Pläne und Anschlussmöglichkeiten für Solarmodule: So erfolgt die korrekte Montage einer Solarpaneele

Eine alternative Energiequelle auf Basis von Solarmodulen ist eine hervorragende Option für eine unabhängige Energieversorgung. Sie gewährleistet eine hohe Energieeffizienz nicht nur an heißen Tagen, sondern auch bei bewölktem Wetter. Es wäre doch schön, ein solches Gerät zu Hause zu haben, nicht wahr?

Dazu müssen Sie lediglich die technischen Komponenten fachgerecht auswählen und die Montage durchführen. Das kann jeder, der die Pläne und Anschlussmöglichkeiten für Solarmodule kennt. Wir erklären, wie ein leistungsfähiges System aufgebaut wird, das “grüne Energie” in Strom umwandelt, der für die Versorgung von Haushaltsgeräten benötigt wird.

Außerdem erfahren Sie, wie Sie den Installationsort für die Solarmodule auswählen und diese mit dem stationären Stromnetz verbinden. Nützliche Tipps und wichtige Empfehlungen bieten Heimwerkern eine wirkungsvolle Unterstützung. Zur besseren Veranschaulichung werden thematische Fotos, Schemata und Videos bereitgestellt.

Aufbau eines Solarmoduls

Wenn Sie die Solarpaneele eigenhändig anschließen möchten, müssen Sie wissen, aus welchen Komponenten das System besteht.

Solarmodule bestehen aus einem Satz von Batterien auf photovoltaischen Elementen, deren Hauptzweck darin besteht, Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Stromstärke des Systems hängt von der Lichtintensität ab: Je heller die Strahlung, desto größer der erzeugte Strom.

Die Hauptkomponenten des Systems sind:

• Solarpanel – wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie um.
• Akku – eine chemische Stromquelle, die die erzeugte Elektrizität speichert.
• Laderegler – überwacht die Spannung der Akkus.
• Wechselrichter, der die Gleichspannung der Batterie in eine Wechselspannung von 220 V umwandelt, die für den Betrieb des Beleuchtungssystems und der Haushaltsgeräte benötigt wird.
• Sicherungen, die zwischen allen Systemkomponenten installiert sind und das System vor Kurzschlüssen schützen.
• Ein Satz MC4-Steckverbinder.

Neben der Hauptaufgabe des Ladereglers, die Akkuspannung zu überwachen, schaltet das Gerät bei Bedarf bestimmte Komponenten ab. Wenn die Spannung an den Akkuklemmen tagsüber 14 Volt erreicht, was auf eine Überladung hinweist, unterbricht der Laderegler den Ladevorgang.

Neben dem Solarmodul umfasst die Einrichtung eines solchen Kraftwerks photovoltaische Umwandler – einen Regler und einen Wechselrichter sowie daran angeschlossene Batterien.

Nachts, wenn die Spannung der Batterien einen extrem niedrigen Wert von 11 Volt erreicht, stoppt der Regler den Betrieb des Kraftwerks.

Wo werden die Module am besten installiert?

Das Erste, was vor der Installation und dem Anschluss eines Solarmoduls getan werden muss, ist die Bestimmung des Standorts der Anlage.

Für die Installation von Photovoltaikmodulen eignen sich stationäre Konstruktionen aus Metallprofilen oder modernere drehbare Varianten.

Solarmodule können an fast jedem gut beleuchteten Ort platziert werden:

• auf dem Dach eines Landhauses;
• auf dem Balkon eines Mehrfamilienhauses;
• auf dem an das Haus angrenzenden Grundstück.

Wichtig ist, die notwendigen Bedingungen für eine maximale Stromerzeugung zu schaffen. Eine davon ist die Ausrichtung und der Neigungswinkel relativ zum Horizont. Die lichtabsorbierende Oberfläche der Anlage sollte daher nach Süden ausgerichtet sein.

Idealerweise sollten die Sonnenstrahlen in einem 90°-Winkel auf sie treffen. Um diesen Effekt zu erzielen, muss je nach Klimabedingungen der Region der optimale Neigungswinkel gewählt werden. Für jede Region ist dieser Wert unterschiedlich.

Um die maximale Leistung der Solarmodule zu gewährleisten, wird empfohlen, den Neigungswinkel der Anlagen 2-4 Mal im Jahr zu ändern: am 18. April, 24. August, 7. Oktober und 5. März.

