Flexible Solarpanels: Ein Überblick über typische Konstruktionen, ihre Eigenschaften und Besonderheiten beim Anschluss

Sonnenenergie ist eine der vielversprechendsten und sich am schnellsten entwickelnden alternativen Stromquellen. Es handelt sich um eine unerschöpfliche Ressource, die an jedem Ort der Welt genutzt werden kann, ohne die Umwelt zu belasten. Zugegeben, es wäre nicht schlecht, eine eigene alternative Stromquelle zu besitzen.

Es zeigt sich, dass Sonnenenergie nun direkt im eigenen Zuhause in Strom umgewandelt werden kann. Anstelle sperriger und zerbrechlicher Rahmenpanels kommen jetzt immer häufiger flexible Solarzellen zum Einsatz. Doch wie lässt sich das praktisch umsetzen?

Wir helfen Ihnen, den Aufbau flexibler Solarpanels und ihre Funktionsweise zu verstehen. Nützliche Empfehlungen zur Auswahl und Montage der Konstruktionen finden Sie in unserem Artikel. Zur besseren Verständlichkeit enthält der Beitrag thematische Fotos und Videos.

Was sind Solarzellen?

Um zu verstehen, ob flexible Panels zur Stromerzeugung für Sie geeignet sind, müssen Sie sich mit der Theorie auseinandersetzen.

Was ist ein Solarmodul, worin unterscheidet sich der Aufbau flexibler Modelle von den übrigen? Zudem ist es sehr wichtig, schon vor dem Kauf die Vor- und Nachteile genau dieses Typs von Solarzellen zu ermitteln.

Aufbau und Funktionsweise flexibler Panels

Das Funktionsprinzip eines Solarmoduls basiert auf dem Konzept der Photovoltaik. Licht kann bekanntlich sowohl als Welle als auch als Teilchenstrom – Photonen – betrachtet werden. Die Möglichkeit, die Energie der Photonen in Elektrizität umzuwandeln, ist die Photovoltaik.

Die ersten Prototypen moderner Solarmodule wurden bereits in den 50er Jahren erfunden. Seitdem haben sie sich sowohl äußerlich als auch im Funktionsprinzip wesentlich verändert. Der photoelektrische Effekt wurde durch den Einsatz von Halbleitern möglich.

Ein Halbleiter ist ein Material mit einer besonderen Atomstruktur. Ein n-Typ-Halbleiter hat überschüssige Elektronen, während die Atome eines p-Typ-Halbleiters an Elektronenmangel leiden. Um eine Photozelle herzustellen, werden beide Materialtypen zu einer zweischichtigen Konstruktion zusammengefügt.

Einzelne Photovoltaikzellen werden zu Modulen zusammengefasst. Die Module können starr sein, in einem stabilen Metallrahmen. Derzeit gibt es einen Trend zur Gewichtsreduzierung von Photovoltaikmodulen. Flexible und leichte Solarmodule gewinnen an Beliebtheit.

Das Funktionsprinzip einer Solarzelle lässt sich wie folgt beschreiben:

1. Sonnenlicht trifft auf die Oberfläche der Photovoltaikzelle von der n-Schicht-Seite.
2. Photonen kollidieren mit den Atomen des Halbleiters und schlagen dabei überschüssige Elektronen heraus.
3. Die freien Elektronen bewegen sich zur p-Schicht und gelangen in Atome mit einem Mangel an Teilchen.
4. Dadurch fungiert die obere Schicht als Kathode und die untere als Anode.
5. Es wird Gleichstrom erzeugt, mit dem sich problemlos ein Akku laden lässt.

Als Halbleiter werden Silizium, Selen und viele weitere, teurere Materialien verwendet.

Der von einem Solarmodul erzeugte Gleichstrom muss in Wechselstrom umgewandelt werden, da die meisten Elektrogeräte mit Wechselstrom betrieben werden.

Bei flexiblen Dünnschichtsolarzellen wird auch eine Polymerbeschichtung mit Aluminiumleitern verwendet. Diese Bauweise macht die Module erstaunlich dünn und leicht.

Diese Technologie steckt noch in den Anfängen, aber es besteht kein Zweifel, dass sie großes Potenzial hat. Wir betrachten flexible Module jedoch im weiteren Sinne dieser Definition.

Weitere Informationen zur Funktionsweise von Solarzellen finden Sie unter diesem Link.

