Stand: 23.03.2022
Stand: 23.03.2022
Funktionen, Leistung und Unterschiede von Photovoltaik und Solar
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.
Die dafür notwendigen Solarzellen gibt es schon viele Jahrzehnte. Mit jeder neuen Generation verbessert sich deren Wirkungsgrad.
Mit einer PV-Anlage erzeugen Sie Strom für den Eigenbedarf oder für den Verkauf an einen Stromversorger. Das Wort Photovoltaik ist eine Kombination des Wortes Licht in griechischer Sprache und des Nachnamens von Alessandro Volta, dem Erfinder der elektrischen Batterie.
Eine PV-Anlage besteht unter anderem aus Solarmodulen. Diese werden entweder auf Hausdächern oder auf entsprechenden Konstruktionen installiert. Auf den Modulen selbst ist eine große Menge an Solarzellen eingebaut. Was in den Solarzellen passiert, ist kompliziert.
Einfach gesagt: Hier 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 der Solarzelle eine Spannung. Somit stellt jede Solarzelle ein kleines elektrisches Kraftwerk dar.
Die aktuell verfügbaren Solarmodule haben in der Regel einen Wirkungsgrad von rund 25 %. Das heißt, ¼ aller einfallenden Sonnenstrahlen werden in nutzbare Energie umgewandelt.
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.
Um für den selbst erzeugten Solarstrom eine Einspeisevergütung zu bekommen, benötigen Sie eine netzgekoppelte PV-Anlage. Diese besteht aus …
Je mehr Licht hierbei auf die Solarmodule fällt, desto mehr Gleichstrom kann der Wechselrichter in nutzbaren Wechselstrom umwandeln. Daher ist für die einwandfreie Funktionsweise einer PV-Anlage auch deren Standort entscheidend. Wir raten immer zu einem sogenannten unverschatteten Standort mit möglichst vielen Sonnenstunden.
Eine Batterie für die Speicherung des selbst hergestellten Stroms ist eine optionale Möglichkeit, um die Funktion einer PV-Anlage technisch zu erweitern. Mit einem Stromspeicher können Sie Ihre Stromproduktion vom Verbrauch entkoppeln.
Sie erzeugen an sonnigen Tagen mehr Energie als Ihre Geräte oder Ihr Elektroauto (Stichwort Wallbox) verbrauchen? Der Stromspeicher nimmt die Energie auf und gibt diese zum Beispiel in der Nacht oder an sonnenarmen Tagen wieder ab.
Die bislang erwähnten Bestandteile werden als Hauptkomponenten einer Photovoltaikanlage bezeichnet. Zudem gibt es aber noch kleinere Bauteile, die wichtig sind. Diese sind …
Bei der Verkabelung wird zwischen jener, die Gleichstrom zum Wechselrichter hin-, und jener, die Wechselstrom von diesem wegführt, unterschieden. Die Sicherungen befinden sich im Generatoranschlusskasten. Hintereinandergeschaltete Solarmodule werden auch Solargenerator genannt.
Hier erhalten Sie einen ausführlichen Einblick in alle Komponenten einer Photovoltaik Anlage.
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.
Als normaler Nutzer können Sie die beiden Energieerzeugungsformen einfach unterscheiden. Ein Blick auf die Oberfläche genügt. Sehen Sie auf Dächern Solarkollektoren, die bei Solaranlagen (Solarthermie) verwendet werden, sind diese parallel zueinander montiert. So entsteht das für Solarkollektoren typische gestreifte Muster. Bei Solarmodulen für die Photovoltaik ist dieses Muster kariert.
Details zu den verschiedenen Modulen finden Sie in unserer Übersicht zu PV Komponenten.
Kann mit einer Solaranlage Strom erzeugt und mit einer Photovoltaik Anlage geheizt werden?
Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern erzeugen eine Leistung von 3 bis 5 kWp. Ein durchschnittlicher Haushalt mit vier Personen verbraucht pro Jahr ca. 4.000 kWh. Dies ist eine Leistung, die somit von einer normalen Photovoltaikanlage erbracht werden kann.
Ein kWp (Kilowatt-Peak) ist das Maß, in welchem die Leistung von gemessen wird. Ein kWp ersetzt hierbei Watt (Kilowatt) als Nenngröße für die Bestimmung der elektrischen Leistung.
Die Leistung einer PV-Anlage hängt zum einen von deren technischen Voraussetzungen ab, zum anderen von den Standortfaktoren. Diese Faktoren sind …
… und zahlreiche andere. All diese Faktoren in eine Gesamtrechnung zu bekommen, ist aufwendig. Eine Übersicht finden Sie auf unserer Seite zum Thema PV Kosten inkl. Photovoltaik Rechner. Mit diesem können Sie die Leistung Ihrer geplanten Photovoltaikanlage mit nur wenigen Klicks an Ihrem Standort berechnen.
Überschuss-Einspeisung: Die erzeugte Energie kann man am Display des Wechselrichters ablesen. Am Zähler kann man jene Energiemenge ablesen, welche als Überschuss in das Netz eingespeist wurde.
Voll-Einspeisung: Am Einspeisezähler kann die gesamte Erzeugung der Anlage abgelesen werden. Mögliche Differenzen zwischen dem Zählerwert und der Anzeige auf dem Display des Wechselrichters ergeben sich aus Verlusten im Wechselrichter und der Leitung sowie dadurch, dass das Zählwerk des Wechselrichters kein geeichtes Zählwerk ist.
Fällt der Strom aus dem öffentlichen Netz weg, funktionieren nur noch PV-Anlagen mit einer Notstromfunktion. Bei einer Standard-PV-Anlage funktioniert dies nicht. Der Grund: Bei einem Stromausfall arbeitet ein normaler Wechselrichter nicht mehr.
Die PV-Anlage an sich lässt sich vor dem Wechselrichter spannungsfrei abschalten. Aber: Solange noch Licht auf die Solarmodule fällt, bleibt dort die Gleichstrom-Spannung aufrecht.
Um eine Photovoltaikanlage warten, reinigen oder reparieren zu können, sollten Sie die Anlage vorher vollständig abschalten. Auch im Brandfall und der anschließenden Löschung müssen PV-Anlagen sicher abgeschaltet werden.
In der Regel verfügen moderne PV-Anlagen über Sicherheitsschalter, die auch die Leitungen spannungsfrei halten. Damit ist das gefahrlose Arbeiten an der Anlage sowie die Brandbekämpfung möglich. Ein solcher Sicherheitsschalter wird in die Gleichstromleitung eingebaut. Ein Sicherheitsschalter wird dann aktiviert, wenn der PV-Aus-Taster betätigt wird oder der Energieversorger die Anlage stromfrei schaltet. Es gibt hierbei Schalter, die die Module bipolar mit Erdpotential verbinden.
Trotz aller Sicherheitsvorschriften gilt es, vorsichtig zu sein. Bei manchen PV-Anlagen ist keine Freischaltung in der Nähe der Solarmodule verbaut. Das bedeutet, dass die Leitungen bis zum Wechselrichter trotzdem unter Spannung stehen.
In unseren Breiten liegt die Sonneneinstrahlung pro Quadratmeter und Jahr zwischen 900 und 1.200 Kilowattstunden. Das ist zwar weniger als in Südeuropa – es lohnt sich aber dennoch, die Sonnenenergie zu nutzen. Natürlich müssen für den Einsatz einer Photovoltaik-Anlage bestimmte Standorteigenschaften berücksichtigt werden: Das Dach darf beispielsweise nicht durch Bäume oder Gebäude verschattet werden. Bereits eine Teilbeschattung führt zu erheblichen Verlusten.
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