Technischer Aufbau einer PV-Anlage
Komponenten
Der minimale Aufbau einer Photovoltaikanlage besteht aus:
- einem PV-Generator (ein oder mehrere PV-Module, ggf. mit Optimierern)
- einem Wechselrichter
Weiterhin kann eine PV-Anlage noch enthalten (ohne Anspruch auf Vollständigkeit)
- einen Batteriespeicher / Heimspeicher
- Absicherung durch RCD (FI-Schalter) und Leitungsschutzschalter (Sicherungsautomat)
- Generatoranschlusskasten mit Überspannungsschutz
- Steuerungsgerät
Angeschlossene Bauteile, die aber nicht als Teil der PV-Anlage zählen, sind:
- Zählerschrank
- Erdung
- Internet-Anschluss
Begriffe auf dieser Seite
- PV-Generator: Eine oder mehrere Solarmodule, gegebenenfalls mit Solar-Optimierern
- Wechselrichter: Gerät, das Gleichstrom aus dem PV-Generator in Wechselstrom für das Stromnetz umwandelt
- Heimspeicher: Batterie zum Speichern von elektrischer Energie
- Netz-Bezug: Leistung bzw. Energiemenge, die aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wird
- Einspeisung: Leistung bzw. Energiemenge, die in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird
- Hausverbrauch: Leistung bzw. Energiemenge, die von den Verbrauchern im Haus (inklusive eventuell E-Auto und Wärmepumpe) verbraucht wird
- PV-Erzeugung: Leistung bzw. Energiemenge, die vom Wechselrichter mit Hilfe des PV-Generators erzeugt wird
- PV-Überschuss: Leistung der PV-Anlage, die nicht von Verbrauchern im Haus verbraucht wird
- Zähler: Stromzähler des Messstellenbetreibers
- Zweirichtungs-Zähler: Stromzähler des Messstellenbetreibers, mit dem Netz-bezug und Einspeisung getrennt erfasst werden
- Überschussladen: Laden eines E-Autos nur, wenn ansonsten PV-Überschuss vorhanden wäre – dadurch Vermeidung von Netz-Bezug durch Laden des E-Autos
Basisaufbau eines Hausstromnetzes (schematisch)
Ein Haushalt ohne eigene Stromerzeugung wie z.B. PV-Anlage wird ausschließlich aus dem öffentlichen Stromnetz versorgt:

Minimalaufbau mit PV-Anlage (schematisch)
Kommt nun eine PV-Anlage hinzu, so kommt der PV-Generator und der Wechselrichter hinzu. Der Zähler wird durch einen Zweirichtungs-Zähler ersetzt.

Das gezeigte Schema ist wirklich das Minimal-Schema, in dem die PV-Anlage nicht einmal den aktuellen Stromverbrauch der Verbraucher im Haus (kurz: Hausverbrauch) erfasst. Oft ist hier aber schon ein PV-Energiezähler integriert, der entweder den Hausverbrauch oder den Strombezug aus dem öffentlichen Stromnetz erfasst.
PV-Anlage mit Heimspeicher (schematisch)
Dies ist im folgenden Schema dargestellt, in dem auch ein Heimspeicher enthalten ist:

Der Heimspeicher ist hier direkt an den Wechselrichter angeschlossen. Zusätzlich ist der PV-Energiezähler nun zwingend enthalten, der die Verbrauchsdaten an den Wechselrichter sendet.
Der Energiezähler erfasst:
- den momentanen Leistungsbezug aus dem Stromnetz
- die über die Zeit bezogene Energiemenge
Man kann nun den Hausverbrauch errechnen aus der Summe von:
- Leistung bzw. Energie, die vom PV-Energiezähler erfasst wird
- Leistung bzw. Energie, der/die vom Wechselrichter erzeugt wird
Ist der PV-Energiezähler hingegen so geschaltet, dass er direkt den Hausverbrauch erfasst, kann man den Netz-Bezug aus dem Hausverbrauch und der vom Wechselrichter erfassten PV-Erzeugung errechnen.
Der Wechselrichter verwendet die Kenntnis über den aktuellen Netzbezug für:
- Entscheidung, ob der Heimspeicher laden oder entladen soll
Optional eine PV-Anlage die Kenntnis über den aktuellen Netzbezug bzw. die aktuelle Einspeisung nutzen für:
- Ansteuerung von Wärmepumpen und Überschussladen von E-Autos
- Gesteuerte Begrenzung der Einspeiseleistung
Wenn der Wechselrichter geeignete Daten vom Zweirichtungszähler beziehen kann, kann der PV-Energiezähler entfallen. Die optische Schnittstelle des Zweirichtungszählers liefert dafür begrenzt geeignete Daten, allerdings nutzen wenige PV-Anlagen diese Möglichkeit.
Varianten und Ausbaumöglichkeiten
Die oben aufgeführten schematischen Darstellungen vermitteln nur eine grundlegende Idee dessen, wie eine einfache PV-Anlage aussehen kann. Es sind darüberhinaus ungezählte Variationen möglich. Hier einige Beispiele:
- Heimspeicher, der nicht am Wechselrichter, sondern am Haus-Stromnetz angeschlossen ist
- Mehrere Wechselrichter
- Mehrere Heimspeicher
- Wallbox mit Fähigkeit zum Überschussladen
- Wärmepumpe mit Fähigkeit zum Heizen durch PV-Überschuss
- Übernahme der Steuerungsfunktion durch eine zusätzliche Steuereinheit anstatt durch Wechselrichter
In Zukunft werden eventuell noch möglich sein:
- Bidirektionales Laden von E-Autos: E-Autos können die in ihren Batterien gespeicherte Energie über die Wallbox ins Hausnetz abgeben und damit als Heimspeicher arbeiten
- Energy-Sharing: Teilen von PV-Energie mit anderen Haushalten im gleichen Haus, der Nachbarschaft oder der näheren Umgebung
Fragen?
Wenn Sie Fragen zum Aufbau einer PV-Anlage haben: Treten Sie mit uns in Kontakt!