Vorteile flexibler Solarelemente

Die Vorteile flexibler Solarmodule machen diese Methode der Stromerzeugung zu einer der vielversprechendsten:

• Gewicht;
• Größe;
• Elastizität;
• Leistung;
• Vielseitigkeit;
• Wirtschaftlichkeit;
• Umweltfreundlichkeit;
• Einfache Handhabung.

Die geometrischen und physikalischen Parameter der Module wie Größe und Gewicht sind von großer Bedeutung, da für die Stromversorgung eines gesamten Wohnhauses eine große Anzahl von Modulen benötigt wird. Bei schweren Modellen kann es erforderlich sein, die Gebäudestruktur zu verstärken, was die Installationskosten erheblich erhöht.

Leichte und kompakte flexible Module haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Lastverteilung des Gebäuderahmens. Sie stellen keine Gefahr für die Dacheindeckung dar.

Die Leistung von Silizium-Solarzellen ist recht hoch. Der Wirkungsgrad ist in diesem Fall schwer zu beurteilen; Halbleitermodule können Licht im Durchschnitt zu 20 % in Strom umwandeln.

Das heißt, wenn die Sonneneinstrahlungsleistung 200 W beträgt, werden etwa 40 W elektrische Energie erzeugt.

Flexible amorphe Solarmodule sind gegenüber bewölktem Wetter viel toleranter als herkömmliche starre Siliziumkonstruktionen.

Zum Vergleich: Ein Standard-Solarmodul kann bei bewölktem Wetter nur mit 10 % seiner Leistung arbeiten, während ein flexibles Modul etwa 50 % der Nennleistung liefert.

Die Flexibilität der Solarmodule ermöglicht es, Dächer mit unebenen Oberflächen, Ziegeldächer und komplizierte Dachformen auszustatten. Sie sind vielseitig einsetzbar und eignen sich für die Installation auf dem Dach oder an der Fassade eines Gebäudes.

Sonnenlicht ist eine kostenlose und unbegrenzte Ressource. Dies ist ein unbestreitbarer Vorteil, und darin zeigt sich die uneingeschränkte Wirtschaftlichkeit von Solarmodulen.

Darüber hinaus ist diese Art der Energieerzeugung vollständig umweltfreundlich, hat keinerlei Auswirkungen auf die Umwelt und schadet ihr nicht. Indem die Menschheit auf die beliebte Alternative zur Solarenergie – Wärmekraftwerke – verzichtet, reduziert sie die Luftverschmutzung.

Nachteile flexibler Solarzellen

Auch flexible Solarmodule haben einige Nachteile. Erstens befindet sich diese Technologie noch in der Entwicklung und hat ihren Höhepunkt noch nicht erreicht. In Bezug auf die Leistung sind flexible amorphe Module starren poly- oder monokristallinen Modulen unterlegen.

Der Aufbau und das Funktionsprinzip flexibler Module sind recht komplex, aber jeder kann sie nutzen. Es genügt, die Anlage korrekt zu installieren und anzuschließen.

Zweitens versagen dünne Folien und eine minimale Beschichtungsschicht relativ schnell. Die Garantiezeit für solche Module beträgt etwa 3 Jahre.

Danach beginnen die Photovoltaikzellen allmählich auszufallen und müssen ausgetauscht werden.

Erfreulicherweise entwickelt sich dieser Bereich rasant, und es erscheinen bereits langlebigere und leistungsstärkere Exemplare flexibler Solarmodule auf Basis von amorphem Silizium.

Weitere Nachteile, die allen Solarmodultypen gemeinsam sind:

• lange Amortisationsdauer;
• hohe Kosten;
• große Menge an teurer Zusatzausrüstung neben den Modulen selbst;
• Abhängigkeit von den Wetterbedingungen.

Ein flexibles Modul mit einer Leistung von etwa 150 Watt kostet ungefähr 400 € oder mehr, je nach Hersteller. 20 Module, ein Satz Akkus und zusätzliche Ausrüstung belaufen sich auf eine stattliche Summe. Unter Berücksichtigung der Kosten pro kWh Strom müssen Sie die Anlage über mehrere Jahre amortisieren.

Wo und wie wird Solarenergie genutzt?

Flexible Module kommen in verschiedenen Bereichen zum Einsatz. Bevor Sie ein Projekt zur Energieversorgung Ihres Hauses mit diesen Solarmodulen erstellen, sollten Sie herausfinden, wo sie eingesetzt werden und welche Besonderheiten die Nutzung in unserem Klima mit sich bringt.

Anwendungsbereich von Solarzellen

Die Anwendung flexibler Solarmodule ist sehr breit gefächert. Sie werden erfolgreich in der Elektronik, der Elektrifizierung von Gebäuden, der Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie in Weltraumobjekten eingesetzt.

