In diesem Artikel geht es darum, Ihnen den Einstieg in Photovoltaikanlagen zu erleichtern. Sie erfahren etwas über die Arten von PV-Anlagen, die Anwendungsmöglichkeiten dieser Systeme, die aktuellen Kosten einer Solaranlage sowie ihre wichtigsten Funktionen und Vorteile.
Was versteht man unter Photovoltaik?
Photovoltaik (PV) ist die Wissenschaft der direkten Stromerzeugung aus Licht. In der Regel handelt es sich dabei um die von der Sonne erzeugten Photonen, die auf die Oberfläche eines Objekts treffen und Elektronen, sogenannte “Photoelektronen” (auch lichtelektrischer Effekt oder kurz Photoeffekt), erzeugen. Diese Elektronen haben mehr Energie als andere und können daher in nutzbaren Strom umgewandelt werden.
Die Sonne ist eine reichlich vorhandene, zuverlässige, erneuerbare und umweltfreundliche Energiequelle, die wir nutzen können, um mit Photovoltaiksystemen sauberen Strom auf Abruf zu erzeugen. Das senkt nicht nur die Stromkosten, sondern auch den ökologischen Fußabdruck (CO2 Verbrauch).
Was ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?
Eines der wichtigsten Dinge, die Sie über Solarenergie wissen müssen, ist, dass sie uns auf zwei verschiedene Arten nutzen kann. Sie kann:
- Elektrizität durch das Phänomen der Photovoltaik erzeugen
- Wärmeenergie mit Hilfe von Kollektoren und Wasser erzeugen
Bei der Photovoltaik absorbieren Solarmodule auf Ihrem Dach das Sonnenlicht und wandeln es in nutzbare Elektrizität für Ihren Haushalt um.
Bei der Solarthermie erwärmt die Sonnenenergie eine Substanz, in der Regel Wasser, das in Solarkollektoren untergebracht ist. Dies ist ein solares Warmwassersystem, das den Wasserbedarf Ihres Haushalts decken kann.
Es ist auch gut zu wissen, dass Forscher in letzter Zeit viele Studien durchgeführt haben, um integrierte thermophotovoltaische Zellen zu entwickeln, die das Sonnenlicht auf beide Arten nutzen: Wärme und Strom.
Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?
Eine Solaranlage besteht aus einer Reihe von Komponenten, die durch die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom Elektrizität erzeugen. Sie ist so konzipiert, dass sie sowohl bei Tageslicht als auch bei bewölktem Wetter Strom erzeugt. Die wichtigsten Komponenten einer Solaranlage sind:
- Solarmodule
- Solarregler
- Wechselrichter
- Montagesystem
- Solarspeicher (optional)
- Solar-Tracker (optional)
Solarmodule sind die Hauptbestandteile einer Solaranlage. Sie enthalten photovoltaische Zellen (PV-Zellen), d. h. Halbleiter, die unter Einwirkung des Sonnenlichts einen elektrischen Strom erzeugen. Solarmodule werden in Reihen- und Parallelschaltungen angeschlossen.
Der Solar Wechselrichter ist ein Gerät, das den erzeugten Gleichstrom (DC) aus den Solarmodulen in haushaltsüblichen Wechselstrom (AC) für die Nutzung im Stromnetz umwandelt.
Solarbatterien speichern den von den Solarmodulen erzeugten Strom und liefern Spannung, wenn die Sonne nicht scheint. Der Solarregler ist ein Bindeglied zwischen Speicher und PV-Anlage, das den von den Solarmodulen erzeugten Strom reguliert und vor Überladung schützt.
Solartracker sind Geräte, die der Sonne nachgeführt werden und dazu beitragen, die von den Solarmodulen erzeugte Strommenge zu erhöhen. Ein Montagesystem ist die Struktur, die verwendet wird, um die Solarmodule und andere Komponenten eines Solarsystems an ihrem Platz zu befestigen.
Unteschiedliche Arten von Solarzellen
Man unterscheidet bei Solarmodulen zwischen folgenden drei Arten:
- Monokristallin: Von allen Arten sind monokristalline Module die teuerste Option. Das liegt vor allem am Herstellungsprozess: Da die Solarzellen aus einem einzigen Siliziumkristall gefertigt werden, müssen die Hersteller die Kosten für die Herstellung dieser Kristalle übernehmen. Aallerdings haben Sie auch den höchsten Modulwirkungsgrad, weshalb sie am häufigsten bei Photovoltaikanlagen eingesetzt werden.
- Polykristallin: Polykristalline Solarzellen sind in der Regel billiger als monokristalline Solarzellen. Dies liegt daran, dass die Zellen aus Siliziumfragmenten und nicht aus einem einzigen, reinen Siliziumkristall hergestellt werden. Dies ermöglicht einen viel einfacheren Herstellungsprozess für die Zellen und damit geringere Kosten für die Hersteller und schließlich für die Endverbraucher.
- Dünnschichtmodule: Die Herstellung dieser Solarzellen ist weniger komplex. Sie bestehen aus amorphem, nicht-kristallinem Silizium. Ihr Vorteil ist, dass sie ein sehr geringes Gewicht haben. Leider weisen Dünnschichtmodule nur einen Modulwirkungsgrad von 10 bis 13 Prozent auf.
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Kosten einer Photovoltaikanlage
Die Kosten von Solaranlagen beziehen sich immer auf die Einheit kWp (Kilowatt Peak), was für die Spitzenleistung der Solarmodule steht. In der Regel benötigt man etwa 3 bis 5 Solar Panele für ein Kilowattpeak. Im Jahr 2022 liegt der Preis einer Photovoltaikanlage bei etwa 1300 bis 1700 Euro pro kWp, wobei die Kosten immer weiter sinken. Grundsätzlich gilt: Je größer die Anlage, desto geringer ist der Preis pro kWp:
Insgesamt kostet eine Photovoltaikanlage in Deutschland also je nach Größe zwischen 5.400 und 13.300 Euro inklusive Montage.
Auch bei Solaranlagen gibt es neben den Anschaffungskosten auch laufende Kosten. Zum Beispiel für die Wartung der Solarmodule und für eine mögliche Versicherung, welche järhlich etwa 2% der initialen Kosten beträgt.
