarmodul erzeugten Stroms erfolgt zum Beispiel in einer Lithium-Ionen-Batterie.

Solarstrahlung

Die von der Sonne ausgesandte Strahlung.

Siehe Solarstrahlungsangebot

Solarstrahlungsangebot

Die zur Verfügung stehende Sonnenstrahlung.

Die Menge der eingestrahlten Sonnenenergie auf die Kollektor- oder Modulfläche hängt sehr stark vom Neigungswinkel und der Orientierung der Empfangsfläche ab. Wenn die Sonnenstrahlen senkrecht auf die Fläche treffen, ist die Strahlungsintensität am höchsten. Daher sollten Solarkollektoren nach Süden orientiert und so geneigt sein, dass die Sonnenstrahlen möglichst häufig senkrecht auf die Kollektorfläche treffen. Bei einer Bestrahlungs-stärke von 1.000 W/m² (klarer sonniger Tag) über den Zeitraum von einer Stunde ergibt sich dann die eingestrahlte Sonnenener-gie von 1.000 Wattstunden (Wh).

Die Menge der eingestrahlten Sonnenenergie (Globalstrahlung) auf eine horizontale Fläche beträgt je Quadratmeter und Tag in Deutschland im Mittel etwa 2.800 Wh. Im Juli können Werte von rund 5.000 Wh/m² je Tag erreicht werden, im Dezember oft nur 500 Wh/m² Tag.

Über das Jahr treffen auf einen Quadratmeter etwa 1.000 kWh Solarenergie. Regional variiert die Menge der eingestrahlten Son-nennergie. So liegen die Werte beispielsweise südlich von Frei-burg im Jahr bei 1.150 bis 1.200 kWh/m² und in Hamburg bei 900 bis 950 kWh/m². Einige Regionen um den Äquator errei-chen Werte von 2.300 kWh/m² pro Jahr.


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Solarstrom elektrische energie, die durch Umwandlung von Sonnenenergie erzeugt wird.

Durch Sonneneinstrahlung in den Solarzellen erzeugter Gleich-strom. Dieser wird im Wechselrichter zu Wechselstrom umge-wandelt.

Solarthermie Wärme, die durch die Umwandlung von Sonnenenergie erzeugt wird.

Unter Solarthermie versteht man die Nutzung von Sonnenlicht zur Erwärmung von Wasser oder zur Heizungsunterstützung.

Mit Hilfe von Solarkollektoren wird Wasser durch die Umwand-lung von Sonnenenergie erwärmt. Das Wort setzt sich zusam-men aus „Solar“= Sonne und „Thermie“= Wärme. Solarther-mische Anlagen in einem Wohngebäude erwärmen Brauchwasser für Dusche, Abwasch etc. Auch die Waschmaschine und der Geschirrspüler können über ein Zusatzgerät direkt mit dem Warmwasser der Solaranlage gespeist werden. So kann Strom eingespart werden, der sonst zur Erwärmung des Wassers be nötigt wird.

Solaranlagen zur Heizungsunterstützung produzieren durch eine Erhöhung der Kollektorfläche auf dem Dach eine größere Menge an Warmwasser als Anlagen zur Brauchwassererwärmung. Mit diesen Anlagen kann dann in den Übergangsmonaten (Frühjahr und Herbst) zusätzlich die Heizung unterstützt und somit Heiz-energie eingespart werden. Weitere Möglichkeiten der Sonnen-energienutzung: Die passive Solaren ergienutzung gewinnt ihren Energieertrag zum Beispiel aus der Wärmedämmung oder der nach Süden ausgerichteten Bauweise eines Hauses. Auch das Trocknen von Wäsche in der Sonne ist eine passive Nutzung der Sonnenenergie.

Bei der Photovoltaik wird das Sonnenlicht mit Hilfe von Solar-modulen zur Stromerzeugung genutzt.

Solarzelle Die Solarzelle ist ein elektrisches Bauelement, welches Sonnenlicht direkt in elektrische energie umwandelt.


62 Phoenix ConTACT

Solarzelle, amorph

Silizium, welches keine Kristallstruktur aufweist.

Die rötlichbraunen bis schwarzen amorphen Solarzellen werden durch Aufdampfen von gasförmigem Silan hergestellt. Daher besitzen sie keine kristalline Struktur wie mono- oder multikri-stalline Zellen, sondern eine ungeordnete. Ihr Wirkungsgrad ist geringer als der kristalliner Zellen, jedoch können sie diffuses Licht besser nutzen. Amorphe Solarzellen werden häufig im Frei-zeitbereich eingesetzt.

Solarzelle, monokristallin

Silizium, welches aus einem einzigen Kristall besteht. Solarstromanlagen aus monokristallinem Silizium erkennt man anhand ihrer schwarzen Farbe.

