Photovoltaik

Prinzip Photovoltaik: Wie funktioniert es?

Das Prinzip einer Photovoltaikanlage lässt sich einfach an einem Beispiel erklären. Als umweltbewusster Mensch lassen Sie das Auto am Sonntag stehen und gehen mit der Familie auf Wanderschaft. Nach einiger Zeit kommen Sie an einem Gebirgsbach vorbei. Der Volksmund spricht ja oft davon, dass der „Strom fließt“. Dies trifft in gewissem Sinn auch zu, nur fließen bei einer Photovoltaikanlage die Elektronen. Je höher der Gebirgsbach herabfließt und je weniger Stein und Fels ihm „Widerstand“ leisten, desto ungehinderter kann das Wasser fließen. Bei Photovoltaikanlagen sprechen wir dabei vom „Wirkungsgrad“. Je besser es gelingt, die eingestrahlte Lichtleistung in elektrische Leistung umzuwandeln, desto besser ist der Wirkungsgrad der Anlage. Deswegen ist es sehr wichtig, bei der Auswahl einer Solaranlage auf Qualität und einen hohen Wirkungsgrad der verwendeten Solarmodule zu achten.

Doppelt sparen mit Ökostrom aus Photovoltaik

Tagsüber erzeugen Sie von Ihrem Dach aus Ihren eigenen Ökostrom

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• Verbrauchen Sie weniger Strom als Sie produzieren, bekommen Sie diesen Überschuss vergütet oder füllen ganz einfach Ihren eigenen Stromspeicher für den Eigenverbrauch auf.

Während die Sonne nicht scheint:

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Photovoltaik im Vergleich mit anderen Arten der regenerativen Energiegewinnung

Die Stromerzeugung mit Solaranlagen ist im Vergleich mit anderen Nutzungsarten erneuerbarer Energiequellen – wie z.B. den Wechsel zu einem Ökostromanbieter – zwar etwas aufwendiger, bietet dafür aber zahlreiche Vorteile:

• Solarmodule lassen sich ganz einfach in Dächer integrieren, sehen sehr ästhetisch aus und werten Deine Immobilie auf.
• Im Gegensatz zu Windkraftanlagen haben Solarmodule keine wartungsintensiven und störanfälligen beweglichen Teile.
• Solarmodule verursachen keine störenden Geräusche oder Vibrationen.
• Der höhere Wert der elektrischen Energie kann den größeren Aufwand der Photovoltaik gegenüber solarthermischen Anlagen, die ausschließlich Wärme produzieren, leicht ausgleichen.
• Eine Solaranlage amortisiert sich schon nach wenigen Jahren.
• Mit einer Solaranlage werden Sie ein aktiver Teilnehmer an der Energiewende und setzen ein klares Zeichen gegen den Klimawandel.
• Mit einer Solaranlage machen Sie sich unabhängig von den großen Energieversorgern, die ihre Energie noch mit fossilen Energieträgern erzeugen und deren Tarife beständig steigen.

Diese Unterschiede bedeuten aber nicht, dass Photovoltaik im Allgemeinen besser oder schlechter wäre als andere Arten der regenerativen Energiegewinnung. Gerade Solarstrom und Solarwärme können sich beispielsweise sehr gut ergänzen. Wie die Solarthermie eignet sich auch die Photovoltaik besonders für den Einsatz in privaten Ein- oder Zweifamilienhäusern mit einer installierten Leistung (maximaler Strommenge, die die Solarzellen unter standardisierten Testbedingungen auf der zur Verfügung stehenden Fläche produzieren können) bis 10 kW. In diesem Leistungsbereich entstanden 2013 mehr als 71 Prozent aller neu errichteten Anlagen (vgl. BWK 4-2014).

Ist es möglich, mit Photovoltaik Energie zu speichern?

Um die Versorgungssicherheit brauchen Sie sich als Bauherr bei einer Photovoltaikanlage keine Gedanken machen. Während der Kältewelle im Winter 2012 wirkten solche Anlagen sogar Netz unterstützend. Während Frankreich ca. 7 Prozent seines Strombedarfs importieren musste, blieb Deutschland Stromexporteur. Im Haushalt sorgen Stromspeicher, welche die überschüssige Energie der Anlagen speichern, für ausreichend Reserve. Später, wenn die selbst erzeugte Energie zur Deckung des Verbrauchs nicht ausreicht, kann auf die Speicher der Anlagen zurückgegriffen werden. Darüber hinaus besitzen Systeme mit Stromspeicher den Vorteil, dass sie Netzausfälle überbrücken können.

Photovoltaik zur Stromerzeugung

Wie funktionieren Solaranlagen zur Stromerzeugung?

Strom durch Photovoltaik: In Solarzellen aus einem Halbleitermaterial wird durch das Sonnenlicht Strom erzeugt. Dabei handelt es sich um Gleichstrom. Da der Solarstrom, der in einer einzelnen Solarzelle erzeugt wird, gering ist, werden diese Zellen zu Solarpanelen zusammengefasst. Der Großteil des Stroms, der im Haushalt benötigt wird, ist jedoch kein Gleich-, sondern Wechselstrom. Daher wird der von der Solaranlage erzeugte Strom durch einen Wechselrichter geleitet, der den Gleichstrom in den benötigten Wechselstrom umwandelt.

Welche Dachform und welche Dachausrichtung sind zur Stromerzeugung durch Photovoltaik geeignet?

