Solaranlage Funktionsweise
Das Friese & Röver - Glossar
Solaranlage Funktionsweise basiert auf dem photoelektrischen Effekt in Silizium-Solarzellen: Sonnenphotonen (E >1,1 eV Bandlücke) lösen Elektronen aus p-n-Übergang (Doping Bor/Phosphor), erzeugen Drift-/Diffusion-Strom (Voc 40V, Isc 13A/Modul), Gleichstrom (DC 200-1000V String), MPPT-Optimierung (98,6% Effizienz), Wechselrichter-Umwandlung (DC→AC 230/400V, cosφ=1), Netzeinspeisung/Speicher/Verbrauch. Systemwirkungsgrad 18-22% Module, 94-97% Gesamt.
Deep-Dive Solaranlage Funktionsweise: Silizium-Kristallgitter (monokristallin c-Si, Wirkungsgrad 22,5%), Anti-Reflex-Beschichtung (PARER), Passivierung (AlOx), PERC/TOPCon/HJT-Struktur. Elektronen-Diffusionslänge 300 µm, Fill Factor 82%, Serie-/Shunt-Widerstand Rs<0,003 Ωcm², Rsh>100 Ωcm². Temperaturkoeffizient -0,34%/°C, LOW-IRON-Glas T<90 °C.
Aufbau: Solarmodule (72-Zellen Half-Cut, Busbar 12), Stringbox (Fuse 15A, Diode), Wechselrichter (3 MPPT 2-13A), Batteriespeicher (LFP 3,2V/Zelle, BMS 6000 Zyklen), Energiemanager (Laststeuerung P=5 kW), MID-Zähler (0,001 kWh Auflösung), Monitoring (Modbus/TCP, KI-Prognose).
Stromfluss Solaranlage Funktionsweise: Photon → Valenzband → Leitungsband → Ladungstrennung → externe Schaltung → I-V-Kurve (Pmax=Vmp×Imp) → MPP-Tracker (Perturb & Observe Algorithmus 100 Hz) → Sinus-Wechselrichter (PWM 16 kHz) → Netzsynchronisation (PLL 50,2 Hz ±0,5 Hz) → Verbraucher/Netz/Speicher.
Komponenten & Wirkungsgrad Solaranlage Funktionsweise:
| Komponente | Funktion | Wirkungsgrad % | Verluste |
|---|---|---|---|
| Solarzelle | Photon→Elektron | 22,5 | Thermik 70% |
| Modul | String-Summe | 21,0 | Mismatch 1% |
| MPPT | Spannungsfollowing | 99,5 | 0,5% |
| Wechselrichter | DC→AC | 98,6 | 1,4% |
| Speicher LFP | Charge/Discharge | 96,0 | 4% |
| Gesamt | - | 95,2 | 4,8% |
Wirtschaftlichkeitsrechnung 10 kWp: 10.000 kWh Ertrag ×95,2% = 9.520 kWh nutzbar ×0,40 € = 3.808 €/Jahr. Invest 16.000 € → Amortisation 4,2 Jahre, IRR 21%.
Normen: IEC 61215 (80 Thermocycles), IEC 61730 (Safety), VDE-AR-N 4105 (Grid Code), DGUV V3 (Installation). Zukunft: Perovskit-Tandem 33 % 2027, Singulation-Cells 26 % 2026.
Fehlerquellen: PID-Effekt (High-Voltage-Leakage), Mikro-Risse (EL-Test), Hotspots (Bypass-Dioden), Soiling (2% Verlust/Monat). Monitoring erkennt 95% Defekte.
Integration: Wallbox (PV-Priorität), Wärmepumpe (0-10 kW Regelung), VPP (Next Kraftwerke 2 Cent/kWh).
Recht: EEG §21 (Vergütung), MaStR-Anmeldung, Netzbetreiber-Zustimmung <48h.
Standortfaktoren: Diffuse Strahlung 20% Ertrag, Albedo bifazial +15%, Neigung 30° optimal.
Performance Ratio Berechnung:
- PR = (DC/AC Ertrag real) / (DC Ertrag STC × Stunden) = 85-92%
- Beispiel: 10 kWp ×1.000h ×0,9 PR = 9.000 kWh AC
Die Solaranlage Funktionsweise ist physikalisch perfektioniert: Quantum Efficiency 95% (400-1100 nm), Short Circuit Current Density Jsc 41 mA/cm².
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