Samstag, 5. September 2020

Photovoltaik - Montage und Betrieb

Vor acht Jahren (2012) bekam unser Haus neue Fenster und eine neue Fassade. In die Wärmedämmung der Fassade verlegten wir damals bereits eine Leerverrohrung plus Vorspann für eine in der Zukunft kommende Photovoltaik-Anlage (PV). Ich hab damals darüber berichtet und dieser Post ist einer der am häufigsten aufgerufenen dieses Blogs überhaupt.

Jetzt, acht Jahre später, ist es also Realität geworden: Die PV-Anlage ist montiert und hat am 5. September erfolgreich ihren Betrieb aufgenommen!







Unsere Anlage leistet 6,5 kWp, was für unseren Bedarf eigentlich zu groß ist. Aber in Hinblick auf ein vielleicht kommendes Elektroauto passt es dann wieder. Zunächst werden wir aber wesentlich mehr Strom in das Netz einspeisen, als wir selbst verbrauchen werden.

Apropos einspeisen: Unser Haus hat inzwischen mehr als 30 Jahre auf dem Buckel. Damit das mit dem Einspeisen überhaupt möglich wird, musste die elektrische Installation des Hauses – und da vor allem im Zähler- und Vorzählerbereich – auf den Stand der heutigen Technik gebracht werden. Die Netzbetreiber verlangen das schlicht und einfach.


Da musste zunächst der Vorzählerbereich geerdet werden, was er bisher nicht war. Vom Zähler, der an der Grundgrenze steht, bis zum Verteilerkasten im Haus geht eine Zuleitung, die lediglich die drei Phasen und den Nullleiter führt, aber keine Erdung; die findet dann erst im Haus selbst statt.

Zunächst wurde ein 3m langer Erdspieß aus Edelstahl in die Erde gerammt.
War mit Hilfe dieser Ramme kein Problem.

Den Zählerbock anbohren, damit der Erdungsdraht durchgeführt werden kann.

Erdungsdraht an den Erdspieß anklemmen.


Weiters wurde der Zähler auf eine Zählerleiste gestellt; bisher war er direkt angeschlossen. Diese Zählerleiste ermöglicht dem Netzbetreiber, den Zähler einfacher zu tauschen: es muss nur der alte Zähler von dieser Leiste abgenommen und der neue auf diese aufgesteckt werden.


Der Nullleiter wird über ein T-Stück einerseits direkt ins Haus geleitet,
andererseits der Zähler-Steckleiste zugeführt.

Auf die Stifte der Leiste wird dann der Zähler aufgesetzt - fertig.

Außerdem bekam die Installation noch einen Überspannungsschutz, der sie vor zu großen Spannungen von außen (zB indirekten Blitz) sichern würde. Dieser Schutz wurde in einem zusätzlichen Verteiler, der im Keller montiert wurde, untergebracht.

In der obersten Reihe ganz links ist der Überspannungsschutz zu sehen.
Darunter befindet sich ein eigener Zähler, der misst, wieviel Strom ins Netz gespeist wird.

Die Anschlüsse im Vorzählerkasten liegen offen und blank, sobald der Deckel abgenommen ist. Das darf auch nicht mehr sein, sondern der ganze Bereich muss mit einem Plastikdeckel zusätzlich geschützt werden. Da reicht aber eine einfache, handgeschnitzte Plastikplatte aus.

Plastikplatte, Vorsicherungen ausgeschnitten und einfach drübergestülpt. Das reicht.

Und ganz wichtig: Der Deckel zum Vorzählerkasten muss mit einem neuen Hochsicherheits-Zylinder verschlossen werden. Dieser EVVA-MCS-Zylinder kostet allein etwa 200,-- Euro. Aber was soll's; der Netzbetreiber schreibt es vor.

Der sündteure MCS-Zylinder

Der Elektriker ist auch für die Montage und Verkabelung des Wechselrichters sowie die Verkabelung (Verbindung) zwischen den PV-Modulen auf dem Dach und diesem Wechselrichter zuständig.