Die größte Stromausbeute ergibt sich bei einer Ausrichtung nach Süden unter einem 30-Grad-Winkel. Diese optimalen Bedingungen sind am ehesten auf einem Flachdach durch eine entsprechende Unterkonstruktion zu erreichen. Auch andere Dachformen wie Sattel-, Walm- oder Spitzdächer sind bei Ausrichtungen nach

• Südost
• Südwest
• West
• Ost

sehr gut geeignet und unter Winkeln zwischen 10 und 50 Grad werden noch gute Wirkungsgrade von mindestens 80 Prozent erreicht. Natürlich muss vor der Montage geprüft werden, ob das Dach für die Aufnahme der Photovoltaikanlage stabil genug ist.

Was kostet eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung?

Die Kosten für eine solche Anlage setzen sich aus dem Preis für die Solarmodule, die Unterkonstruktion, den Wechselrichter, die Verkabelung und den Arbeitskosten zusammen. Dabei ist eine größere Anlage billiger zu errichten als eine kleine Anlage. Bei Privathaushalten werden in der Regel Anlagen mit einer Leistung von fünf bis acht Kilowatt (Spitzenwert) installiert. Hierzu ist eine Dachfläche von 40 bis 70 Quadratmetern erforderlich. Diese Anlagen kosten in etwa zwischen 8.500 und 13.000 Euro, allerdings amortisieren sich diese Investitionskosten durch die lange Nutzungsdauer von mehr als 20 Jahren sehr rasch.
Erfahren Sie mehr über Photovoltaik-Kosten.

Wann lohnt sich eine Photovoltaikanlage?

Photovoltaik zur Stromerzeugung zahlt sich umso deutlicher für Sie aus, je mehr des erzeugten Stroms selber verbraucht wird. Dabei kann Ihnen die Installation eines zusätzlichen Energiespeichers helfen. Überschüssiger Solarstrom kann in das öffentliche Netz eingeleitet werden und wird mit der Einspeisevergütung bezahlt. Die Höhe dieser Einspeisevergütung ist vom Zeitpunkt der Anlagenerrichtung abhängig, die Einspeisevergütung fällt niedriger aus, je später die Anlage in Betrieb genommen wird. Der eingesparte Strompreis bei Eigenverbrauch (Selbstverbrauch) liegt in der Regel höher, es lohnt sich also am meisten für Sie, wenn Sie Ihren selbsterzeugten Strom auch selbst nutzen. Die Lebensdauer einer Solaranlage beträgt mindestens 20 Jahre, heute oft auch mehr.

Welche Fördermöglichkeiten gibt es für Photovoltaikanlagen?

Für Photovoltaikanlagen gibt es zinsvergünstigte Kredite von der Kreditanstalt für Wiederaufbau. Die Höhe ist von der Art und Größe der Anlage abhängig und davon, ob es sich um einen Neubau oder die Sanierung eines Altbaus handelt. Fachfirmen, die es in jedem größeren Ort gibt, beraten nicht nur zu Dimensionierung und Aufbau, sondern auch zu Fördermöglichkeiten von solchen Anlagen.

Checkliste: Was benötige ich zur Stromerzeugung durch Photovoltaik?

Wer Photovoltaik zur Stromerzeugung nutzen will, braucht:

• Solarpanele/ Solarmodule
• Unterkonstruktion für das Dach
• Wechselrichter
• ggf. Speicherbatterie
• Stromzähler
• entsprechende Verkabelung

Photovoltaik zur Wärmegewinnung

Wie funktionieren Photovoltaikanlagen zur Wärmegewinnung?

Photovoltaik zur Wärmegewinnung: Diese Technik wird auch Solarthermie genannt. Die Photovoltaikanlage besteht aus Sonnenkollektoren, die durch die Sonnenstrahlung aufgeheizt werden. Eine Flüssigkeit nimmt diese Wärme auf, fließt zu einem Wärmetaucher und gibt die Wärme dort an die Heizungsanlage bzw. die Warmwasseranlage des Hauses ab. Dann fließt sie wieder zurück zu den Sonnenkollektoren.

Welches Dach eignet sich zur Wärmeerzeugung durch Photovoltaik?

Für Anlagen, die zur Heizungsunterstützung dienen sollen, sind Dächer mit einer Dachneigung von 50 bis 70 Grad optimal. Die Hauptleistung dieser Anlagen soll im Frühjahr und Herbst anfallen. Sonnenkollektoren können, im Gegensatz zu Solarmodulen, sehr gut diffuse Strahlung nutzen. Soll die Anlage nur der Warmwasserbereitung dienen, ist eine Ausrichtung nach Süden am günstigsten.

Was kostet eine Photovoltaikanlage zur Wärmegewinnung?

Soll die Anlage zur Warmwasserbereitung dienen, werden pro Person in etwa 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche benötigt. Neben den Solarkollektoren ist ein Warmwasserspeicher mit einer Größe von ungefähr 80 Litern pro Person erforderlich. Für einen Vierpersonen-Haushalt ergibt sich daraus ein ungefährer Preis von 4.200 Euro. Wird die Anlage zur Heizungsunterstützung eingesetzt, sind ungefähr 16 Quadratmeter Kollektorfläche für den Vierpersonen-Haushalt erforderlich. Es wird ein größerer Speicher benötigt und die Installation der Anlage ist aufwendiger. Der Preis steigt daher auf rund 9.300 Euro.

Checkliste: Was benötige ich zur Wärmegewinnung durch Photovoltaik?

Wer Photovoltaik zur Wärmegewinnung nutzen will, braucht:

• Sonnenkollektoren
• Trägerkonstruktion
• Flüssigkeitspumpe
• Wärmetauscher
• entsprechende Leitungen