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Photovoltaik

einfach erklärt

  • Was ist PV?
  • Funktionsweise
  • Einfach & verständlich erklärt

Stand: 23.1.2024

So vielfältig, wie Solarstrom eingesetzt werden kann, so vielfältig können auch die Gründe für die Nutzung Ihrer Photovoltaikanlage sein. In den meisten Fällen sollte PV wirtschaftlich sein und dabei auch die Geldbörse schonen. Aber wie groß muss Ihre Anlage sein, um diese Ziele zu erreichen?

Photovoltaik: Was ist das?

Mit Photovoltaik (auch Fotovoltaik) können Sie Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umwandeln. Sie ist eine ausgereifte und gut erprobte Technologie der nachhaltigen Energieerzeugung. Der Name setzt sich aus dem griechischen Wort für Licht („phos" bzw. abgeleitet „photo") und dem Erfinder der elektrischen Batterie (Alessandro Volta) zusammen. 

Abgrenzung zur Solar(thermie)

Der Begriff Solarenergie steht sowohl für Wärme als auch für elektrischen Strom. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird Solarthermie für die Heizenergie aus Solaranlagen verwendet, und Photovoltaik, wenn aus Solarenergie elektrischer Strom gewonnen wird.

Photovoltaikanlagen für Stromerzeugung

Mit einer PV-Anlage erzeugen Sie Energie für den Eigenbedarf oder für den Verkauf an einen Stromversorger. Neben den Solarmodulen zählen noch ein Wechselrichter, ein Laderegler sowie eine Batterie/Speicher zu den Hauptkomponenten einer Photovoltaikanlage. Zudem gibt es aber noch kleinere Bauteile, die wichtig sind:

  • Bei der Verkabelung wird zwischen jener, die Gleichstrom zum Wechselrichter hin-, und jener, die Wechselstrom von diesem wegführt, unterschieden. 
  • Sicherungen befinden sich im Generatorenanschlusskasten.
  • Hintereinandergeschaltete Solarmodule werden auch Solargenerator genannt.

Was ist der Unterschied zwischen Solarmodule und Solarzellen?

  • Ein Solarzelle (photovoltaische Zelle) ist ein elektrisches Bauelement und die kleinste Einheit ineinem Solarmodul. Mit jeder neuen Generation verbessert sich weiterhin ihr Wirkungsgrad. 
  • Solarmodule bestehen aus mehreren Solarzellen. Sie werden entweder auf Hausdächern oder auf entsprechenden Konstruktionen installiert. Die aktuell verfügbaren Solarmodule haben in der Regel einen Wirkungsgrad von rund 25%. Das heißt, ¼ aller einfallenden Sonnenstrahlen werden in nutzbare Energie umgewandelt.

Wie funktioniert eine PV-Anlage?

Die Funktionsweise einer PV-Anlage basiert darauf, dass bestimmte Materialien die Fähigkeit besitzen, das Licht der Sonne direkt in elektrischen Strom umzuwandeln. Das Sonnenlicht erreicht dabei die Solarzellen, welche das Licht in Gleichstrom umwandeln. Ein eingebauter Wechselrichter sorgt dafür, dass Sie den Strom in Ihrem Heim nutzen können.

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Was in den Solarzellen passiert, ist kompliziert. Vereinfach gesagt, wird durch zwei Siliziumschichten, die unterschiedlich leitfähig sind, ein elektrisches Feld erzeugt. Treffen dort Photonen (Lichtteilchen) auf, werden die Ladungseigenschaften des Feldes verändert. Damit entsteht an den Kontakten eine Spannung. Somit stellt jede Solarzelle ein kleines elektrisches Kraftwerk dar.

Gleichstrom wird zu Wechselstrom

Die Solarzellen einer Photovoltaikanlage erzeugen Gleichstrom. Diesen können Sie weder für Ihre Haushaltsgeräte nutzen noch an einen Stromanbieter über Netzeinspeisung verkaufen. Daher wandelt ein Wechselrichter den Gleich- in Wechselstrom um.

Dafür benötigt der Wechselrichter im Normalfall Strom aus dem öffentlichen Netz. Wird zusätzlich ein Stromspeicher (Batterie) verwendet, funktioniert die PV-Anlage auch im Falle eines Stromausfalles. 

Video: Photovoltaik einfach erklärt - So funktioniert die Solarenergie!

Technische Erweiterungen

Bei einer Standard-PV-Anlagen müssen Sie den von Ihnen erzeugten Strom dann verbrauchen, wann er erzeugt wird. Das bedeutet, dass Ihnen nachts oder bei Stromausfällen keiner zur Verfügung steht, während Sie an sonnenreichen Tagen mehr produzieren, als Ihre Geräte oder Ihr Elektroauto (Stichwort Wallbox) brauchen. Mit technischen Erweiterungen eröffnen sich andere Möglichkeiten: Mit einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage können Sie diesen Strom ins Netz einspeisen, während Sie ihnen mit einer Batterie zwischenspeichern können. 

Solarstrom einspeisen

Wenn Ihre Solarmodule mehr Energie erzeugen, als Sie selbst brauchen, können Sie den überschüssig erzeugten Strom ins öffentliche Netz einspeisen. Um dafür eine Einspeisevergütung zu bekommen, benötigen Sie eine netzgekoppelte PV-Anlage. Diese besteht zusätzlich zu den üblichen Komponenten aus:

  • Anschluss an das Hausnetz
  • Stromzähler für die Berechnung der Einspeisevergütung und
  • Verbindung zu einem öffentlichen Stromnetz

 

Batterie: Strom zwischenspeichern

Mit einer Batterie können Sie Ihren PV-Strom speichern und so die Stromproduktion vom Verbrauch entkoppeln. Der Stromspeicher nimmt die Energie auf und gibt diese wieder ab, wenn sie benötigt wird.  So steht Ihnen der Solarstrom beispielsweise auch nachts, an sonnenarmen Tagen, im Fall eines Blackouts oder Stromausfalls zur Verfügung. 

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