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Erneuerbare Energien: Wie funktioniert eigentlich eine Photovoltaikanlage?

Erneuerbare Energien: Wie funktioniert eigentlich eine Photovoltaikanlage?

Sie möchten unabhängiger von stetig steigenden Strompreisen sein und gleichzeitig die Umwelt schonen? Dann ist eine Photovoltaikanlage möglicherweise genau das Richtige für Sie. Und Sie wären in guter Gesellschaft. Denn ein Großteil der Solarenergie in Deutschland produzieren die Bürger auf den Dächern ihrer Privathäuser. Doch wie genau funktioniert eigentlich so eine Anlage? Und aus welchen Komponenten besteht sie? Antworten auf diese Fragen liefern wir Ihnen in diesem Beitrag, einfach und verständlich erklärt. Außerdem erfahren Sie, wie Sie Ihren selbst erzeugten Strom mithilfe von Akkus speichern und nach Bedarf abrufen können. Auch, wenn die Sonne gerade einmal nicht scheint.

Eine Photovoltaikanlage erzeugt aus Sonnenlicht Energie

Alessandro Volta und die Griechen = Photovoltaik

Der Begriff „Photovoltaik“ setzt sich aus zwei Teilen zusammen: Zum einen aus dem griechischen Wort für Licht, „phos“. Zum anderen aus der Maßeinheit für die elektrische Spannung, Volt. Diese ist wiederum vom Nachnamen eines italienischen Physikers, der als Mitbegründer der Elektrizitätslehre gilt, abgeleitet: Alessandro Volta. Photovoltaik heißt also ungefähr: Elektrizität aus Licht. Diese kurze Formel beschreibt das Grundprinzip einer Photovoltaikanlage sehr treffend. Doch wie gelangt der Strom, der durch Sonneneinstrahlung erzeugt wird, ins Haus bzw. ins öffentliche Versorgungsnetz? Hierfür sind einige miteinander verbundene Komponenten nötig.

Photovoltaikanlagen bestehen aus Solarzellen

Die Solarzelle

Die Solarzellen bilden die Grundlage für jede Photovoltaikanlage. Ein Solarmodul setzt sich aus einer Vielzahl miteinander verschalteter Solarzellen zusammen. Eine Solarzelle besteht aus Silizium, einem so genannten Halbleiter. Silizium zählt nach Sauerstoff zu den häufigsten Elementen der Erde. Es ist ähnlich unerschöpflich wie das Sonnenlicht. Halbleiter verfügen über eine verbesserte Leitfähigkeit bei Energiezufuhr. Im Falle einer Photovoltaikanlage sorgt das Sonnenlicht für Energiezufuhr. Trifft Sonnenlicht auf die Solarzelle, beginnen sich die Elektronen in der Zelle zu bewegen: Strom fließt. Ein Kabel befördert den erzeugten Strom ins Haus. Auf diesem Weg entsteht Gleichstrom. Dieser muss in in Wechselstrom umgewandelt werden, um netztauglich zu sein.

Der Wechselrichter ist das Herzstück einer Photovoltaikanlage

Der Wechselrichter

Aber wie entsteht aus Gleichstrom netztauglicher Wechselstrom? Diese Aufgabe übernimmt der sogenannte Wechselrichter. Er ist das Herzstück jeder Photovoltaikanlage und daher unverzichtbar. Denn er sorgt dafür, dass der erzeugte Strom ins öffentliche Versorgungsnetz eingespeist und genutzt werden kann. Wechselrichter arbeiten sehr verlustarm, so dass nur ein geringer Anteil der Gleichstrom-Leistung bei der Umwandlung verloren geht. Zur Verdeutlichung: Die besten Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von 99 Prozent, ein moderner Dieselmotor von gerade einmal 45 Prozent.

Der Wechselrichter übernimmt einige weitere wichtige Funktionen. Er sorgt beispielsweise dafür, dass die Photovoltaikmodule stets optimal ausgelastet sind. Außerdem sammelt er alle Daten zum Energieertrag und zeigt eventuelle Störungen an. Bei einem starken Anstieg oder Abfall der Netzfrequenz trennt der Wechselrichter die Anlage vom Netz, um sie vor Schäden zu schützen.

