Photovoltaikanlage bei Sonnenuntergang

Aufbau einer PV-Anlage

Einleitung

Der minimale Aufbau einer PV-Anlage besteht aus:

  • PV-Generator (ein oder mehrere PV-Module, eventuell Optimierer)
  • Wechselrichter

Weiterhin kann eine PV-Anlage noch enthalten (ohne Anspruch auf Vollständigkeit)

  • 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:

Schematischer Aufbau des Strom-Hausnetzes ohne PV-Anlage

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.

Schematischer Aufbau des Strom-Hausnetzes mit einfacher PV-Anlage. Diese besteht im Wesentlichen aus PV-Generator (Photovoltaikmodule) und Wechselrichter.

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:

Schematischer Aufbau des Strom-Hausnetzes mit PV-Anlage und Eigenverbrauchsoptimierung durch Heimspeicher. Die PV-Anlage besteht im Wesentlichen aus PV-Generator (Photovoltaikmodule), Wechselrichter und Heimspeicher. Dazu ist ein PV-Energiezähler hinzugekommen, mit dem die Steuerung der PV-Anlage den Hausverbrauch erfasst.

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!