Zum Beispiel beträgt der Neigungswinkel der Solarmoduloberfläche in der Region Moskau für die Sommermonate 15-20° und ändert sich in den Wintermonaten auf 60-70°.

Bei der Installation von Sonnenkollektoren auf dem angrenzenden Grundstück sollten die Paneele mindestens einen halben Meter über dem Boden angebracht werden, falls viel Schnee fällt. Diese Lösung ist auch insofern richtig, als sie einen ausreichenden Abstand für die Luftzirkulation gewährleistet.

Es ist zu beachten, dass bereits ein kleiner Schatten die Stromerzeugung des Aggregats beeinträchtigt. Die Paneele sollten nur an Orten angebracht werden, die nicht einmal der geringsten Beschattung ausgesetzt sind.

Manche «Heimwerker» installieren zusätzliches Glas über den Paneelen, um die Batterien zu schützen, aber selbst bei scheinbarer Transparenz kann die Glasschicht den Wirkungsgrad der Paneele um 30% verringern.

Es gibt mehrere Methoden zur Befestigung der Paneele:

• durch Verwendung von Klemmbefestigungen;
• durch Schraubverbindungen durch Durchgangslöcher, die sich im unteren Teil des Rahmens befinden.

Die Trägerkonstruktion muss aus korrosionsbeständigen Materialien hergestellt sein. Unabhängig von der Montageart dürfen an der Konstruktion der Paneele keine eigenmächtigen Änderungen vorgenommen und keine zusätzlichen Löcher gebohrt werden.

Die Aufgabe des Hausbesitzers ist es, die Paneele sauber zu halten. Ansammlungen von Staub, Schnee und Vogelkot auf der Oberfläche verringern die von der Anlage produzierte Strommenge um mindestens 10%.

Optionen zum Anschluss der Solarmodule

Sonnenkollektoren bestehen aus mehreren einzelnen Paneelen. Um die Ausgangsparameter des Systems wie Leistung, Spannung und Strom zu erhöhen, werden die Elemente unter Anwendung physikalischer Gesetze miteinander verbunden.

Die Verbindung mehrerer Paneele kann nach einem der drei Montageschemata für Sonnenkollektoren erfolgen:

• parallel;
• seriell;
• gemischt.

Die Parallelschaltung sieht vor, dass gleichnamige Klemmen miteinander verbunden werden, wobei die Elemente zwei gemeinsame Knotenpunkte für das Zusammenführen und Verzweigen der Leiter haben.

Bei der Parallelschaltung werden die «Pluspole» mit den «Pluspolen» und die «Minuspole» mit den «Minuspolen» verbunden, wodurch der Ausgangsstrom steigt, während die Ausgangsspannung bei 12 Volt bleibt.

Die Größe des maximal möglichen Ausgangsstroms bei einer Parallelschaltung ist direkt proportional zur Anzahl der angeschlossenen Elemente. Die Prinzipien zur Berechnung der Anzahl finden Sie in dem von uns empfohlenen Artikel.

Die Reihenschaltung sieht die Verbindung entgegengesetzter Pole vor: den «Pluspol» des ersten Paneels mit dem «Minuspol» des zweiten. Der verbleibende ungenutzte «Pluspol» des zweiten Paneels und der «Minuspol» der ersten Batterie werden an den weiter in der Schaltung befindlichen Controller angeschlossen.

Diese Art der Verbindung schafft Bedingungen für den Fluss des elektrischen Stroms, bei dem nur ein einziger Weg für die Übertragung der Energie von der Quelle zum Verbraucher bleibt.

Bei Reihenschaltung erhöht sich die Ausgangsspannung und erreicht 24 Volt, was für die Stromversorgung von tragbaren Geräten, LED-Lampen und einigen elektrischen Verbrauchern ausreichend ist.

Die Reihen-Parallel- oder gemischte Schaltung wird am häufigsten verwendet, wenn mehrere Batteriegruppen verbunden werden müssen. Durch die Anwendung dieser Schaltung können sowohl die Spannung als auch der Strom am Ausgang erhöht werden.

Bei der Reihen-Parallel-Schaltung erreicht die Ausgangsspannung einen Wert, dessen Eigenschaften am besten für die Lösung der meisten alltäglichen Aufgaben geeignet sind.

Diese Variante ist auch insofern vorteilhaft, als bei Ausfall eines Konstruktionselements des Systems die anderen Verbindungskreise weiterhin funktionieren. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des gesamten Systems erheblich.

