Photovoltaik Anlage
Februar 2021 habe ich eine PV Anlage installieren lassen. Leistung 3 kW, mit Stromspeicher zuerst 5,5 kWh erweitert dann auf 8,3 kWh.Das Ziegeldach hat 38° Neigung und das Blechdach hat 5° Neigung
Die 3 Module der alten Solarthermie Anlage auf der linken Seite, wurden 2023 abgebaut. Der freiwerdende Platz wird dann für PV genutzt.
10 Module zu je 370W mit Optimizer Modulen um partielle Abschattungen durch Bäume zu kompensieren. Optimizer sind nur notwendig, wenn die Module ungleich von Beschattung betroffen sind. Optimizer kommunizieren mit dem Wechselrichter via Power Line Communication (PLC) und verursachen Störungen auf den AM Radiofrequenzen.
Montage der Module am Blech- und Ziegeldach mit speziellen Aluelementen.
Für diverse Dacharten sind verschiedene Montagewinkel erforderlich.
Sunrise PV-Modul Rückseite mit Optimizern.
Wechselrichter 3 kW
Stromspeicher Alpha-Ess Storion SMILE-B3 - 8,3kWh mit LFP (LiFePO4) Zellen
Die Alpha-Ess Einheit hat einen eigenen Wechselrichter, damit ist diese Akku Einheit einphasig über AC mit dem Hausnetz verbunden.
Entladeleistung von max, 3KW reicht aus, um die Dunkelstunden zu überbrücken. Die Komplette Kapazität von 8,3 kWh wurde erst im Herbst 2021 installiert, da Lieferengpässe zu Verzeichnen waren.
Die Anlage hat keine Notstrom Funktionalität. Ohne Netz funktionieren auch die Wechselrichter nicht, da diese sich mit der Netzfrequenz synchronisieren müssen. Diese Option könnte aber nachgerüstet werden. Automatische oder manuelle Trennung vom Netz und Umschaltung auf Notstrom ist dann möglich. Ich hatte aber wegen der erhöhten Kosten auf diese Option verzichtet.
Verteilerschrank Erweiterung PV
Die erforderlichen Komponenten der PV Anlage wurden in einem zusätzlichen Verteilerschrank untergebracht.
Abgesehen von den Leitungsschutzschaltern
sind hier auch zwei Acrel-Stromzähler für PV und Netz zu sehen, welche mittels Stromwandler die Energiemengen von
PV-Erzeugung, Verbrauch und Lieferung messen. Mittels RS485 Schnittstelle werden die Daten von der Alpha-Ess Software abgefragt und dargestellt.
DC Überspannungsableiter
Die Solarleitung vom Dach zu Wechselrichter ist mit Überspannungsableitern versehen.
Installation
Voraussetzungen klären.
Eignung Dach (Material, Statik, Ausrichtung, Beschattung), Dachdecker wegen Modulmontage, Stromverbrauch, Elektroinstallation geeignet, Platzbedarf Komponenten, Leitungsführung, Elektrofirma, Förderungen je nach Bundesland. Stromliefervertrag muss abgeschlossen werden. Meistens neuer Stromzähler erforderlich.
Die Installation der PV und Integration in das Hausnetz, hat von einer Fachfirma zu erfolgen. Anmeldung beim Energieversorger. Anmeldung eines zusätzlichen Zählpunktes für die Stromlieferung. Der Kunde bekommt auch ein Abnahmeprotokoll der Anlage von der Installationsfirma, welches für Förderungen vorgelegt werden muss.
Zu dieser Gelegenheit, musste auch die Vorzählerleitung, Vorzählersicherungen und Überspannungsableiter auf neuen Stand gebracht werden.
PV Wechselrichter und Stromspeicher werden AC Seitig im Verteilerkasten mit der Hausverteilung verbunden. Wechselrichter und Stromspeicher habe je einen LAN Anschluss. Stromspeicher und Verteilerkasten mit dem Acrel-Zählern sind mit einer RS485 Leitung miteinander verbunden. Die PV Module sind alle in Serie geschaltet und eine DC Leitung geht zum Eingang am Wechselrichter. Die DC Leitung ist mittels eines 25mm Metallschlauch gegen Berührung und vor Beschädigungen geschützt.
Funktion
Die Anlage benötigt keine Bedienung und läuft automatisch. Wenn Energie an der PV anliegt wird diese im Hausnetz verbraucht, ladet den Stromspeicher und Überschuss Strom wird an den Stromlieferanten verkauft.
