Photovoltaik

Umwandlung von Licht in Strom

Das Prinzip von Photovoltaik ist die unmittelbare Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen. 2017 wurden weltweit 90 Prozent der Solarzellen aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt, 10 Prozent wurden als Dünnschichtzellen umgesetzt. In Reihe geschaltet und gekapselt, ergeben Solarzellen die sogenannten Solarmodule. Unter anderem findet Photovoltaik Anwendung auf Dächern, in Taschenrechnern, bei Parkscheinautomaten, auf Freiflächen sowie an Schallschutzwänden.

Dem Gebrauch auf der Erde ging der Einsatz in der Raumfahrt zur Energieversorgung von Raumflugkörpern ab 1958 voraus. Solarmodule erzeugen immer Gleichstrom mit niedrigerer Spannung. Um den Strom für Energieverbraucher im Haushalt nutzbar zu machen, wandelt der Wechselrichter ihn in Wechselstrom um. Steht etwa im Winter weniger Sonnenenergie zur Verfügung, beziehen Haushalte bedarfsweise Strom aus dem Netz. Im Gegenzug kann ein Überschuss an Solarstrom in das Stromnetz eingespeist werden. Es gibt aber auch nicht an die Stromversorgung angeschlossene Gebäude wie Berghütten und Ferienhäuser mit autarken Solaranlagen.

Ist Photovoltaik das Gleiche wie Solar? Die Bezeichnung Solaranlage ist ein Oberbegriff für Thermische Solaranlagen zur Wärmegewinnung, Thermische Solarkraftwerke zur Stromproduktion oder thermischen Nutzung sowie Photovoltaikanlagen.

Wo lohnt sich eine Photovoltaikanlage?
Die Installation von Photovoltaikanlagen empfiehlt sich vor allem an Standorten mit einer statistisch langen jährlichen Sonnenscheindauer. Sogar bei nicht senkrechtem, sondern schrägem Einfall der Sonne weisen Solarmodule noch eine gute Leistung auf. Neben einer von Norden nach Süden tendenziell zunehmenden Sonneneinstrahlung gibt es regionale Besonderheiten. So erzielen Solarmodule in Ostseenähe wesentlich höhere Erträge als im restlichen Norden. Teile des Ruhrgebiets und Westfalens dagegen sind eher sonnenarme Gegenden. Es existieren zwei Arten der Anlageninstallation – die auch zur Nachrüstung geeignete preiswertere Aufdachmontage und die teurere Indachmontage beim Neubau. Bei der Indachmontage werden wiederum Kosten für die Dacheindeckung gespart. Welche Dachneigung ist für eine PV-Anlage optimal? Welcher Himmelsrichtung muss sie zugewandt sein? Ideal ist ein möglichst genau nach Süden weisendes Dach mit einer Neigung zwischen 25 und 50 Grad. Auch eine südwestliche oder südöstliche Dachausrichtung ist unproblematisch. Eine starke Abweichung von der Südrichtung lässt sich unter Umständen durch eine geringere Dachneigung ausgleichen. Die Verschattung der Photovoltaik-Module kann ebenfalls zu Ertragseinbußen führen. Auf Flachdächern können Photovoltaik Module im richtigen Neigungswinkel aufgeständert werden.

Photovoltaik Preise, Einspeisevergütung, Batteriespeicher
Wie viel kostet eine Photovoltaikanlage? Preise für Photovoltaik haben sich in den vergangenen Jahren mehr als halbiert. Solarmodule deutscher Hersteller sind im Schnitt 30 Prozent teurer als die der asiatischen Konkurrenz, zu beachten sind jedoch auch die Qualitätsunterschiede. Gegenwärtig liegen die Anschaffungskosten einer Photovoltaik Anlage für ein Einfamilienhaus mit einer Leistung von 5 Kilowatt bei 8.000 bis 14.000 Euro inklusive Montage. Im Durchschnitt erwirtschaftet eine solche Anlage jährlich 4.000 bis 4.500 Kilowattstunden Strom. Das entspricht dem durchschnittllichen Verbrauch eines 3-Personen-Haushalts bei geschätzten Stromkosten von 1.200 Euro pro Jahr. Die Lebenserwartung einer Photovoltaikanlage liegt bei 20 bis 40 Jahren, ihr Wartungsbedarf ist gering. Die meisten Besitzer einer PV-Anlage speisen überschüssigen Strom in das öffentliche Stromnetz ein. Hierfür erhalten sie vom lokalen Stromnetzbetreiber eine für 20 Jahre garantierte Einspeisevergütung. Es besteht aber auch die Option, sich einen Batteriespeicher anzuschaffen, um Energie zu speichern und selbst zu nutzen.