Bei monokristallinen Solarzellen ist das Material (Silizium) auf atomarer Ebene in einem absolut regelmäßigen Kristall angeord-net. Monokristalline Solarzellen werden häufig für netzgekop-pelte Solaranlagen genutzt, ihr Wirkungsgrad ist höher als der von polykristallinen Solarzellen, der Preis jedoch auch.

Solarzelle, polykristallin

Silizium, das aus mehreren Kristallen besteht. Man erkennt es an der blauen, strukturierten Farbe.

Auch multikristallin.

Das Material (Silizium) bildet bei der Herstellung viele einzelne Kristalle, erkennbar an der eisblumenartigen Struktur auf der Oberfläche. Multi- oder polykristalline Solarzellen werden eben-falls häufig bei netzgekoppelten Solaranlagen eingesetzt, ihr Wir-kungsgrad ist geringer als der von monokristallinen Solarzellen.

Sollwerte Zielwerte in einem technischen Regelprozess.

Siehe Regelung/Monitoring

Sonne Stern im Zentrum unseres Sonnensystems.

Astrophysiker schätzen das Alter der Sonne auf 5 Milliarden Jahre. Bei der Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Helium-kernen im Inneren der Sonne wird Energie freigesetzt. Diese bei dem Fusionsprozess freigesetzte Energie strahlt als elektroma-gnetische Strahlung in den Weltraum ab und ein Bruchteil davon erreicht auch die Erde. Die Sonne bietet auf der Erde in einer Viertelstunde mehr Energie an, als die Menschheit im gesamten Jahr verbraucht.


Phoenix ConTACT 63

Sorptionsspeicher

Langzeitspeicher für (Wärme)energie.

Von der Firma UFE Solar GmbH zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entwickelter Langzeit-speicher, der die Sonnenenergie auf der Basis der Feststoffsorpti-on (Silikagel) vom Sommer bis in den Winter speichert (thermo-chemisches Verfahren). Inzwischen gibt es weitere Demonstrati-onsanlagen.

Spannung Physikalische Größe, die angibt, wie viel Arbeit oder energie nötig ist, um ein objekt mit einer bestimmten elektrischen Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen.

Siehe elektrische Spannung, Netzspannung

Speicher, elektrisch

einrichtung zur Speicherung von elektrischer energie.

Siehe Akkumulator

Spitzenleistung

Leistung einer Solarstromanlage bei optimalbedingungen.

Siehe kWp

STC (Standard Test Conditions, Standardtestbedingungen)

Dient der unabhängigen und gleichen Bewertung von Solarstrommodulen.

Unter Standardbedingungen werden die elektrischen Kenndaten eines Solarmoduls gemessen, um die Produkte verschiedener Hersteller miteinander vergleichen zu können. Die Standardtest-bedingungen für Solarmodule sind: eine Einstrahlung von 1.000 W/m², eine Solarzelltemperatur von 25 °C und ein Air Mass von 1,5.


64 Phoenix ConTACT

Statik ein Teilgebiet der Mechanik, das sich mit Kräften in unbewegten Systemen beschäftigt.

Statische Eigenschaften von Solarmodulen

Solarmodule sind extrem robust und haltbar durch folgende Eigenschaften:

•bruchsicher (durch gehärtete Gläser)

•haltbar gegen Hagelschlag bis 25 mm Durchmesser

•belastbar: statische Belastung der Vorder- und Rückseite mit 2400 Pa und Frontbelastung (z. B. Schnee) mit 5400 Pa

Nahezu alle Standardmodule sind gemäß der europäischen Norm IEC 61215 zertifiziert. Maßgefertigte Module können nicht jeweils einzeln die aufwendigen Tests durchlaufen, ent-sprechen aber in der Regel denselben Anforderungen.

Solarmodule können ein sehr unterschiedliches Gewicht haben, dieses Gewicht muss bei der Statik des Daches berücksichtigt werden.

Der Befestigung der Gestelle auf Dächern kommt große Bedeu-tung zu. Die Generatoren bieten dem Wind eine Angriffsfläche und stehen meist auf hohen Gebäuden. Daher müssen z. T. beachtliche Windkräfte berücksichtigt werden.

Die Wahl der Befestigung ist von der Statik des Daches abhän-gig. Ist das Dach zusätzlich belastbar oder nicht? Die Antwort findet sich bei vorhandenen Bauplänen in der Statikberechnung des Gebäudes oder muss bei einem Statiker eingeholt werden. Als Berechnungsgrundlage dienen entsprechende Normen.


Phoenix ConTACT 65

Strahlungsarten

Die Sonneneinstrahlung oder Solarstrahlung setzt sich aus der direkten und indirekten Strahlung zusammen.