Am Abend und Nachts wird der Strom aus dem Stromspeicher verbraucht. Damit kann eine Klimaanlage im Sommer ohne Reue betrieben werden, da kein Strom aus dem Netz dafür gekauft werden muss. Der Stromspeicher mit 8,3kWh reicht problemlos über die Nacht bis zum Morgen.
Der Status der beiden Geräte kann über Browser am PC oder Smartphone angezeigt werden.
Meiner Meinung nach sind die Cloud Anwendungen aller Hersteller verzichtbar, aber leider verlangt der Markt heute eine Internet fähige Konfiguration. Mir würde auch eine Lösung mit lokalem Webserver ohne Internet Anbindung reichen.
Ertrag 2021 und 2022
Die Anlage hat in dieser Konfiguration 2021 und 2022 pro Jahr 2,6 MWh geliefert.
Solarthermie liefert im Winter keine Energie und wird daher abgebaut, damit das Dach voll mit PV belegt werden kann. Darum wurde die Erweiterung in Auftrag gegeben.
Erweiterung im Sept. 2023
Die Anlage konnte endlich Ende September 2023 mit 8 zusätzlichen Solar Modulen je 410W erweitert werden.
Damit ist die Dachfläche komplett mit Solar Modulen ausgenutzt. Die Lieferzeiten betrafen hauptsächlich den Wechselrichter und die dazugehörigen Optimierer Module. Mein Dach ist von tageszeitlich wechselnden Verschattungen betroffen, darum sind die Optimierer Module in meiner Konfiguration absolut notwendig.
Erweiterung der Module am Dach von 3,700 kWh/p auf 6,980 kWh/p
Die alte Spitzenleistung war ohnehin nur 3kW, da der Wechselrichter nur diese Kapazität hatte. Es wurden zusätzlich 8 Module am Dach montiert.
Der Wechselrichter SolarEdge SE3K (nur 3KW Leistung) musste auf ein größeres Modell SolarEdge SE8K mit Leistung 8kW ausgetauscht werden.
Der Alpha-Ess Stromspeicher Storion SMILE-B3 mit 8,3kWh (Bestand) ist davon nicht betroffen
Leistungsdaten nach Installation der Erweiterungen
18 Solarmodule + Optimizer mit 6980 W/p (10 Module Bestand + 8 Module neu)
1 Solaredge Wechselrichter SE8K mit Leistung 8kW
1 Alpha-Ess Stromspeicher Storion SMILE-B3 mit 8,3kWh (Bestand)
Die Sat-Antenne werde ich noch nach links versetzen, um den Schatten des Sat-Spiegels am Modul zu vermeiden.
Die Montage betraf die Module am Dach mit Befestigungsschienen.
Jedes Modul ist mit einem Optimierer Modul ausgestattet.
Hier sind die Optimierer oder auch Optimizer genannt, an den Alu Schienen montiert. Alle Module sind in Serie geschaltet und eine 2 polige Leitung geht zum Wechselrichter.
Der Wechselrichter wurde von 3 kW auf das 8 kW Modell SE8K von Solaredge ausgetauscht und hat damit auch noch eine Reserve falls die Leistung durch Austausch von Modulen etwas steigen würde.
Die Peak Leistung der Anlage stieg von 3700 W/p auf 6980 W/p.
Der Sinn der Erweiterung liegt weniger in Erhöhung der Peak Leistung, sondern in einer Verlängerung der Ertragsstunden über den Tag.
Einstrahlung an den Modulen am 7. Oktober 2023 im Vergleich zum Vorjahr in der alten Konfiguration
Die Ertragskurve ist in kW bemessen, den Maßstab kann man nicht festlegen, ist immer dynamisch. Der Vergleich der Kurven ist damit nicht so leicht. Die Fläche, welche von der Kurve und der Grundlinie begrenzt wird, ist die abgegeben Arbeit in kWh.
Ertrag der Anlage am 7. Oktober 2023 und Ladezustand des Stromspeicher
Grüne Kurve ist der Ladezustand der Batterie in Prozent. Alle andern Kurven sind in kW angegeben - leider in verschiedenen Maßstäben, welche man nicht einstellen kann.
Die mit Pfeil markierte Zeile gibt die kumulierten Daten am Ende des Tage wieder.