Der Wechselrichter (WR) ist der Bauteil, der den Gleichstrom, der von den PV-Modulen kommt, in einen Dreiphasen-Wechselstrom des Außennetzes umwandelt. Dadurch kann überschüssige Energie in das Netz eingespeist werden und außerdem wird die elektrische Energie überhaupt erst nutzbar gemacht, denn immerhin sind ja sämtliche Installationen auf Wechselstrom ausgerichtet. Er ist also Verbindungs- und Schnittstelle zwischen PV und Netz. Auf dem Markt der Wechselrichter tummeln sich in Österreich und Deutschland hauptsächlich zwei Hersteller: Fronius und SolarEdge. Wir haben uns für SolarEdge entschieden.

Ein größeres Problem war zunächst, wo und wie der Wechselrichter den Strom in das Netz abgibt. Es muss eine Stelle zwischen Zähler und Verteiler (im Haus) sein, am besten irgend ein Zugang zur Zuleitung, weil die auch dementsprechend stark dimensioniert ist.

Die Lösung war dann, im Keller einen zusätzlichen Verteiler zu montieren. Dieser Verteiler ist nur etwa 2m vom schon immer existierenden Verteilerkasten im Erdgeschoß entfernt, und ist genau unterhalb von diesem montiert. Diese 2m wurden zunächst ausgefädelt und durch ein neues Zuleitungskabel ersetzt. Das ausgefädelte Kabel wurde dann soweit gekürzt, dass es genau in den neuen Verteiler mündet. Die ursprüngliche Zuleitung wurde also gekappt und am neuen Verteiler im Keller angestöpselt, ebenso wie das neue Stück zwischen den Verteilern im Keller und dem im EG. Somit war also die Zuleitung bis zum EG wieder komplett. Als Dritter klinkt sich dann der WR in diesen Verteiler im Keller ein; und somit war auch dieses Problem elegant gelöst!


Rechts der WR, links daneben der Überspannungsschutz für die PV-Module

Der zusätzliche Verteiler im Keller, den ich oben ausführlich beschrieben habe.
Oben erkennt man die dicken schwarzen Zuleitungs-Kabel: Das linke führt nach oben ins EG zum Verteiler, das rechte ist die ursprüngliche Zuleitung, die nach draußen zum Zähler führt.

Links der Überspannungsschutz für die PV-Module, rechts der WR.
Das gelbe Kabel ist ein LAN-Kabel, das zu einem LAN-Switch und somit ins Internet führt.

Der WR von SolarEdge meldet über das LAN/Internet periodisch die Leistungsdaten an eine zentrale Stelle von SolarEdge. Eine eigene App bezieht dann die Daten von dieser Stelle und zeigt sie am Smartphone oder Tablet an. Eine Website für die Darstellung am PC steht ebenfalls zur Verfügung.

Der WR hat übrigens kein eigenes Display, sondern verwendet die App auf Smartphone oder Tablet dafür. Die Verbindung zwischen den beiden wird über ein eigenes WLAN hergestellt, das der WR auf Anforderung durch den Anwender aufbaut; der WR ist für diese Zeit also ein WLAN-Hotspot. Das Mobilgerät verbindet sich dann mit diesem WLAN und stellt die Daten eben so dar.


Wie schon eingangs erwähnt, hatten wir 2012 schon eine Leerverrohrung für eine zukünftige PV-Anlage vorgesehen. Leider wurden wir damals nur teilweise richtig informiert. Nicht gestimmt hat nämlich, wie groß der Durchmesser dieser Verrohrung sein soll. Die 20mm, die wir verlegt hatten, stellten sich als ziemlich knapp heraus; besser wären 25 oder 30mm gewesen. Denn durch das Rohr müssen zwei starke Adern plus eine ebenso starke Erdung durch! Der Elektriker wollte es aber auf einen Versuch ankommen lassen – und es hat funktioniert! Alle drei Adern passten hinein! Glück gehabt!