Das Prinzip der kombinierten Schaltung besteht darin, dass die Geräte innerhalb jeder Gruppe parallel geschaltet werden. Und der Anschluss aller Gruppen in einen Stromkreis erfolgt in Reihe.

Durch die Kombination verschiedener Verbindungstypen ist es kein Problem, eine Batterie mit den erforderlichen Parametern zusammenzustellen. Wichtig ist, dass die Anzahl der verbundenen Elemente so gewählt wird, dass die an die Akkus angelegte Betriebsspannung unter Berücksichtigung ihres Abfalls im Ladekreis die Spannung der Akkus selbst übersteigt, und der Laststrom der Batterie dabei die erforderliche Höhe des Ladestroms gewährleistet.

Schema zum Aufbau des Solarstromsystems

Der Anschluss der Solarmodule erfolgt über die eingebauten Anschlusskabel mit einem Querschnitt von 4 mm². Am besten eignen sich hierfür einadrige Kupferkabel, deren Isolationsgeflecht gegen UV-Strahlung beständig ist.

Bei Verwendung eines Kabels, dessen Isolierung nicht gegen UV-Strahlung beständig ist, wird empfohlen, die Außenverlegung in einem Wellschlauch durchzuführen.

Das Ende jedes Kabels wird durch Löten oder Crimpen mit einem MC4-Steckverbinder verbunden, wodurch eine dichte Verbindung gewährleistet ist.

Unabhängig vom gewählten Schema muss vor dem Anschluss der Solarmodule zwingend die Richtigkeit der Elektroinstallation überprüft werden.

Beim Anschluss der Module wird empfohlen, die technischen Anforderungen bezüglich des zulässigen Stroms und der maximalen Spannung anderer Geräte nicht zu überschreiten. Es ist wichtig, die vom Hersteller angegebenen technischen Spezifikationen des Ladereglers und des Wechselrichters einzuhalten.

Das Standardschema für den Aufbau der einfachsten Solaranlage sieht wie folgt aus.

Das Anschlussschema der Module an Batterie, Wechselrichter und Laderegler ist einfach aufgebaut und bereitet daher keine besonderen Schwierigkeiten beim Anschluss.

Um einen Defekt des Controllers zu vermeiden, ist es wichtig, beim Anschließen der Systemkomponenten die Reihenfolge einzuhalten.

Die Montagearbeiten werden in mehreren Schritten durchgeführt:

1. Die Batterie wird an den Laderegler angeschlossen, wobei die entsprechenden Anschlüsse verwendet werden und die Polarität beachtet werden muss.
2. An den Laderegler wird über die Anschlüsse unter Beachtung derselben Polarität das Solarmodul angeschlossen.
3. An die Anschlüsse des Ladereglers wird eine 12-V-Last angeschlossen.
4. Wenn eine Umwandlung der Spannung von 12 V auf 220 V erforderlich ist, wird ein Wechselrichter in das Schema integriert. Dieser wird nur an die Batterie angeschlossen und keinesfalls direkt an den Laderegler.
5. An den freien Ausgang des Wechselrichters werden elektrische Geräte angeschlossen, die für eine Spannung von 220 V ausgelegt sind.

Nach dem Herstellen der Verbindung müssen Sie die Polarität überprüfen und die Leerlaufspannung der Module messen. Weicht der Wert vom angegebenen Datenblattwert ab, ist die Verbindung falsch hergestellt.

Für den Anschluss des Geräts an das System muss keine Abzweigdose geöffnet werden – alle Anschlussstecker sind zugänglich.

Im letzten Schritt muss das Solarmodul geerdet werden. Um die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zu minimieren, werden an den Verbindungsstellen zwischen Batterie, Wechselrichter und Laderegler Sicherungen installiert.

Die Energie von Solaranlagen findet Anwendung bei der Stromversorgung von leistungsschwachen Haushaltsgeräten und beim Laden von Akkus mobiler Geräte:

Diejenigen, die ein Solarmodul eigenhändig bauen möchten, finden hilfreiche Informationen im folgenden Artikel.

Anschluss von unterschiedlich ausgerichteten Elementen

Bei Anwendung einer seriellen Installationsanordnung für Solarmodule sollten alle Paneele im gemeinsamen Stromkreis in einem Winkel und auf einer Ebene angeordnet werden, um die Effizienz der Geräte nicht zu beeinträchtigen.