Als direkte Strahlung wird der Anteil der Solarstrahlung bezeich-net, der ohne Streuung durch die Erdatmosphäre auf die Erd-oberfläche trifft. Dies ist bei klarem Himmel der Fall. Direktes Licht wirft im Vergleich zur diffusen Strahlung Schatten. Die direkte Strahlung beträgt im Jahresmittel etwa 50 % der Global-strahlung. Sie kann für die solare Wärmeerzeugung genutzt wer-den ebenso wie zur solaren Stromerzeugung.

Die indirekten Strahlungen sind diffuse Strahlung und Reflexions-strahlung. Diffuse Strahlung erreicht die Erdoberfläche bei dunstiger Atmosphäre. Das Sonnenlicht wird dabei an Wolken, Dunst oder Nebel zerstreut und trifft nicht geradlinig wie bei der direkten Strahlung auf die Erde. Diffuses Licht ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schatten bei den Lichtverhältnissen nicht scharf begrenzt sind. Indirekte Strahlung beträgt im Jahres-mittel etwa 50 % der Globalstrahlung.

Die von der Umgebung auf eine Empfangsfläche geworfene direkte und diffuse Sonnenstrahlung wird als reflektierte Solar-strahlung bezeichnet. Die Globalstrahlung ist die Summe aus direkter, diffuser und reflektierter Sonnenstrahlung. Anhand des Schattenwurfs von Gegenständen lässt sich sehr gut der Anteil der direkten Solarstrahlung an der Globalstrahlung erkennen: Auf die beschattete Fläche trifft nur die reflektierte und diffuse Strahlung.


66 Phoenix ConTACT

Strahlungsintensität

Stärke der Strahlung.

Die Strahlungsenergie liegt in Deutschland zwischen 900 und 1.200 kWh/m² pro Jahr. Die nutzbare Energie für Solaranlagen ist im bundesweiten Vergleich somit ähnlich hoch. Die Strahlung der Sonne wird auf dem Weg zur Erde durch verschiedene Fak-toren in der Intensität gemindert. Bei bewölktem Himmel und Partikeln in der Luft ist die Strahlung in der Regel geringer. Solar-module wandeln dieses sogenannte diffuse Licht fast ebenso effektiv in elektrischen Strom um wie direkte Sonneneinstrahlung. Bei Solarkollektoren ist dagegen die Wärmegewinnung bei bewölktem Himmel wesentlich geringer als bei direkter Sonnen-einstrahlung.

Fast alle Solarzellen erzielen um so höhere Wirkungsgrade, je kühler sie sind. Bei direkter Sonneneinstrahlung erzielt die Anlage zwar einen höheren Ertrag, die Ausbeute (Wirkungsgrad) sinkt jedoch, weil die Zellen eine höhere Temperatur haben.

String Zusammengeschaltete Solarzellen innerhalb eines Moduls bei Solarstromanlagen.

Werden mehrere Solarstrommodule in einer Reihe zu einem Generator zusammengeschaltet, bezeichnet man eine Reihe als String (engl. string = Strang).

Strom Die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern, z. B. elektronen.

Formelzeichen [I], Einheit [A] Ampere

Fließt elektrischer Strom, wird elektrische Energie übertragen. Die Stromstärke beschreibt die fließende Ladung pro Zeiteinheit.

Strom wird in zentralen (z. B. Kohlekraftwerken) oder dezentra-len Kraftwerken (z. B. Solarstromanlagen) erzeugt und über das öffentliche Stromnetz an die Verbraucher übermittelt. Er kann auch dezentral erzeugt und in Akkus gespeichert werden, wenn kein Stromnetz vorhanden ist (in Deutschland z. B. in Wochen-endhäusern).


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Stromanbieter

Unternehmen, das elektrische energie liefert.

Stromgestehungskosten

Kosten, die nötig sind, um aus einer anderen energieform Strom zu erzeugen.

Die Kosten für die Herstellung von einer Kilowattstunde elektri-schen Stroms.

Stromnetz Verbund aller Stromleitungen, die der öffentlichen Stromversorgung dienen.

Siehe Netz

Systemwirkungsgrad

Maß für die effizienz einer Solaranlage.

Photovoltaik:

Der Gesamt- oder Systemwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage setzt sich aus mehreren Faktoren zusammen. Wird der entste-hende Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, entstehen am Wechselrichter Umwandlungsverluste. Wird bei Inselanlagen der Strom in einem Akkumulator gespeichert, geht hier ebenfalls Energie bei der Speicherung verloren. Auch durch die Länge der Stromleitungen treten Verluste auf.