Im Bauwesen werden solche Module zur Stromversorgung von Wohn- und Industriegebäuden verwendet.

Solarenergie kann die einzige Stromquelle sein oder die traditionelle Stromversorgung ergänzen, damit das Haus bei unzureichender Effizienz in einem bestimmten Zeitraum nicht ohne Strom bleibt.

Tragbare Ladegeräte auf Basis flexibler Solarmodule sind für jedermann erhältlich und werden überall verkauft. Große flexible Campingpanels zur Stromgewinnung in jedem Winkel der Erde sind bei Reisenden sehr beliebt.

Eine sehr ungewöhnliche, aber praktische Idee ist es, die Fahrbahndecke als Basis für flexible Batterien zu nutzen. Spezielle Elemente sind stoßgeschützt und haben keine Angst vor hohen Belastungen.

Flexible Batterien haben den weiteren Vorteil, dass sie praktisch überall eingesetzt werden können. Sie lassen sich problemlos auf dem Autodach oder dem Rumpf einer Yacht anbringen.

Diese Idee wurde bereits umgesetzt. Die ‚Solarstraße‘ versorgt die umliegenden Dörfer mit Energie, ohne dabei einen einzigen zusätzlichen Quadratmeter Land zu beanspruchen.

Besonderheiten beim Einsatz flexibler amorpher Panels

Diejenigen, die planen, flexible Solarmodule als Stromquelle für ihr Zuhause zu nutzen, sollten die Besonderheiten ihres Betriebs kennen.

Solarmodule mit flexiblem Metallsubstrat finden dort Anwendung, wo erhöhte Anforderungen an die Verschleißfestigkeit von Mini-Kraftwerken gestellt werden:

Viele Nutzer fragen sich: Was tun im Winter, wenn die Tage kurz sind und der Strom nicht für den Betrieb aller Geräte ausreicht?

Ja, bei bewölktem Wetter und kurzen Tageslichtstunden sinkt die Leistung der Paneele. Gut, wenn eine Alternative in Form der Möglichkeit zur Umschaltung auf die zentrale Stromversorgung besteht. Wenn nicht, muss man sich mit Akkus eindecken und sie an Tagen mit günstigem Wetter aufladen.

Eine interessante Besonderheit von Solarmodulen ist, dass die Effizienz der Solarzelle bei Erwärmung deutlich sinkt.

Im Sommer werden die Paneele heiß, arbeiten aber schlechter. Im Winter an sonnigen Tagen können die Solarzellen mehr Licht einfangen und in Energie umwandeln.

Die Anzahl der sonnigen Tage im Jahr hängt von der Region ab. Natürlich ist es im Süden sinnvoller, flexible Solarmodule zu verwenden, da die Sonne dort länger und häufiger scheint.

Da die Erde im Laufe des Tages ihre Position zur Sonne ändert, ist es am besten, die Paneele universell auszurichten – d.h. auf der Südseite in einem Winkel von etwa 35-40 Grad. Diese Position ist sowohl morgens und abends als auch mittags günstig.

Anleitung zur Montage von Solarzellen auf dem Dach

Wenn Sie sich entschieden haben, dass flexible Solarmodule auf Basis von amorphem Silizium das Richtige für die Stromversorgung Ihres Eigenheims sind, beginnen Sie mit der Planung der Arbeiten.

Wählen Sie die passende Ausrüstung aus und schätzen Sie die ungefähre Anzahl der Paneele. Machen Sie sich dann mit den Regeln für die Montage und die anschließende Wartung der Solarmodule vertraut.

Beachten Sie jedoch, dass die Verwendung herkömmlicher poly- und monokristalliner Silizium-Pendants derzeit noch viel produktiver ist.

Schritt #1. Berechnung der Anzahl der Panels

Jede Arbeit beginnt mit einem Projekt. Für die Planung müssen Sie die notwendigen Berechnungen durchführen, und zwar:

• täglicher Stromverbrauch;
• erforderliche Gesamtleistung der Solarzellen;
• Kapazität der Batterien;
• Anzahl der Paneele.

Am einfachsten ist es, den Stromverbrauch zu berechnen. Dazu müssen Sie ausnahmslos alle Elektrogeräte berücksichtigen, die Sie verwenden oder theoretisch verwenden könnten.

Ein einfaches Beispiel:

• Kühlschrank – 200 W;
• Computer – 300 W;
• Fernseher – 150 W;
• Energiesparlampen – 5 Stück à 20 W.