Am 7. Oktober wurden 18 kWh von der Sonne gewonnen, und 15,6 kWh im Haus verbraucht. 2,4 kWh wurden gekauft und 4,8 kWh wurden geliefert.
Es ist aber klar dass September-Oktober 2023 kein typischen Herbstmonate sind.
Der 8. Oktober hat dazu wenig Ertrag gehabt. Diese Vergleiche müssen sinnvollerweise über das Jahr gezogen werden, wenn die Daten dann vorhanden sind.
Vergleich erstes Monat (Okt.2023) mit erhöhter Kapazität.
Im Oktober 2023, das erste Monat komplett nach Installation der Erweiterung, wurden 284kWh gewonnen.2022 und 2021 waren der Ertrag 97kWH und 112kWh. Die Erweiterung der Kapazität bringt es auf fast das dreifache. Aber konservativ berechnet sollte man nur das doppelte annehmen, da die erste Woche im Oktober 2023 sehr sommerlich war.
Der Jahresertrag der Vorjahre mit 2,6 MW wurde Ende Oktober schon erreicht.
Ertrag 4. Quartal bis 31.12.23
Die Erweiterung bringt sehr gute Resultate, wie man hier an den Werten ab Oktober ablesen kann.
Vergleiche 4. Quartal 2021, 2022 mit 2023. Der Screenshot wurde am 31.12.2023 10:51 angefertigt.
Verschattungen durch Bäume
Verschattung durch Bäume ist im Frühjahr und Herbst gegeben. Das ist auch der Grund warum die PV mit Optimierern konfiguriert wurde. Die schöne mächtige Rotbuche am Nachbargrundstück, aufgenommen 1.10.23 um 11:15 Uhr, wirft besonders bei tiefstehender Sonne ihren Schatten auf das Dach. Im Winter ohne Laub ist die Situation besser.
Unterschiedliche Belaubung im Monatsrhythmus Oktober - Dezember 2023 und Wintereinbruch im Dez. 2023.
Am 7.12.2023 wurde der Baum vom Wintereinbruch überrascht, daraufhin hat er sich der restlichen Blätter mit einem Notabwurf in den Schnee entledigt.
Den Status der Belaubung für ein Jahr, versuche ich hier jeden ersten des Monats um 10:00 Uhr darzustellen..
Produktion PV 2022, 2024 (Erweiterung auf 18 Panele ab Oktober 2023 wirksam)
| Jan | Feb | Mar | Apr | Mai | Jun | Jul | Aug | Sep | Okt | Nov | Dez | 2022 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 47,3 | 97,4 | 227,8 | 283,3 | 403,8 | 457,9 | 411,8 | 340,4 | 197,2 | 97,4 | 40,8 | 21,3 | 2626 kWh |
| Jan | Feb | Mar | Apr | Mai | Jun | Jul | Aug | Sep | Okt | Nov | Dez | 2023 |
| 30,1 | 100,2 | 188,4 | 259,9 | 382,4 | 417,2 | 434,2 | 305,6 | 205,4 | 284,2 | 135,3 | 72,5 | 2820 kWh |
| Jan | Feb | Mar | Apr | Mai | Jun | Jul | Aug | Sep | Okt | Nov | Dez | 2024 |
| 160,3 | 256,9 | 481,0 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 898,2 kWh |
Fazit
Photovoltaik liefert im Gegensatz zur Solarthermie auch bei bedecktem Himmel einiges an Leistung. Der Stromspeicher verlängert den Sonnentag in die Nacht. Was die Dachfläche hergibt, sollte mit Modulen belegt werden.
Autarkie ist nicht angestrebt, aber eine spürbare Verringerung der Stromrechnung erfolgt.
Die Preise sind heute ziemlich sprunghaft, daher verzichte ich auf die Umrechnung in € , $ oder Lewonzen. Für mich ist die Energie relevant, welche nicht mehr vom Energieversorger über das Jahr eingekauft werden muss.
Leider war Anfang 2021 nicht klar, dass die Gasheizung und die damit verbundene Solarthermie durch eine Wärmepumpe frühzeitig ersetzt wird. Im Nachhinein betrachtet hätte ich die Solarthermie gleich abbauen sollen und die Dachfläche frei für PV machen. Das wäre einfacher gewesen als zuerst eine kleine Lösung und später die Erweiterung.
Dateidatum: 01.04.2024