Thermie:

Der Systemwirkungsgrad beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems (bestehend aus Kollektor, Rohrleitung, Wärmetauscher und Speicher) einschließlich des Weges zu den Verbraucherstellen. Hier werden zusätzlich die Wärmeverluste durch das Rohrleitungssystem (Rohrleitungsverluste) auf dem Weg zu den Verbrauchern hinzugezählt. Der Systemwirkungs-grad gibt an, wie viel der auf den Kollektor eingestrahlten Sonnenenergie den Verbrauchern an den Entnahmestellen als warmes Wasser zur Verfügung steht.


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T

Teillastbereich

eine Solaranlage arbeitet im Teillastbereich, wenn die optimalbedingungen für den Betrieb nicht erreicht sind.

Die Komponenten einer Solarstromanlage arbeiten die meiste Zeit im Teillastbereich, indem sie nur einen Teil der maximalen Leistung (Nennleistung) erzeugen. Nur unter optimalen Einstrah-lungs- und Ausrichtungsbedingungen wird die Spitzenleistung (kWp) erreicht.

Temperaturfühler

Sensor zur erfassung der Temperatur.

Temperaturfühler dienen der Ermittlung der Ist-Werte einer solarthermischen Anlage. Die Fühler messen die Temperatur der Solarflüssigkeit am Austritt aus dem Kollektorfeld und die Tempe-ratur des Brauchwassers in Höhe des Wärmetauschers. Aus die-sen Temperaturen wird die Differenz ermittelt, die zur Regelung der Anlage notwendig ist.

Die erfasste Temperaturdifferenz wird mit dem eingestellten Soll-Wert verglichen. Zur Nachheizung wird zusätzlich die Tem-peratur des Brauchwassers an der Entnahmestelle aus dem Solarspeicher gemessen.

Temperaturkoeffizient

Bei Solarmodulen die Änderung von Spannung, Strom und Leistung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.

Üblicherweise werden bei Photovoltaikmodulen die Temperatur-koeffizienten TK(Pmpp), TK(UOC) und TK(ISC) in %/K angege-ben. Der Strom von Photovoltaikmodulen verringert sich i. a. bei zunehmender Temperatur, während die Spannung ansteigt. Die Leistung von Photovoltaikmodulen ist proportional zum Produkt aus Strom und Spannung. Der Temperaturkoeffizient des Stromes wiegt meistens schwerer als der der Spannung, sodass die Leistung von Solarmodulen mit zunehmender Temperatur üblicherweise abnimmt.


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Thermische Solaranlage

Solaranlage zur Wärmeerzeugung.

Der Kollektor sammelt das Sonnenlicht ein und erwärmt die Wärmeträgerflüssigkeit im Absorber. Im Kreislauf der Anlage transportiert die Solarflüssigkeit die Wärme zum Speicher, wo über einen Wärmetauscher das Brauchwasser erwärmt wird. Der Speicher sorgt dafür, dass die Wärme auch zu den Zeiten verfügbar ist, an denen die Sonne nicht scheint. Eine Pumpe sorgt im Solarkreislauf für die Umwälzung der Wärmeträger-flüssigkeit und wird automatisch immer dann in Gang gesetzt, wenn die Temperatur im Kollektor höher ist als im Speicher.

Tracking ein oder zweiachsige einheiten, die Solaranlagen optimal zur Sonne ausrichten.

Siehe Nachführung

Transformator (Trafo)

hauptanwendungsgebiet von Transformatoren ist die erhöhung oder Verringerung von Wechselspannungen. Gleichzeitig erfolgt eine galvanische Trennung der Stromkreise.

Transformatoren sind für die wirtschaftliche Übertragung von elektrischer energie mittels hochspannungsleitungen über weite entfernungen unerlässlich.

Transmissionsgrad

Größe für die Durchlässigkeit eines Mediums für Wellen.

Durch Reflexion an der Glasabdeckung eines Solarkollektors und Absorption beim Durchgang durch das Glasmaterial erreicht ein Teil der einfallenden Strahlung nicht den darunterliegenden Absorber. Der Transmissionsgrad beschreibt die Durchlässigkeit der Glasscheibe nach Abzug der Verluste durch Reflexion und Absorption.


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Treibhauseffekt

effekt, bei dem durch bestimmte Gase oder Staub in der erdatmosphäre von der erdoberfläche reflektierte, langwellige Wärmestrahlung nicht in das All entweichen kann und so zu einer erhöhung der Temperatur in der erdatmosphäre führt.

Siehe CO2

Treibhausgas Gas, welches von der erdoberfläche reflektierte Strahlung absorbiert oder reflektiert und zur erwärmung der Atmosphäre beiträgt.

Siehe CO2

U

Überspannungsschutz

Überspannungsschutz ist der Schutz elektrischer und elektronischer Geräte vor zu hohen elektrischen Spannungen.