An dieser Stelle hatten wir die Leerverrohrung beginnen lassen.

Und im Keller enden lassen. Hier sieht man bereits die drei eingefädelten Adern!

Mit diesen drei Adern kommen wir endlich zum sichtbaren Teil der PV-Anlage, nämlich den Modulen auf dem Dach!

Die werden natürlich nicht einfach auf das Dach gelegt, sondern müssen über Montagehaken und Schienen auf dem Dach fest verbaut werden. Sie sollen ja nicht runter rutschen oder beim erstbesten Windstoß davonfliegen!

Gestern (Freitag) waren also fünf Mann auf der Baustelle, um diese PV-Module zu verlegen, wofür sie den ganzen Tag benötigten. Dabei nahm die Montage der Unterkonstruktion den größten Teil der Zeit ein. Die Module selbst waren dann innerhalb einer Stunde montiert!

Schritt eins: Seilsicherungen auf dem Dach anbringen

Dieser junge Mann ist nicht nur PV-Monteur, sondern auch ausgebildeter Kletter-Lehrer.
Klar dass er als erster aufs Dach geht und die Sicherungen anbringt.

Auf dem Dach ist dann jeder gesichert wie ein Bergkletterer.

Danach wurden gleich einmal die Adern gesucht, die nach unten zum WR führen. Gefunden!

Haufenweise Material, hauptsächlich Haken und Schrauben

Alu-Schienen, die dann die PV-Module tragen werden.

Jedes PV-Modul wird mit so einem Optimizer ausgestattet. Er meldet den Status des Moduls und hilft bei der Fehlersuche (etwa "Modul 14 defekt")

Solche Haken werden auf die Dachsparren geschraubt (linker Teil). Auf den rechten Teil...

... werden dann die Alu-Schienen montiert

Die PV-Module werden dann mit diesen Klammern an den Schienen festgehalten. Wobei jede solche Halterung zwei benachbarte Module fixiert.



Die Nasen auf der Unterseite der BRAMAC-Dachsteine müssen abgeschliffen werden, damit die Montagehaken unter dem Ziegel hervorkommen können.

Die Montage der Haken ist recht zeitaufwändig

Auf dem Dach waren alle zu jeder Zeit mit dem Seil gesichert. Vorbildlich!


Die Haken sind alle gesetzt, die Dachziegel wieder eingehängt, die ersten Schienen sind montiert!


Für die saubere Einführung der Kabel haben sich die Monteure einen der Lüftungssteine geholt, die am oberen Rand des Daches sitzen.



Dieser Karton wurde schon am Vortag geliefert und enthält 30 PV-Module.
22 davon werden dann auf dem Dach landen.


Die Module sind moderne Monokristallin-Module. Jeder Rahmen steuert etwas mehr als 300 Watt bei.

Mit diesen Kabeln werden die Module untereinander verbunden.

Das erste Modul kommt ...

... und wird sorgfältig montiert und ausgerichtet, damit alle schön im rechten Winkel zueinander liegen.


Wie gesagt: Die Montage der PV-Module an sich ging dann ruck-zuck!



Baufrau und Bauherr hatten es da wesentlich leichter und gemütlicher. Wir konnten von unten in aller Ruhe zusehen, wie die Anlage auf dem Dach Gestalt annahm!


Fertig, Feierabend.
Links vom Haus sieht man schon eine unserer nächsten Baustellen: Die beiden Bäume müssen großzügig zurückgeschnitten werden, weil sie etwa ab 16:45 Uhr beginnen, das Dach und somit die PV-Module zu beschatten. Kann man im Betrieb einer PV-Anlage so gar nicht brauchen!

Betriebsbereite Anlage!

