Photovoltaik Grundlagen

Überblick – Die Grundlagen der Photovoltaik

Haben Sie sich auch schon einmal über Ihre Stromrechnung geärgert? In (un)schöner Regelmäßigkeit erhöhen die meisten Anbieter immer wieder 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.

Was ist Photovoltaik?

Photovoltaik bezeichnet die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom Die Photovoltaik in Deutschland hat einen wachsenden Anteil an der Stromerzeugung in Deutschland. Ende 2023 waren Solarmodule mit einer Nennleistung von 81,7 Gigawatt installiert, verteilt auf 3,14 Millionen Anlagen. Der Anteil des Solarstroms am Netto-Stromverbrauch betrug im Jahr 2022 10,9 Prozent. Der Ausbau der Solarstromerzeugung durch Photovoltaik wird in Deutschland durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz staatlich gefördert.

Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) hängt unter anderem von ihrer Größe ab. Doch schon kleine Balkonkraftwerke machen Sinn, wenn man seine Stromrechnung minimieren möchte.

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 nutzbaren 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 im Begriff Solarthermie: Er leitet sich vom lateinischen „Sol“ für Sonne und dem griechischen „Thermie“ für 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.
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.

Gemeinsamkeiten bestehen darin, dass sowohl die Solarmodule als auch die Solarkollektoren an möglichst exponierter Stelle installiert werden sollten, um eine ausreichende Sonneneinstrahlung zu gewährleisten.

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 Kosten, wie beispielsweise für die Anschaffung und Installation der Anlage, doch es können Fördermöglichkeiten mit in den Finanzierungsplan einbezogen werden. Die Investition kann 10.000 Euro und mehr betragen. Deshalb unterstützt der Staat den Kauf und Betrieb von Photovoltaikanlagen. Eine Förderung ist prinzipiell durch einen vergünstigten Kredit der Deutschen Kreditbank für Wiederaufbau (KfW) und über die Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) möglich.

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.

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Nachteile der Photovoltaik

Wo Licht ist, ist auch Schatten, und das gilt im wahrsten Sinne des Wortes auch für die Photovoltaik. Möglicherweise müssen für eine optimale Sonneneinstrahlung Bäume oder Äste weichen, wenn sie einen Schatten auf die PV-Anlage werfen. Realistischerweise muss man damit rechnen, dass er mindestens einmal ausgetauscht werden muss – ob nach zehn, fünfzehn oder zwanzig Jahren. Anlagenbesitzer sollten dies berücksichtigen.

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