Überspannungen, die aus Schalthandlungen in elektrischen Anlagen oder aus Blitzentladungen entstehen, zerstören oder beschädigen elektronische Einrichtungen. Mit Überspannungs-schutzeinrichtungen werden elektrische Anlagen und Geräte vor der Zerstörung durch Überspannungen bewahrt.

Umrichter Siehe Wechselrichter


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V

Verschattung Fällt Schatten auf eine Solarstromanlage, kann dies zu ertragsminderungen führen.

Es gibt verschiedene Arten von Verschattung auf Solaranlagen. Zeitweise Verschattungen durch Laub, Schnee, Vogelexkremente, Staub und ähnliches werden in der Regel durch die Selbstreini-gung der Module oder Kollektoren (durch abfließendes Regen-wasser) beseitigt. Je stärker die Anlage geneigt ist, desto besser funktioniert die Selbstreinigung. Verschattungen spielen besonders für Solarstromanlagen eine große Rolle, da die schwächste Solar-zelle (die verunreinigte oder verschattete) die Gesamtleistung eines Moduls bestimmt. Bei thermischen Solaranlagen ist die Auswirkung einer Teilverschattung des Kollektors weniger gravie-rend, mindert jedoch auch hier die Erträge.

Problematischer als Teilverschattungen durch Verunreinigungen sind standortbedingte Verschattungen, insbesondere Schatten, die auf Dächern durch Schornsteine, benachbarte Gebäude, Bäume oder Antennen verursacht werden. In aller Regel muss deshalb genau darauf geachtet werden, dass kein direkter Schatten auf die Solarstromanlage fällt. Selbst kleinste Schatten können zu erheblichen Leistungseinbußen führen, da die schwächste Solar-zelle die Stromstärke vorgibt. Ist diese beschattet, sinkt folglich die Gesamtleistung der Anlage drastisch ab. So kann bereits ein Antennenschatten die Leistungsfähigkeit einer Fotovoltaikanlage um 10 % bis 50 % senken. Durch eine optimale Anordnung der Module und entsprechende Verschaltung können Ertragseinbu-ßen vermindert werden. Günstig ist es, im Vorfeld der Installation eine Untersuchung der Verschattungen durchführen zu lassen.

Bei aufgeständerten Anlagen ist darauf zu achten, dass die Module einen genügend großen Abstand zueinander haben, damit sie sich nicht gegenseitig verschatten.


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Versicherung institut, bei dem man sich gegen Risiken absichern kann.

Solaranlagen stellen grundsätzlich ein Investitionsgut dar und werden darum in der Regel versichert, um im Schadensfall schnellstmöglich Abhilfe zu schaffen. Hierbei gibt es einerseits reine Schadensfallversicherungen und andererseits Ausfallversi-cherungen, die die finanziellen Einbußen durch Betriebsausfall auffangen sollen. Versicherungen sind im Bereich der Großanla-gen grundsätzlich daran interessiert, dass die Anlage qualitativ hochwertig aufgebaut ist und der Betrieb überwacht wird. Die Performance Ratio der Anlage dient hier häufig als Maßstab zur Qualitätseinschätzung der Anlage.

W

Wafer Aus einem Block gesägte Siliziumscheibe, die durch spezielle Weiterbehandlung zur Solarzelle verarbeitet wird.

Wafer sind dünne Scheiben aus Halbleitermaterial, welches in der Photovoltaik meist aus Silizium besteht. Wafer werden in der Chip-Industrie und auch in der Photovoltaik eingesetzt. In frühe-rer Zeit arbeitete die Solarindustrie mit Abfällen aus der Chip-Industrie, inzwischen werden Wafer speziell für die Photovoltaik hergestellt. Das Silizium wird in Blöcken (Ingots) aus Ein-, Multi- oder Polykristall geliefert und zu dünnen Scheiben zersägt. Aus den Wafern werden durch mehrere Verarbeitungsschritte Solar-zellen, die dann zu Modulen zusammengesetzt werden.


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Wartung Teil der instandhaltung einer Anlage.

Eine effiziente Betriebsführung erhöht grundsätzlich die Wirt-schaftlichkeit einer Photovoltaikanlage. In Photovoltaikanlagen befindet sich eine Vielzahl von Verbindungs- und Sicherheitsstel-len, die im Betriebsverlauf unterschiedlich stark beansprucht wer-den. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, Photovoltaikanlagen dauerhaft zu warten. Wesentliche Grundlage zur Wartung einer Photovoltaikanlage ist die Betriebsdatenerfassung, die ermöglicht, Fehler und Ertragsein bußen wahrzunehmen. Speziell in Photovol-taikkraftwerken mit großer Ausdehnung ist die gezielte örtliche Zuordnung der Fehler situation ein wesentlicher Punkt, um die Wartungseinsätze effektiv und kostengünstig zu gestalten.