Die Leistung jedes Geräts wird in der Dokumentation oder auf dem Gehäuse angegeben. Nach Addition aller Daten erhalten wir 750 W. Auf Basis dieses Werts wird ein Wechselrichter ausgewählt – ein Gerät, das Gleichstrom in Wechselstrom mit der erforderlichen Frequenz umwandelt.

Planen Sie unbedingt eine kleine Reserve ein und wählen Sie einen Wechselrichter, der 0,5 kW leistungsstärker ist als der berechnete Wert. Das heißt, für eine Gesamtleistung von 0,75 kW ist ein Gerät mit mindestens 1,25 kW geeignet.

Für den korrekten Anschluss werden die Solarmodule über einen Laderegler mit den Batterien verbunden. Verwechseln Sie die Anschlüsse nicht – Plus an Plus, Minus an Minus. Vom Akku wird der Strom zum Wechselrichter und dann zu den elektrischen Geräten geleitet.

Danach müssen Sie die Akkumulatorbatterien auswählen. Die Kapazität des Akkus (z. B. 200 Ah) gibt an, welcher Strom bei einer bestimmten Spannung innerhalb einer Stunde abgegeben wird.

Die benötigte Kapazität können Sie berechnen, indem Sie die Gesamtleistung der Verbraucher durch die Ausgangsspannung des Solarmoduls teilen. In unserem Beispiel verwenden wir 12-Volt-Akkus. 750 /12 = 62,5 Ah.

Allerdings ist diese Formel nicht ganz richtig, da die meisten Batterien nicht auf 0 entladen werden können. Es gibt eine bestimmte Begrenzung, zum Beispiel 40 %. Wenn der Ladezustand darunter fällt, wirkt sich dies erheblich auf die Lebensdauer und die Betriebsqualität des Akkus aus.

Auch diesen Wert müssen Sie in die Formel einfügen:

750 W / (12 V × 0,4) = 156,25 Ah.

Um diese Kapazität zu erreichen, können Sie eine Gruppe von 2 Akkus mit je 100 Ah zu einem System zusammenschließen.

Die Anzahl der Paneele wird basierend auf der Leistung des ausgewählten Modells und der Region, in der sie installiert werden, berechnet. Die Bedeutung der Region kann kaum überschätzt werden. Idealerweise sollten Sie die Werte der täglichen Sonneneinstrahlung für Ihren Standort ermitteln. Für die Zuverlässigkeit wird der minimale Wert des Jahres genommen, ungefähr Ende Dezember.

Schematisch lässt sich das Sonnenstrahlungsniveau in verschiedenen Regionen so darstellen. Die numerischen Werte finden Sie in speziellen Nachschlagewerken oder im Internet.

Wenn Sie diesen Wert mit der Anzahl der Kalendertage des Monats multiplizieren, erhalten Sie die Anzahl der Kilowatt, die pro Quadratmeter eines flexiblen Solarmoduls im Dezember anfallen. Zum Beispiel sind das in Moskau 0,33 × 31 = 10,23 kW/m² und in Sotschi 1,25 × 31 = 38,75 kW/m². Dieser Wert wird als Anzahl der Spitzenstunden bezeichnet.

Anschließend berechnen wir aus den angenommenen maximalen 0,75 kW, die von allen Geräten gleichzeitig verbraucht werden, den durchschnittlichen monatlichen Verbrauch – etwa 25 kW. In einem Monat sollten unsere flexiblen Module mindestens 25.000 W erzeugen, besser ist es, einen kleinen Puffer einzuplanen und auf 30 kW aufzurunden.

Folglich sollten in Moskau pro Spitzenstunde 30/10,23 = 2,93 kW anfallen. Wenn die ausgewählten Paneele eine Leistung von 150 W haben, ist es nicht schwer, ihre Anzahl zu berechnen: 2,93 / 0,15 = 20 Stück.

Nach diesen einfachen Berechnungen können Sie einen passenden Wechselrichter, Controller, Akkumulator und die flexiblen Photovoltaikmodule in der benötigten Anzahl auswählen.

Schritt #2. Montageregeln

Die Installation der flexiblen Solarelemente können Sie selbst durchführen.

Dazu sollten Sie festlegen, wo genau Sie Ihre Paneele platzieren:

• auf dem Dach des Gebäudes;
• an der Fassade des Hauses;
• auf einer freistehenden Konstruktion;
• kombinierte Anordnung.

