Photovoltaik Grundlagen

Photovoltaik Grundlagen

Haben Sie sich auch schon einmal über Ihre Stromrechnung geärgert? In (un)schöner Regelmäßigkeit erhöhen die meisten Anbieter ihre Preise und begründen das meist mit gestiegenen Beschaffungskosten. Mit der Photovoltaik können Sie aus diesem Kreislauf ausbrechen und sich weitgehend unabhängig von den Preisrunden der Energieversorger machen. Die Technologie ermöglicht es, Strom aus Sonnenenergie zu erzeugen und diesen entweder selbst zu nutzen oder in das Stromnetz einzuspeisen. Sonnenstrom hat den Vorteil, dass er umweltfreundlich erzeugt wird und die Energiequelle umsonst und nahezu unendlich lange verfügbar ist. Lesen Sie auf diesen Seiten, wie die Photovoltaik funktioniert und was es bei der Investition in eine PV-Anlage zu beachten gibt.

Überblick – Die Grundlagen der Photovoltaik

Was ist Photovoltaik?

Photovoltaik bezeichnet die Umwandlung von Sonnenenergie (griech. phos: Licht) in Strom (-voltaik: abgeleitet von der Einheit für elektrische Spannung Volt, die nach dem Physiker Alessandro Volta benannt wurde). 2021 wurden nach Angaben des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) etwa 9,9 Prozent des Strombedarfs in Deutschland durch diese Energiequelle gedeckt. Die Zuwachsraten sind nicht zuletzt aufgrund der staatlichen Förderung stabil. Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) hängt unter anderem von ihrer Größe ab.

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Wie funktioniert die Photovoltaik?

Zur Gewinnung von Strom aus Sonnenstrahlen sind Solarzellen nötig. Diese sind in der Regel aus Silizium gefertigt und werden in sogenannten Solarmodulen zusammengefasst. Technisch machen sich PV-Anlagen den photoelektrischen Effekt zunutze, durch den aus der Strahlungsenergie der Sonne elektrische Energie gewonnen werden kann. Mit der Einstrahlung von Lichtenergie auf die Zellen entsteht Gleichstrom, der anschließend von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Dieser kann entweder vom Anlagenbesitzer selbst genutzt, oder aber in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Was ist der Unterschied zur Solarthermie?

Die Antwort liegt in der Entschlüsselung des Begriffs Solarthermie: Er leitet sich von lat. sol: Sonne und griech. thermie: Wärme ab. Mit der Photovoltaik bezeichnet man die Gewinnung von Strom aus den Sonnenstrahlen mittels Solarzellen beziehungsweise –modulen. Bei der Solarthermie gewinnt man dagegen Wärme aus der Sonnenenergie, und zwar mit sogenannten Solarkollektoren. Gemeinsamkeiten bestehen darin, dass sowohl die Solarmodule als auch die Solarkollektoren an möglichst exponierter Stelle installiert werden sollten, um eine ausreichende Sonneneinstrahlung zu gewährleisten.

Je größer die Anlage ist, desto mehr Fläche steht zur Energiegewinnung zur Verfügung. Im Gegensatz zur Solarthermie kann es sich bei der Photovoltaik lohnen, die Anlage größer als für den Eigenbedarf nötig zu planen, da das Einspeisen von regenerativem Strom in das Stromnetz mit einer Vergütung honoriert wird. Auch das technische Verfahren unterscheidet sich. Während die Solarzellen elektrische Energie direkt aus den Sonnenstrahlen gewinnen können, fließt bei der Solarthermie eine Leiter-Flüssigkeit durch die Solarkollektoren, die die Wärme aufnimmt und in das Haus transportiert, wo sie vor ihrer Nutzung zwischengespeichert wird.

Vorteile der Photovoltaik

Der größte Vorteil einer eigenen PV-Anlage liegt nahe: Mit der Sonne steht eine beinahe unerschöpfliche Energiequelle zur Verfügung, die dazu noch völlig kostenfrei ist. Somit ist die Stromerzeugung mit ihrer Hilfe nicht nur umweltfreundlich, sondern hat zusätzlich den angenehmen Nebeneffekt, dass man sich unabhängiger macht von der künftigen Entwicklung der Strompreise. Zwar entstehen dem Bauherren natürlich auch Kosten, beispielsweise für die Installation der Anlage, doch bleiben diese im Verlauf der Zeit berechenbar. Werden die Fördermöglichkeiten mit in den Finanzierungsplan einbezogen, ist allerdings zu beachten, dass diese sich im Verlauf der Zeit signifikant ändern können. Solange die Förderung für PV-Anlagen jedoch noch nicht gänzlich ausgesetzt wurde, besteht nach wie vor die Möglichkeit, eine lohnenswerte Rendite zu erzielen.

Darüber hinaus arbeiten PV-Anlagen auch bei geringer Sonneneinstrahlung sehr effizient. Ein Nachführen der Module an den jeweiligen Sonnenstand ist nicht nötig und in den meisten Fällen auch nicht wirtschaftlich. Was auch die Nachbarn erfreuen wird: Die Erzeugung von Sonnenstrom verursacht weder Geräusche noch Gerüche, die zu Beschwerden führen könnten. Außerdem fällt der Wartungsaufwand für die Anlagen, wenn sie erst einmal in Betrieb sind, sehr gering aus.

Nachteile der Photovoltaik

Wo Licht ist, ist auch Schatten, und das gilt im wahrsten Sinne des Wortes auch für die Photovoltaik. Der Wechselrichter, der den gewonnenen Gleichstrom in im Netz nutzbaren Wechselstrom umwandelt, spielt dabei eine große Rolle. Die Meinungen zu seiner Lebensdauer gehen, je nach Standpunkt, weit auseinander. Realistischerweise ist jedoch damit zu rechnen, dass er mindestens einmal ausgetauscht werden muss – ob nach zehn, fünfzehn oder zwanzig Jahren. Anlagenbesitzer sollten dies berücksichtigen, schlägt doch ein neues Modell derzeit mit mindestens rund 1000 bis 2000 Euro zu Buche.

Darüber hinaus sind die Investitionskosten vergleichsweise hoch, bis zu einem gewissen Maße aber auch von der Dimensionierung der Anlage sowie ihrer Qualität abhängig. Außerdem erzeugt die Anlage zwar keine nennenswerten Emissionen, doch sind die Module, die oftmals auf dem Dach oder an der Fassade angebracht werden, natürlich sichtbar. Ähnlich wie bei der Diskussion um Windräder könnte es Nachbarn geben, denen die Module ein Dorn im Auge sind.

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