Watt Peak einheit der höchstleistung einer Solarstromanlage.

Einheit für die Spitzenleistung von Photovoltaikmodulen unter Standardtestbedingungen STC (Standard Test Conditions).

Siehe kWp

Wechselrichter

Gerät zur Umrichtung von Gleichstrom in Wechselstrom.

Photovoltaikmodule generieren Gleichstrom aus Sonnenlicht. Um diese elektrische Energie für den Haushalt oder zur Einspeisung in das öffentliche Netz nutzbar zu machen, wird der Gleich-strom durch den Wechselrichter in Wechselstrom umgerichtet. Es gibt verschiedene Wechselrichtertypen, die sich durch den Leistungsbereich und die interne Verschaltung definieren. Es gibt drei klassische Typen von Wechselrichtern: Mikrowechselrichter, die für Leistungen von ein bis zwei Photovoltaikmodulen vorgese-hen sind. Stringwechselrichter mit üblicherweise ein bis drei Maximum Power Point Trackern (MPPT) zum Anschließen meh-rerer Strings bis zu Leistungen von einigen Kilowatt. Zentralwech-selrichter für hohe Leistungen bis in den Megawattbereich. Grundsätzlich wird zwischen Wechselrichtern mit Trafo und trafolosen Wechselrichtern unterschieden.


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Wechselstrom

Strom, welcher seine Fließrichtung regelmäßig ändert.

Wechselstrom ist elektrischer Strom, der ständig seine Richtung von Plus nach Minus und von Minus nach Plus wechselt. Wäh-rend einer Periode durchläuft die sinusförmige Frequenzkurve einmal den Nullpunkt. Die Anzahl der Perioden pro Sekunde gibt die Frequenz an (Hz= Hertz). Wechselstrom ist üblicher Haus-haltsstrom. Er wechselt 100 Mal pro Sekunde (50 Hz) seine Richtung und hat eine Nennspannung von 230 Volt. Er wird auch als AC (alternating current) bezeichnet.

Ein Solar- oder Photovoltaikmodul erzeugt Gleichstrom DC (direct current), der von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird.

Wetterstation

eine Wetterstation ist ein System zur erfassung sämtlicher Wetterdaten.

Verschiedene Sensoren nehmen Temperatur, Luftfeuchte, Luft-druck, Sonneneinstrahlung und Windgeschwindigkeit auf. Die erfassten Wetterdaten werden aufgezeichnet, weiterverarbeitet und können zur Ertragsrechnung herangezogen werden.


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Wirkungsgrad

Verhältnis von abgegebener Leistung zu zugeführter Leistung.

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis der nutzbaren zu der vorhandenen Energie. Herkömmliche Glühbirnen wandeln z. B. nur ca. 5 % der eingesetzten Energie in Licht um, der Rest geht als Wärme verloren.

Photovoltaik

Monokristalline Solarzellen aus Silizium erreichen in der Praxis Wirkungsgrade von 14 % bis 17 %, polykristalline etwa 13 % bis 15 %. Solarzellen aus amorphem Silizium erreichen 5 % bis 7 %. Dünnschichtzellen aus CIS (Kupfer-Indium-Diselenid) erreichen 7,5 % bis 9,5 %, die aus CdTe (Cadmium-Tellurid) 6 % bis 9 %. Die Wirkungsgrade der Solarmodule liegen jeweils um einige Prozentpunkte darunter.

Solarthermie

Auch hier beschreibt der Wirkungsgrad das Verhältnis zwischen eingestrahlter und nutzbarer Sonnenenergie. Der Absorber nimmt einen Großteil der eingestrahlten Energie auf und gibt diese in Form von Wärme an die Wärmeträgerflüssigkeit ab. Wirkungs gradminderungen treten an der Glasabdeckung des Kollektors durch Reflexion auf. Wärmeverluste vermindern den solaren Ertrag, wenn der Kollektor schlecht gedämmt ist. Interes-sant ist auch der Anlagenwirkungsgrad, der angibt, wie viel der einfallenden Energie als Nutzenergie im Endeffekt zur Verfügung steht. Hier werden auch Verluste in den Rohrleitungen und im Speicher berücksichtigt. Anlagenwirkungsgrade liegen zwischen 25 % und 50 %.


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Wirtschaftlichkeit

Die Wirtschaftlichkeit misst den ertrag z. B. eines Projekts oder eines ganzen Unternehmens im Verhältnis zum Aufwand.