Die beliebteste Variante ist auf dem Dach. Wenn die Form oder Konfiguration des Daches dies nicht zulässt, ist es besser, einen zusätzlichen Rahmen zu bauen, auf dem die Module platziert werden. Dies ist kostspieliger, aber wenn das Dach beschattet oder schwer zugänglich ist, wird diese Variante sinnvoll.

Die Platzierung an der Fassade wird verwendet, wenn auf dem Dach nicht genügend Platz vorhanden ist. Die Paneele können Teil des Designkonzepts sein und als Dekoration des Hauses dienen.

Flexible Solar-Photovoltaikelemente haben auf der Unterseite eine klebrige harzartige Schicht.

Es genügt, die Schutzfolie abzuziehen und das Panel an der gewählten Stelle zu kleben. Natürlich muss die Oberfläche vor der Montage gereinigt und gewaschen werden.

Für die Montage wird kein Spezialwerkzeug benötigt. Die wichtigste Sache ist, während der Arbeit auf dem Dach auf Ihre Sicherheit zu achten. Ebenso ist es sehr wichtig, den Anschlussplan der Geräte zu befolgen und die Reihenfolge nicht zu unterbrechen.

Auf einer Seite hat das Solarmodul zwei abgehende Kabel. Jedes Panel wird so positioniert, dass diese Drähte später mit einer Sammelschiene für die Reihenschaltung verbunden werden können.

Wir empfehlen außerdem, unseren anderen Artikel zu lesen, in dem die Montageschemata und Anschlussmöglichkeiten von Solaranlagen detailliert beschrieben sind. Näheres – hier.

Schritt #3. Pflege des Systems nach der Installation

Nach der Installation der flexiblen Solarelemente müssen Sie diese ständig pflegen und überwachen, da sonst ihre Effizienz drastisch sinken kann. Das Wichtigste ist, die Paneele sauber zu halten. Staub, Schmutz, Vogelkot – all diese Faktoren verringern die Leistung des Systems, da sie die Absorption des Sonnenlichts durch die Photozellen einschränken.

Solarmodule sollten bei Verschmutzung abgewischt werden. Deshalb wird davon abgeraten, sie an schwer zugänglichen Stellen auf einem komplizierten Dach zu platzieren.

Wenn Ihr System nicht von Ihnen selbst gewartet werden kann, können Sie immer einen Dienstleister mit entsprechender Technik und Ausrüstung finden. Das wird natürlich teurer sein.

Solarmodule auf Basis von amorphem Silizium können, wie auch starre Modelle, mit einem normalen feuchten Schwamm oder einem Mikrofasertuch gereinigt werden. Das Panel hat keine Angst vor Wasser (schließlich wird diese Ausrüstung im Freien installiert). Wenn Sie sie regelmäßig reinigen, halten sie länger.

Ein weiteres Problem, das für unsere Regionen relevant ist, ist Schnee. Im Winter werden die Module mit Schnee bedeckt und funktionieren nicht mehr. Der Niederschlag muss regelmäßig entfernt werden, aber nicht zu grob, da sonst die Ausrüstung selbst beschädigt werden könnte.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Videos und Reviews, die flexible Paneele beliebter Hersteller behandeln, helfen Ihnen bei der richtigen Wahl. Sie können sehen, wie Ihr Haus nach der Montage der Ausrüstung aussehen wird. Experten helfen Ihnen, die benötigte Anzahl an Modulen auszuwählen und die Installationsregeln zu erläutern.

Wie flexible Solarmodule aufgebaut sind und woraus sie hergestellt werden:

Ein flexibles Modul kann auch in einer Wohnung an der Fassade eines Mehrfamilienhauses installiert werden, warum nicht:

Noch ein wenig über die Herstellung und Vorteile flexibler Elemente:

Solaranlagen bieten die Möglichkeit, energieautark zu werden und nicht mehr auf Benzin- und Strompreise achten zu müssen. Wenn Sie einmal einen bestimmten Betrag investieren, können Sie unbegrenzt Energie für den Betrieb von Haushaltsgeräten, die Heizung des Hauses und das Aufladen des Akkus eines Elektroautos nutzen. Immer mehr Menschen steigen auf alternative Energie um, denn sie ist die Zukunft.

Wenn Sie über das nötige Wissen oder Erfahrung zu diesem Thema verfügen, teilen Sie es bitte mit unseren Lesern. Oder haben Sie selbst schon Solarmodule installiert? Erzählen Sie, wie Sie es gemacht haben. Sie können Ihre Kommentare mit Fotos ergänzen.