Die Verkabelung einer Photovoltaikanlage muss hohen Standards entsprechen

Die Verkabelung

Eine Photovoltaikanlage ist mit einer Vielzahl unterschiedlicher Kabel ausgestattet, die wichtige Aufgaben übernehmen. Die einzelnen Solarmodule sind mithilfe von Kabeln miteinander verbunden. Diese Kabel sind in der Regel vormontiert. Um den erzeugten Strom von den Modulen bis zum Wechselrichter zu transportieren, kommen spezielle Solarkabel zum Einsatz. Diese müssen besonders hohe Standards erfüllen, da sie dauerhaft der Witterung ausgesetzt sind. Sie müssen unter anderem abrissfest, ozonbeständig und kurzschlussfest bei hohen Temperaturen sein. Bis zu diesem Punkt sind Gleichstromkabel nötig. Alle Kabel, die hinter dem Wechselrichter angebracht sind, sind Wechselstromkabel.

Der Zähler zeigt an, wie viel Strom verbraucht und eingespeist wird

Der Zähler

Es gibt zwei Arten von Zählern, die an einer Photovoltaikanlage installiert werden können. Viele Photovoltaikanlagenbesitzer betreiben beide zugleich. Der Einspeisezähler erfasst die Strommenge, die ins öffentliche Netz eingespeist wird. Dieser ist wichtig, um die Einspeisevergütung zu erhalten. Sie wird pro eingespeister Kilowattstunde ausgezahlt. Doch nicht jeder Anlagenbetreiber möchte den gesamten erzeugten Strom einspeisen, sondern einen Teil selbst nutzen. Der Eigenverbrauchzähler hält diese selbst verbrauchte Energiemenge fest. Sogenannte Zwei-Wege-Zähler können beide Funktionen gleichzeitig erfüllen. Vorteil: Sie brauchen weniger Platz als zwei separate Zähler.

Der Stromspeicher

Die Integration eines Stromspeichers kann die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage steigern, da der Eigenverbrauch durch ihn erhöht werden kann. Der Akku speichert den gewonnenen Strom, so dass er dann zur Verfügung steht, wenn Sie ihn benötigen. Nicht nur, wenn die Sonne scheint. Denn den meisten Strom verbrauchen Sie im Haushalt morgens und abends, wenn die Sonne noch nicht oder nicht mehr scheint. Den meisten Strom produziert die Photovoltaikanlage jedoch über die Mittagszeit. Die Funktionsweise eines Speichers ist schnell erklärt: Der erzeugte Strom versorgt zunächst alle aktiven Stromverbraucher mit Strom, wie beispielsweise Kühltruhen oder andere Haushaltsgeräte. Steht jedoch mehr Strom zur Verfügung als gebraucht wird, fließt dieser in die Batterie des Speichers, so dass er geladen wird. Erst wenn der Speicher vollständig geladen ist, gelangt der nicht benötigte Strom ins öffentliche Netz.

Mittlerweile sind die Preise für Stromspeicher stark gefallen, so dass sie für jeden erschwinglich und wirtschaftlich sind. Sie sind eine ideale Ergänzung für alle, die mehr selbst erzeugten Strom nutzen möchten.

Eine Photovoltaikanlage wird staatlich gefördert

Der Staat fördert die Installation einer Photovoltaikanlage. Lassen Sie sich unverbindlich zu den Fördermöglichkeiten und den Vorteilen einer Photovoltaikanlage beraten. Weitere Informationen finden Sie beispielsweise hier: www.kfw.de oder www.energiefoerderung.info oder bei einem Fachbetrieb wie die Karl Meyer Energiesysteme GmbH: www.karl-meyer-energie.de

 

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Über den Autor

Kati Meyer-Thiedig

Mitarbeiterin der Karl Meyer Unternehmenskommunikation seit 2011

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