Samstag Früh wurde die Anlage dann vom Bauleiter fertig konfiguriert, sodass sie ab 10:00 Uhr ihren Betrieb aufnahm.

Wir hatten Glück und konnten an diesem ersten Tag bereits mehr als 30 kWh Energie ernten!

Ein Topf mit Kartoffeln war dann das erste, das wir mit unserem eigenen Strom gekocht haben!


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Bis jetzt hat also alles wunderbar geklappt, und es besteht keinerlei Grund zur Annahme, dass sich da was ändern würde. Wir sind rundum zufrieden mit unserer neuen PV-Anlage!

Noch ein paar Worte zur Amortisation. Unter Berücksichtigung der Förderung und dem Einspeisetarif (beides ÖMAG) und einem angenommenen Anteil von 25%, zu dem wir den eigenen Strom verwenden werden, rechnet sich die Anlage nach etwa 14-15 Jahren. Wenn dann noch ein Elektroauto dazukommt, das dann ebenfalls mit eigenem Strom geladen wird, verkürzt sich die Amortisationszeit noch ein wenig.

Zuletzt noch eine kleine Werbe-Einschaltung. Ausführende Firma war 10hoch4, die wir auf alle Fälle weiterempfehlen können! Sie übernahm die Gesamtverantwortung für die Errichtung sowie sämtliche Amtswege bei Netzbetreiber und Förderstelle. Sehr erfolgreich, wie man sieht!




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Betrieb

Der Strom, den man aus dem Netz bezieht, ist teurer als der, den man selbst erzeugt und ev. in das Netz einspeist. Man sollte daher danach trachten, so viel wie möglich den eigenen Strom zu verbrauchen. Mit anderen Worten: Große Verbraucher möglichst bei Sonnenschein einschalten. Aber auch nicht alle auf einmal (sonst müsste man zukaufen), sondern schön hintereinander. Die meisten Geräte unterstützen einen heutzutage dabei, indem sie ihre Beginnzeiten programmieren lassen, sodass das eigentlich ganz gut gelingen müsste. Daran zu denken braucht am Anfang sicherlich etwas Gewöhnung, aber ich bin sicher, wir schaffen das. Natürlich immer vorausgesetzt, die Sonne scheint ausreichend stark. Im Winter kann man sich diese denksportlichen Einlagen weitgehend sparen.


Beispiel 8. September

Am Dienstag, den 8. September, gelang das fast bilderbuchmäßig, wie man der folgenden Grafik entnehmen kann:

 

 
  • Die PV-Anlage produzierte 41,37 kWh (grüner Bereich)
  • Verbraucht haben wir insgesamt 28,21 kWh
    • davon kamen 26,57 kWh von der PV-Anlage (blauer Bereich)
    • und nur 1,64 kWh mussten aus dem Netz zugekauft werden (roter Bereich)

Der blaue Bereich ist also wesentlich größer als der rote, was natürlich sehr positiv ist. Die kleine rote Spitze um 17:00 Uhr resultiert aus dem Einschalten des Herdes; um diese Zeit konnte die PV-Anlage nicht mehr die geforderte Leistung erbringen. Danach folgt nur noch ein wenig Grundlast am Abend (Beleuchtung, Fernseher, Computer, Gefrierschrank etc.). 

Der blaue Bereich ist deshalb so groß, weil darin zwei Durchgänge mit der Waschmaschine sowie ein Durchgang Geschirrspüler stecken. Wir mussten dafür also nichts zukaufen. Aber wir mussten daran denken, den Geschirrspüler nicht sofort starten zu lassen, sondern mit einer Verzögerung von ein paar Stunden. Dann würde einerseits die Waschmaschine fertig sein und andererseits immer noch genügend Leistung für den Geschirrspüler von der PV-Anlage kommen.

Die Differenz "grün minus blau" wurde als Überschuss jeweils ins Netz eingespeist.

 

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 Die Wettervorhersage für die nächsten Tage ist übrigens sehr PV-freundlich!


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