Sauberen Ökostrom kann man mit einer Photovoltaikanlage erzeugen. Bei einer Photovoltaikanlage (PV) wandelt eine Solarzelle Licht in Strom um. Der Eigentümer der Anlage nutzt den Strom anschließend selbst. Alternativ kann der Strom ins Stromnetz eingespeist werden. 

Technik und Nachfrage einer Photovoltaikanlage

Die Photovoltaikanlage produziert Strom - Eigenverbrauchsoptimierung - Kermi
Das nachhaltige Kermi System „x-optimiert“ ergänzt wasserbasierte Heizlösungen mit intelligenten Elektrolösungen. Noch mehr Effizienz verspricht die Kombination von Heizung und Strom speichern. Foto: Kermi

Photovoltaikanlagen befinden sich meist auf Dächern und Fassaden, es gibt sie aber auch auf Freiflächen und sogar auf beweglichen Objekten. Photovoltaik ist eine ausgereifte Technik und längst für eine breite Nutzerschicht tauglich.

Die Nachfrage nach Photovoltaikanlagen wächst deutlich, was man zum Teil mit den niedrigeren Preisen für die Systeme erklären kann. Dank der neuen attraktiven Förderkonditionen der KfW Förderbank rechnet man mit einer weiteren Belebung des Photovoltaikanlagen-Markts.

Aufbau und Funktion von Photovoltaikanlagen

Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren Komponenten:

  • aus mehreren Photovoltaik-Modulen
  • einem Wechselrichter
  • einem Stromzähler
  • sowie aus Sicherheitskomponenten.

Sichtbar auf dem Dach, der Fassade oder auf einer freien Fläche sind die Photovoltaik-Module, die Solarzellen.

Fällt Licht auf diese Zellen, entsteht Strom – ganz unabhängig von der Lichtmenge. Dieses Licht wandeln die Solarzellen in Strom um, und zwar in Gleichstrom, den man so aber noch nicht nutzt. Deshalb ist für einen privaten Haushalt ein Wechselrichter zur Aufbereitung des Solarstroms in Netzqualität nötig. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um und steuert automatisch das ganze System.

Funktionsweise der Photovoltaikanlage - co2online.de
Vom Speicher über den Wechselrichter an die Steckdose. Foto: co2online.de

Zur Erfassung des Stromertrags gehört zu einer Photovoltaikanlage auch ein Stromzähler. Ebenso wichtig sind Sicherheitskomponenten zur elektrischen Absicherung der Photovoltaikanlage gegen Blitze oder Überspannungen etc.

Photovoltaikanlagen nutzen sowohl die direkte als auch die diffuse Sonneneinstrahlung zur Umwandlung in elektrische Energie und somit in sauberen Ökostrom. Deshalb funktioniert eine Photovoltaikanlage selbst an Tagen mit bedecktem Himmel.

Möglichkeiten der Installation

„Sunny Home Manager“ traegt zur Minimierung der Energiekosten bei - SMA
Die Waschmaschine wird innerhalb eines konfigurierten Zeitfensters automatisch vom „Sunny Home Manager“ ein- und ausgeschaltet, zum Vorteil von Photovoltaik-Energie und zur Minimierung der Energiekosten. Foto: SMA

Eine Photovoltaikanlage kann man auf unterschiedliche Weise und an unterschiedlichen Orten installieren. Dabei gilt: Um den größtmöglichen Solarertrag zu erzielen, sollte man versuchen, möglichst viel Direktstrahlung zu nutzen.

In Deutschland, Österreich und in der Schweiz sind diese Werte im Bestfall erreichbar, wenn man die Anlage gegen Süden ausrichtet und rund 30° neigt, und, wenn die Sonneneinstrahlung komplett ohne Verschattung möglich ist.

Sauberer Oekostrom durch Photovoltaikanlagen - Stromspeichersystem Senec.Home
Die einfache Installation des Stromspeichersystems Senec.Home und die intuitive App zum Überwachen der Anlage überzeugen immer mehr Kunden. Foto: Senec

Solardächer fördern sauberen Ökostrom

Die häufigste Form des sauberen Ökostroms mit einer Photovoltaikanlage sind hinterlüftete Solardächer, wobei die Hinterlüftungsebene mindestens 10 cm, idealerweise jedoch 15 cm Platz zugunsten höherer Energieerträge haben sollte.