Die Wirtschaftlichkeit zeigt somit an, wie effizient eine Photovol-taikanlage ist. Die Wirtschaftlichkeit erhöht sich, wenn die Erträ-ge bzw. Erlöse steigen oder der Aufwand bzw. die Kosten sinken. Steigt die Dauer und Intensität der Sonneneinstrahlung, steigen auch die Erlöse einer Photovoltaikanlage durch erhöhte Leistung. Der prozentuale Anteil der Erlöse ist somit höher als der der Kosten, und die Photovoltaikanlage ist damit wirtschaftlicher.

Z

Zellwirkungsgrad

Gibt an, wie viel Sonnenenergie, die auf eine Solarzelle trifft, in Strom umgewandelt wird.

Der Wirkungsgrad einer einzelnen Solarzelle gibt an, wieviel der auf die Zelle eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Kristalline Silizium-Solarmodule wandeln 13 % bis 18 % der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie um. Dünnschichtsolarmodule haben noch einen gerin-geren Wirkungsgrad von etwa 5 % bis 8 %. Diese preisgünstige-ren Zellen werden eingesetzt, wenn der Flächenverbrauch keine Rolle spielt.

Zentralwechselrichter

hauptwechselrichter in großen Solarstromanlagen.

Zentralwechselrichter sind Wechselrichter für hohe Leistungen, die typischerweise in Photovoltaik-Großanlagen eingesetzt wer-den. Zentralwechselrichter können als Niederspannungs-Wechsel-richter und Mittelspannungs-Wechselrichter ausgelegt sein. Typi-scherweise arbeiten Zentralwechselrichter im Bereich von mehre-ren 100 kW bis in den Megawattbereich. Die Verschaltung der Anlage auf der DC-Seite erfolgt derart, dass die entsprechende Eingangsleistung erreicht wird. Die einzelnen Strings werden dazu entsprechend in sog. Stringboxen vorverschaltet.


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Zweirichtungszähler

ein Zweirichtungszähler misst sowohl die ins öffentliche netz eingespeiste energie als auch den eigenverbrauch der selbst produzierten solaren energie.

Zähler Technische einrichtung zu erfassung einer aufsummierbaren technischen Größe wie z. B. Wärmemenge oder elektrische energie.

in Zusammenarbeit mit BSW – Bundesverband Solarwirtschaft e.V. Quartier 207Friedrichstraße 7810117 Berlinwww.solarwirtschaft.de


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Lösungen für die Photovoltaik ob kleine Aufdachanlage auf einem einfamilienhaus, TrackingSystem oder Freilandanlage im Megawattbereich: Für einen zuverlässigen und vor allem effi zienten Betrieb fordert der Markt Lösungen für einfache und langzeitstabile Anschlusstechnik, komplette Überwachungs und Managementsysteme sowie umfassenden Schutz gegen Über spannungen. Der Ausbau intelligenter energieversorgungssysteme prägt dabei auch die elektrotechnische Ausrüstung rund um Photovoltaik: netz und Anlagenbetreiber müssen durchgängig und einheitlich kommunizieren, zuverlässige Fernwirkkonzepte sind unentbehrlich.

„Mit der Kraft der Sonne und Technik von Phoenix Contact gestalten Sie begeisternde Lösungen für eine nachhaltige Energieversorgung.“


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TrackingSysteme

GebäudeintegrationAufdachanlagen

Freifeldanlagen


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Lösungen für FreifeldanlagenPhotovoltaik trägt einen bedeutenden Teil dazu bei, den stetig wachsenden energie bedarf zu decken. Weltweit steigt das interesse, immer größere und leistungsstärkere PVFreifeldanlagen zu bauen. Vernetzung, Monitoring und Kommunikation sind dabei unverzichtbar, besonders in hinblick auf gleichbleibende netzqualität sowie bedarfs gerechte instandhaltung. Gleichzeitig liegt bei größeren Anlagen der Fokus auf einfacher und schneller Anschlusstechnik. Überzeugen Sie sich von den Lösungen von Phoenix Contact.

„Clevere Technik überzeugt, wenn sie einfach anzuwenden ist – ganz gleich, ob Anschlusstechnik oder Fernwirk-Software.“


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ParkManagementSensor/AktorVerkabelung für extreme Wetterbedingungen, Parkvernetzung, energiedatenerfassung und Diagnose sowie Visualisierung.

AnschlusstechnikMit langzeitstabilen Steckverbindern und Leitungen wird der PVPark schnell und einfach verkabelt und angeschlossen.

Schutz für den WechselstromÜberspannungsschutz für Wechsel richter und einspeisung.

