Photovoltaik – Grundlagen und Funktionsweise

Erfahren Sie hier, wie Photovoltaik funktioniert und worauf Sie achten müssen.

Was bedeutet Photovoltaik?

Photovoltaik beschreibt die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Photovoltaikmodule werden mittels einer Unterkonstruktion auf einer Dachflachfläche (möglichst südorientiert) befestigt. Auftreffende Sonnenenergie wird in den Solarmodulen in elektrische Energie umgewandelt. Um den erzeugten Gleichstrom z.B. im privaten Haushalt nutzen zu können, wird dieser umweltfreundlich erzeugte Solarstrom über einem Wechselrichter in „handelsüblichen“ Wechselstrom umgewandelt und über einen Stromzähler ins örtliche Stromversorgungsnetz eingespeist. Mittlerweile besteht die Möglichkeit, den erzeugten Strom als sogenannten „Eigenstrom“ selbst zu nutzen. Dieser verbrauchte Strom wird über einen zusätzlichen Stromzähler erfasst und diese Strommenge vergütet.

Es gibt viele ideale Standorte für eine Photovoltaik. Auch mit Solaranlagen, die keine 100%ige Südausrichtung haben, kann sich lohnen.

Sonnenstrahlung + Photovoltaikanlage = 100 % ökologische Stromerzeugung

Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenenergie in elektrische Energie um

Für die technische Nutzung der Sonnenenergie mittels einer Photovoltaikanlage werden Solarmodule eingesetzt. Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren Solarmodulen, in denen sich wiederum mehrere Solarzellen befinden.

Bei der Photovoltaik wird die elektromagnetische Strahlung des Sonnenlichts aufgrund eines photoelektrischen Effekts auf einer metallischen Oberfläche (Silizium) in elektrischen Strom umgewandelt. Vom Metall werden Elektronen ausgesandt und es fließt ein Strom.

Photovoltaikanlagen lassen sich praktisch überall einsetzen. Auf Hausdächern, Hallen, Sporthallen, Parkscheinautomaten, Notrufsäulen, Freiflächen oder auch entlang von Lärmschutzwänden an der Autobahn finden sich heute immer häufiger Photovoltaikanlagen.

Ursprünglich kommt die Entwicklung der Photovoltaik aus der Raumfahrt. Hier galt es praktisch unbegrenzt Satelliten und Raumstationen mit Strom zu versorgen. Mittlerweile ist Sie professionell weiterentwickelt bei uns angekommen. Fast überall in unserem persönlichen Umfeld stoßen wir auf Solaranlagen, die umweltfreundlich Strom erzeugen und sich bezahlt machen. 

Solarmodule – verschiedene Lösungen für die unterschiedlichsten Lichtverhältnisse

Bei einer Photovoltaikanlage können unterschiedliche Solarmodultypen zum Einsatz kommen. Die Solarzellen wurden unterteilt in ihrer Dicke in Dickschicht- und Dünnschicht Solarmodule. Solarmodule bestehend aus Halbleitermaterialien oder aus Silizium. Silizium wird weltweit als häufigstes Material für Solarmodule eingesetzt.  

Sonneneinstrahlung in Deutschland

In Deutschland ist die Sonneneinstrahlung so hoch, dass sich die Installation einer Photovoltaikanlage („PV-Anlage“) fast immer lohnt. Damit dies technisch und wirtschaftlich funktioniert, sind einige Faktoren zu berücksichtigen, die den Ertrag des über einer PV-Anlage gewonnenen Stroms stark beeinflussen können.

Das wichtigste Kriterium für die Gewinnung eines möglichst hohen Energieertrages ist die Ausrichtung der Solarmodule nach Süden. Andere Ausrichtungen der Solarzellen nach Südosten oder Südwesten sind auch möglich, führen in der Regel aber zu Abstrichen beim Stromertrag im Bereich zwischen ca. 5 – 20 %.

Der Neigungswinkel der Solarmodule sollte im Idealfall 30 Grad betragen. Bei anderen Neigungswinkeln, in der Praxis zwischen ca. 20 – 60 Grad, ergeben sich geringe Abstriche bei der Leistung einer Photovoltaikanlage (meist ca. 5 – 15 %).