Entscheidend bei der Montage auf dem Dach sind die Winkel der Dachfläche. Bei Neigungen von 20 bis 50° montiert man die Module parallel zur Dachfläche. Dabei verankert man die Unterkonstruktion fest mit der Dachkonstruktion.

Anders bei Flachdächern: Hier montiert man die Module im 25- bis 35°-Winkel. Theoretisch können die Winkel auch kleiner sein, allerdings sollten sie nicht weniger als 15° Neigung haben, da die Module sonst dauerhaft verschmutzen. Sind Solarmodule hintereinander aufgereiht, ist es sinnvoll, den Winkel auf 20 bis 25° zu reduzieren, um gegenseitige Verschattungen auszuschließen. Auch der Abstand muss groß genug sein.

Fassaden und Freiflächen

Eine besondere Form der Photovoltaikanlage ist die gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage (GIPV). Bei ihr werden die Photovoltaik-Module zum Teil der Gebäudehülle, also zum Fassadenpanel. Besonders Architekten integrieren Photovoltaik-Module gerne zugunsten einer guten Fassadengestaltung in die Gebäudehülle.

Neben diesen optischen Eigenschaften und ihrer Funktion, sauberen Ökostrom zu produzieren, müssen diese Module auch Witterungs- und Sonnenschutz sowie andere konstruktive Aufgaben übernehmen. Da die meisten Fassaden senkrecht zum Boden ausgerichtet sind, muss man mit etwa 30 Prozent weniger Ertrag im Vergleich zu 30°-geneigten Anlagen rechnen.

Besser selbst verbrauchen

Intelligentes Energiemanagement-System - Panasonic
Wer einen CO2-neutralen Haushalt anstrebt, dem stellen sich viele Fragen. Ein intelligentes Energiemanagement-System gibt Antworten. Foto: Panasonic

Unabhängig von der Montageart gibt es zwei Möglichkeiten, den Solarstrom weiterzuverwenden. Bis vor ein paar Jahren war es nur möglich, den selbst erzeugten Strom ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Das geht auch heute noch, gleichzeitig ist es inzwischen auch möglich, den selbst erzeugten Strom selbst zu nutzen.

Sauberer Ökostrom aus Photovoltaikanlagen wird über die Einspeisevergütung gefördert. Dabei erhält der Anlagenbetreiber eine festgelegte Vergütung für eingespeisten Solarstrom über einen Zeitraum von 20 Jahren garantiert. Im ersten Quartal 2019 bewegten sich die Vergütungen bei bis zu 10 kWp im Durchschnitt bei 11,35 Cent, bis 40 kWp bei 11,03 Cent und bei bis zu 100 kWp bei durchschnittlich 9,47 Cent. Die Erlöse kann man so recht genau prognostizieren.

Gespeichert in Batterien

Viele Hauseigentümer finden Photovoltaikanlagen gerade dann attraktiv, wenn sie ihren eigens erzeugten sauberen Ökostrom selbst nutzen können, da sie von „den Großen“, den Energielieferanten, nicht mehr abhängig sein möchten. Diese Unabhängigkeit ist mithilfe von Solarstrom-Speichern möglich.

Batteriespeicher „eloPACK“ von Vaillant
Der Batteriespeicher „eloPACK“ speichert Überschüsse an selbst erzeugter elektrischer Energie zwischen, um diese dann zeitversetzt nutzen zu können, wenn die Sonne nicht mehr scheint. Foto: Vaillant

Solarstrom-Speicher sind Batterielösungen, dank derer man den eigens erzeugten Strom auch dann verbrauchen kann, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Ohne Speicher muss dagegen der Strom sofort verbraucht oder ins Netz eingespeist werden. Viele dieser Speicher sind heute auch mit Smart Home-Lösungen verbunden.

Als Batterie setzten sich Lithium-Ionen-Akkus durch. Erst, wenn die direkte Leistung der Photovoltaikanlage nicht mehr ausreicht, weil beispielsweise keine Sonne mehr scheint, übernimmt die Batterie die Stromversorgung.

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