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Eine PV Inselanlage macht das Eigenheim zum Kleinkraftwerk

Photovoltaik ist die Technik mit der man Lichtenergie direkt in elektrische Energie umwandelt. Dieser physikalische Effekt wurde 1839 durch den französischen Physiker Becquerel entdeckt. Zur Energiewandlung werden Solarzellen verwendet und heutzutage werden für den Aufbau einer PV Inselanlage überwiegend Zellen aus kristallinem Silizium eingesetzt. PV Inselanlagen werden dort eingesetzt wo keine Möglichkeit besteht auf das öffentliche Stromnetz zuzugreifen oder die Nutzung dessen mit wesentlich höheren Kosten verbunden ist. Daher findet man eine PV Inselanlage insbesondere auf Berghütten, Booten, Autobahnbeleuchtungen, Parkuhren oder Taschenrechner.

Strom speichern mit einer PV Inselanlage

Zum Zwischenspeichern der überschüssigen Energie werden bei der PV Inselanlage Solarakkus eingesetzt. Diese Laden sich bei Sonne auf und nachts oder bei bewölktem Himmel entladen sie sich. Vorteil der PV Inselanlage ist die Versorgung bei geringem Platzbedarf und ohne größere Eingriffe in der Umgebung. Diese stellen aber auch gleichzeitig die Schwachstelle der PV Inselanlage dar, da die Lebensdauer eines solchen
Solarbatterie begrenzt und der Wartungsaufwand relativ hoch ist. Dies wird sich aber in den kommenden Jahren schnell ändern, da die Forschung und Entwicklung für PV Inselanlagen und Solarstromspeicher stark forciert wird. Zusätzlich entladen sich Solarbatterien auch wenn sie nicht benötigt werden und dies führt zu Energieverlusten in der PV Inselanlage.

Arten der PV Inselanlage

Es gibt verschiedene Arten der PV Inselanlage wie zum Beispiel SHS (Solar Home System). Dies  bezeichnet eine PV Inselanlage, die lediglich zur Versorgung von simplen Hütten mit Licht dient. Anwendung findet diese Art der Photovoltaikanlagen beim aufladen von Mobiltelefonen oder zum betreiben von kleinen Fernsehgeräten bzw. Radios. Eine weitere Art PV Inselanlagen sind die solaren Pumpenanlagen. Sie sind überwiegend direkt betriebene Solaranlagen und kommen ohne eine Batterie aus. Die Speicherung der Energie erfolgt hier durch einen Wasserhochtank, welcher die Versorgung auch bei schlechtem Wetter und ebenso in der Nacht gewährleistet. Ein Vorteil dieser PV Inselanlage ist eine extreme Langlebigkeit, welche sich auf über 20 Jahre beläuft. Um die Versorgung kleiner Dörfer, Schulen oder Krankenstationen sicherzustellen, werden größere PV Inselanlagen auf der Basis von Hybrid bzw. Minigrid eingesetzt. Das typische an einer Hybridanlage PV Inselanlage ist das Bestehen von mehr als einer Energiequelle (Sonne, Wasser, Wind und so weiter). Die Zwischenspeicherung übernehmen (Kurzzeitspeicherung) Akkus und für eine mittelfristige Speicherung bestünde die Möglichkeit des Einsatzes einer Redox-Flow-Zelle oder von Wasserstoff.

Möglichkeiten der Kopplung bei einer PV Inselanlage

Es gibt zwei Möglichkeiten der elektrischen Kopplung. Zum Einen kann die Kopplung auf der Gleichstromseite, in die alle Erzeuger ihre Energie liefern, erfolgen. Die
PV Inselanlage erledigt dies mit Hilfe eines Ladereglers und alle weiteren Erzeuger, wie zum Beispiel ein Windgenerator benötigen ein eigenes Ladegerät. Die Bereitstellung des Wechselstroms bei der PV Inselanlage erfolgt durch einen Inselwechselrichter. Als zweite Möglichkeit kann die Kopplung auf der Wechselstromseite erfolgen. Bei dieser Möglichkeit wird die Verwaltung bezüglich der Ladung der Akkus von nur einem Ladegerät übernommen. Es wird von jedem Energieerzeuger der PV Inselanlage Wechselstrom geliefert, welcher entweder sofort verbraucht oder zwischengespeichert wird.

Anlagentechnik bei der PV Inselanlage

Zur Anlagentechnik der PV Inselanlage kann gesagt werden, dass bei Verwendung von Akkumulatoren zur Speicherung von Energie in PV Inselanlagen auf einen Typ mit hoher Zyklenfestigkeit (Ladung und Entladung) sogenannte Solarbatterien zurückgegriffen wird. Zudem ist bei diesem Verfahren ein Laderegler notwendig, welcher den Akku vor Tiefentladung und Überladung schützt. Jedoch zum Betrieb von Wechselstromverbrauchern wie einem Fernseher wandelt ein Insel-Wechselrichter die Spannung des Akkumulators in Wechselspannung um. Diese Insel-Wechselrichter gehören zur Gruppierung der netzbildenden Anlagen, das heißt sie erzeugen eigenständig Netzspannungen und stellen die Wirkleistung und Blindleistung zur Verfügung. Sie können jedoch nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden werden. Die Einspeisung ins das Netz sind Netzfolger oder auch netzgeführte Wechselrichter notwendig. Abschließend bleibt zu erwähnen, dass in Gegenden mit einer nicht stabilen Versorgung durch ein öffentliches Netz es sich anbietet eine netzbetriebene Anlage zu betreiben. Bei einem Stromausfall würde diese dann mit Solarstrom der PV Inselanlage betrieben. Fällt das Netz aus kann die PV Inselanlage automatisch oder auch manuell in den Inselbetrieb gewechselt werden um so eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zu gewährleisten.