GeneratoranschlusstechnikGeneratoranschlusstechnik für das Sammeln, Weiterleiten und Überwachen der Ströme. Außerdem: Schutz gegen Überspannungen.

netzeinspeisung

Generatoranschlusskasten

Wechselrichterstation

PVFeldLeitwarte


82 Phoenix ConTACT

Lösungen für TrackingSystemeDie Sonnenblume als Vorbild werden PhotovoltaikTrackingSysteme ebenfalls dem Verlauf der Sonne nachgeführt. im Vergleich zu festinstallierten PVAnlagen liefern TrackingSysteme deshalb wesentlich höhere erträge. Mit den kompakten hybridmotorstartern von Phoenix Contact schalten und wenden Sie TrackingSysteme sicher und zuverlässig. Außerdem bietet Phoenix Contact ein umfassendes Sortiment an Automatisierungskomponenten, um einen Trackingpark zu steuern.

„Tracking-Systeme erzeugen viel Energie auf weniger Raum – mit der richtigen Technik arbeiten sie noch effi zienter.“


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TrackingSysteme stets im BlickTrackingSysteme werden mit Technik von Phoenix Contact der Sonne nachgeführt. Dabei ist eine zuverlässige Steuerung und Wartung eines Trackingparks vor ort und aus der Ferne möglich.

PVTrackerMobilgerät

Generatoranschlusskasten


Leitwarte

netzeinspeisung


84 Phoenix ConTACT

„PV-Aufdachanlagen nutzen vorhandene Flächen – warum sollte die Technik dafür nicht genauso platzsparend sein?“

Lösungen für AufdachanlagenGroße Dachfl ächen mit geringer neigung sind die beste Voraussetzung, um Photo voltaikAnlagen gewinnbringend einzusetzen. Aufgrund sinkender Modulpreise und steigender energiekosten werden PVAnlagen auf privaten, gewerblichen und öff entlichen Gebäuden auch ohne staatliche Förderungen immer attraktiver. Um diese installationen umfassend und dauerhaft vor Blitzströmen und Überspannungen aller Art zu schützen, bietet Phoenix Contact ein breites Portfolio rund um den Überspannungsschutz.


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ÜberspannungsschutzSchützen Sie PVAufdachanlagen jeder Art zuverlässig gegen Überspannungen.

netzeinspeisung


LandwirtschaftlichesProduktionsgebäude

Öff entlichesGebäude

industriellesFirmengebäude


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Lösungen für Gebäudeintegrationimmer mehr Bauherren, Architekten, ingenieure und Fachplaner setzen auf die BauwerkintegriertePhotovoltaik (BiPV). Dabei ist es die Kombination aus Ästhetik, Cofreier Stromerzeugung und Witterungsschutz, die Solarmodule an Fassade und Dach so attraktiv macht. Zudem nutzen Sie die verfügbaren Flächen auf und an dem Gebäude so noch effi zienter.

„Setzen Sie Trends nicht nur in der Energieversorgung, auch in der Gestaltung von Gebäuden.“


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netzeinspeisung

Gebäude mit teiltransparenten FensterPanels

Öffentliches Gebäudemit Dachintegration

industriegebäudemit FassadenPanels

Anschließen und VerbindenDas MiniaturStecksystem von Phoenix Contact erfüllt die besonderen Anforderungen, die BiPV an Anschluss und Verbindungstechnik stellt.


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Lösungen für autarke energieversorgung Solarsysteme von Phoenix Contact versorgen ihre Außenstationen unabhängig vom Stromnetz mit energie – auch an kurzen dunklen Wintertagen. Die Systeme eignen sich hervorragend, um Wettermessstationen oder auch Parkscheinautomaten mit Strom zu versorgen. Kombiniert mit WirelessTechnik eröff nen sich zudem neue M öglichkeiten bei der erfassung abgelegener und schlecht erschlossener Anlagenteile.

„Mit autarker Energieversorgung eröff nen sich neue Wege für Ihre dezentrale Automatisierung.“


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ZubehörPhoenix Contact bietet ihnen eine breites Produkt programm für das Arbeiten rund um ihre PVAnlage: zum Beispiel Beschriftungssysteme und Materialen, um die Verdrahtung der Anlage übersichtlich und effi zient zu markieren. Außerdem: hochwertige und clevere Werkzeuge für die schnelle und sichere installation.


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Service und SupportUnsere Spezialisten stehen ihnen bei der Planung, Projektierung und Umsetzung ihrer Photovoltaiklösung jederzeit zur Ver fügung. Sie berücksichtigen ihre spezifi schen Anforderungen und bieten ihnen in jedem Fall ein umfassendes TechnologieKnowhow.

Setzen Sie gemeinsam mit unseren Spezialisten ihre Anforderungen ideal um.


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Phoenix ConTACT Deutschland Gmbh Flachsmarktstraße 8 32825 Blomberg, Deutschland Tel.: +49 (0) 52 35 31 20 00 Fax: +49 (0) 52 35 31 29 99 eMail: [email protected] phoenixcontact.de


Solarenergie · lichtabsorbierenden Flächen dar. Diese wandeln die Strahlungs-energie in...

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