Wenn die Paneele jedoch in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, kann dies dazu führen, dass das nähere oder stärker beleuchtete Paneel stärker arbeitet als die weiter entfernten.

Dies bedeutet, dass das nahe Paneel Strom erzeugt, von dem ein Teil zur Erwärmung der weiter entfernten Paneele abgegeben wird. Der Grund liegt darin, dass der Strom den Weg des geringsten Widerstands nimmt. Um Verluste zu minimieren, ist es besser, für jedes Paneel einen separaten Regler zu verwenden.

Die grundlegenden Anforderungen bei der Verwendung eines Reglers sind eine Leistung der angeschlossenen Paneele von über 1 kW und ein ausreichend großer Abstand zwischen den Batterien.

Das Problem kann auch durch den Einbau von Trenn- bzw. Bypassdioden gelöst werden. Diese werden innen zwischen den Platten platziert. Dadurch überhitzen die Platten nicht, während sie die maximale Leistung liefern.

Auch der Spannungsabfall in den Verbindungen und in den Leitungen des Niederspannungsteils des Systems ist von nicht geringer Bedeutung.

Tabelle der Nichtübereinstimmung der übertragenen Leistung mit dem Leitungsquerschnitt, die rot die Parameter angibt, bei denen ein Risiko starker brandgefährlicher Erhitzung besteht.

Als Beispiel dient die Tatsache, dass auf einem Meter Kabel mit einem Querschnitt von 4 mm² bei einem Strom von 80 A (Spannung 12 V) die Werte um 3,19 % fallen, was 30,6 W entspricht. Bei Verwendung von Verdrillungen kann der Spannungsabfall zwischen 0,1 und 0,3 V variieren.

Kombination von Solarstrom und stationärem Netz

Wenn Sie planen, Solarstrom parallel zu einem vorhandenen zentralisierten stationären Netz zu nutzen, wird der Anschlussplan etwas anders gestaltet. Der Hauptgrund für diese Entscheidung ist, dass ein privater Verbraucher keine Möglichkeit hat, überschüssige Energie „abzugeben".

Und dies kann Spannungsschwankungen mit einer Dauer von bis zu einer Sekunde auslösen.

Bei der Kombination von Solarenergie mit einem stationären zentralisierten Netz gilt dieselbe Regel: Je mehr Quellen angeschlossen werden, desto komplexer wird die Schaltung.

Gemäß dem obigen Schema wird die Spannung von der Solaranlage zuerst zur Batterie geleitet und von dort an die Last weitergegeben.

Bei der Planung dieser Montagevariante sollten zwei Lastarten berücksichtigt werden:

• nicht abgesicherte – Hausbeleuchtung, Haushaltsgeräte usw.;
• abgesicherte – Notbeleuchtung, Kühlschrank, Elektroheizkessel.

Beachten Sie: Je größer die Batteriekapazität, desto länger können die abgesicherten Elektrogeräte im autonomen Betrieb arbeiten.

Wenn Sie diese Art der Energieerzeugung ins Netz wählen, müssen Sie damit rechnen, dass Sie eine Genehmigung bei den örtlichen Energieversorgungsnetzen einholen müssen.

Obwohl Wechselrichter für Solarmodule eine Spannung erzeugen, deren Qualität manchmal höher ist als die des zentralen Netzes, erlauben die örtlichen Stromnetze nicht, dass der Stromzähler rückwärts läuft.

Aus diesem Grund stellen die Solarwechselrichter gemäß dem Schema ihren Betrieb ein, sobald die Netzspannung ausfällt. Die abgesicherte Last beginnt dann, von der Batterie versorgt zu werden.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Die Autoren des unten bereitgestellten Videomaterials teilen ihre persönlichen Erfahrungen und erläutern die Nuancen der Montage von Solarmodulen.

Video #1. Beispiel für den Zusammenbau und die Montage eines werkseitigen Systems:

Video #2. Wie Sie die Paneele richtig installieren:

Es ist nichts Kompliziertes daran, mehrere Paneele mit anderen Systemkomponenten zu verbinden. Für einen unerfahrenen Handwerker kann der Prozess jedoch schwierig sein. Wenn Sie keine Erfahrung mit Berechnungen und Montagekenntnissen haben, sollten Sie daher einen Spezialisten mit dem erforderlichen Wissen hinzuziehen.

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