Beim Betrieb einer PV-Anlage ist darauf zu achten, dass die Solaranlage oder aber auch Teile der Solarmodule möglichst wenig beschattet werden. Dies können Schornsteine, Antennen, angrenzende oder gegenüberliegende Gebäude, Bäume usw. sein.

Da die Solarmodule einer PV-Anlage in der Regel in einer Reihenschaltung oder Parallel geschaltet werden und somit Gleichstrom über verschiedene „Strings“ am Wechselrichter ankommen, kann auch eine Teilbeschattung der Photovoltaikanlage zu Schwankungen am Wechselrichter führen, die den Ertrag negativ belasten.

Sollte Ihre Photovoltaikanlage in irgendeiner Form verschattet werden, kann es sich durchaus rechnen, einmal ein einfühlsames Gespräch mit Ihrem Nachbarn zu führen, um z.B. einen Baum zu kürzen, eine Antenne zu versetzen etc. Bei solchen Gesprächen ist mit gutem Fingerspitzengefühl viel zu erreichen. Denn durch die Unterstützung des Nachbarn trägt dieser ebenfalls zum Schutz unseres Planeten bei.

In seltenen Fällen besteht die Möglichkeit sogenannte „nachführende Photovoltaikanlage“ zu installieren. Dabei handelt es sich um eine Solaranlage, bei denen die Solarmodule dem Tagesverlauf der Sonne folgen. Dies kann den Ertrag deutlich erhöhen, birgt aber das Risiko der erhöhten Störanfälligkeit bei höheren Gestehungskosten durch den Einsatz empfindlicherer Steuerung- und Regelungstechnik.

Photovoltaik: Die Vorteile einer ökologischen Stromproduktion mittels einer Solaranlage auf einen Blick:

• Sonnenenergie steht unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung
• Durch das EEG wird in Deutschland eine Einspeisevergütung garantiert
• Mit steigenden Strompreisen wird der Strom aus der Photovoltaikanlage konkurrenzfähig. Diese bedeutet weitere Umsätze / Gewinne für den Betreiber
• Strom von der Photovoltaikanlage liefert „sauberen“ (ökologischen) Strom
• Solarmodule können eine Garantie von bis zu 25 Jahren haben
• Eine Solaranlage ist fast wartungsfrei, denn die Solartechnik ist eine bewährte, praxiserprobte Technik
• Auch bei geringer Sonneneinstrahlung kann eine Solaranlage wirtschaftlich sein. Dies wird gewährleistet durch einen Wechselrichter mit hohem Wirkungsgrad
• Die hohe Lebenserwartung einer Photovoltaikanlage garantiert einen langen Zeitraum, in der die Anlage für seinen Betreiber viel Geld verdienen kann.
• Eine Photovoltaikanlage erhöht die Attraktivität und den Wert Ihrer Immobilie
• Der Nutzer einer Solaranlage macht sich unabhängiger von den steigenden Energiekosten
• Eine Solaranlage erzeugt bei Ihrer Stromerzeugung keinen Lärm oder andere Emissionen
• Eine Solaranlage ist nahezu wartungsfrei
• Mit einer Photovoltaikanlage werden erhebliche Mengen des Treibhausgases CO₂ eingespart.
  Bereits 1.000 KWh Solarstrom ersparen unserer Umwelt ca. 700 Kg CO₂

Durch den Betrieb einer Photovoltaikanlage wird praktisch emissionsfrei Strom erzeugt. Strom, der an anderer Stelle nicht durch Einsatz fossiler Energiequellen erzeugt werden muss. Es werden durch die Solaranlage große Mengen an CO₂ eingespart. Pro erzeugte Kilowatt Leistung („Kilowatt Peak“) werden ca. 7 Tonnen CO₂ eingespart. So erspart eine Photovoltaikanlage im Laufe Ihres Betriebes bereits nach kurzer Zeit deutlich mehr CO₂ als für dessen Herstellung erforderlich war.

Sie wollen Photovoltaik für sich persönlich nutzbar machen? Kommen Sie gerne unverbindlich auf uns zu, wir beraten Sie gerne.