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Die verschiedenen Photovoltaikanlagenarten

Bei den Photovoltaikanlagen sieht sich ein Interessent mit schier überwältigenden Entscheidungsoptionen konfrontiert. Dies beginnt bereits bei der Frage, welche Anlagenart favorisiert werden soll:

  1. Netzgekoppelte Anlage
    Diese Photovoltaik Anlagenart dient der Einspeisung des solar erzeugten Stroms in das örtliche Stromnetz. Als Gegenleistung wird die gesetzlich garantierte Einspeisevergütung gezahlt. Insofern die Netzgekoppelte Photovoltaikanlage favorisiert wird, hat der zuständige Energieversorger ein Wörtchen mitzureden. Er darf die Einhaltung wichtiger Vorschriften sowie die PV Konformität mit den Netzanforderungen überprüfen.
  2. Inselanlagen
    Inselanlagen sind in sich abgeschlossene Stromerzeugungssysteme, deren Ergebnis, also der Strom, zur vollständigen Eigenverwendung herangezogen wird. Vor allem in Regionen, wo kein Anschluss an das örtliche Stromnetz möglich ist, sind Photovoltaik Inselanlagen eine Alternative. So findet man sie häufig auf Ferienhäusern oder Wohnmobilen.
  3. Eigenverbrauchsanlagen mit und ohne Einspeisung
    Obwohl auch Inselanlagen den solaren Strom zum Eigenverbrauch erzeugen, unterscheidet man sie dennoch von den Eigenverbrauchsanlagen. Denn diese sind meist größer ausgelegt und können auch einen erhöhten Strombedarf decken. Außerdem tritt in diesem Zusammenhang die Eigenverbrauchsvergütung auf den Plan.
    Alternativ zum vollständigen Eigenverbrauch ist bei diesen Anlagen auch eine kombinierte Netzkoppelung möglich, nämlich dann, wenn nur ein Teil des solar erzeugten Stroms eigens verwendet wird und der Rest per Einspeisung ins Stromnetz fließt.

Vor- und Nachteile einer Photovoltaikanlage

Viele Aspekte sprechen eindeutig für die Installation einer Photovoltaikanlage:

  • Schwindende Ressourcen verlangen nach einer alternativen Energiequelle, welche das Sonnenlicht in unerschöpflichem Ausmaß darstellen kann.
  • Durch Photovoltaikanlagen wird der CO2 Ausstoß minimiert und der Treibhauseffekt reduziert.
  • Auch bei steigenden Energiepreisen kann solar erzeugter Strom kostengünstig eigenverbraucht werden.
  • Die Anschaffungspreise für Photovoltaikanlagen zeigen eine sinkende Tendenz.
  • Photovoltaikanlagen stellen eine gute Geldanlageoption mit hohen Renditen dar.
  • PV Systeme produzieren Strom auch bei indirektem Lichteinfall.
  • Photovoltaikanlagen erzeugen Strom geräuscharm und geruchsfrei.
  • Die Lebensdauer der Photovoltaikkomponenten verlängerte sich in den letzten Jahren zunehmend.
  • Die Betriebskosten einer PV Anlage halten sich im überschaubaren Rahmen.

Dennoch haben PV Systeme auch gewisse Nachteilsaspekte:

  • Trotz fallender Anschaffungspreise sind PV Investitionen noch immer recht teure Anschaffungen, für die häufig ein Kredit aufgenommen werden muss.
  • Die sinkenden Einspeisevergütungen verlängern die Amortisationszeit.
  • Für eine leistungsstarke und effektive Photovoltaikanlage muss ein entsprechendes Dachplatzangebot vorhanden sein.
  • Suboptimale PV Bedingungen wirken sich ertragsmindernd aus.
  • Der Wechselrichter ist nach wie vor ein anfälliges PV Bauteil und muss nach einigen Jahren ausgetauscht werden.
  • Selbst gute Solarmodule nehmen in ihrer Effektivität im Laufe ihrer Lebensdauer kontinuierlich ab.

Der Aufbau einer Photovoltaikanlage

Wenn man sich vergegenwärtigt, dass dem Photovoltaikprinzip eine komplexe Technologie zugrunde liegt, so wird man wissen, dass hierfür verschiedene Komponenten obligatorisch sind. Entsprechend besteht eine Photovoltaikanlage aus folgenden Teilen:

  • Solarmodule, die zu einem Solargenerator verbunden werden
  • Generatoranschlusskasten
  • Wechselrichter
  • Leitungen zum Transport des solar erzeugten Stroms
  • Zähler, der Eigenverbrauch oder eingespeiste Strommenge registriert
  • Montagegestell zur Installation der Solarmodule auf dem Dach, gegebenenfalls unter Heranziehung einer Aufständerung.

Die Solarmodule verfügen über einen Metallrahmen, welcher über die entsprechenden Montagegestelle mit dem Dach verbunden wird. Im Inneren der Solarmodule befinden sich viele Solarzellen, welche das einfallende Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln. Im Normalfall wird jedoch nicht ein Solarmodul installiert, sondern mehrere, die miteinander verbunden werden und so den Solargenerator darstellen. Verschiedene Leitungen, die im Generatoranschlusskasten zusammentreffen, sorgen dafür, dass der Stromfluss reibungslos funktioniert und der erzeugte Strom gebündelt an den Wechselrichter weiter gegeben wird. An diesem trifft solar erzeugter Gleichstrom ein, der in dieser Form nicht verwendet werden kann. Stattdessen wandelt der Wechselrichter diesen in Wechselstrom um, welcher dann entweder zum Eigenverbrauch in einem Stromspeicher deponiert oder alternativ über Leitungen in das örtliche Stromnetz eingespeist wird. Beides registriert ein dafür vorgesehener Stromzähler.

Stromproduktion einer Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage wird mit dem Zweck installiert, dass sie aus dem einfallenden Sonnenlicht elektrischen Strom werden lässt. Doch wie funktioniert das überhaupt?

Einfach lässt sich diese Frage nicht beantworten, stattdessen muss man in die Tiefen der Photovoltaiktechnik eintauchen:

Das Herzstück der Photovoltaikanlage bilden die Solarmodule, welche als große sichtbare Kollektoren auf den Photovoltaik bestückten Dächern prangen. In ihnen sind zahlreiche Solarzellen integriert. Sie basieren meist auf Silizium, einem Halbleiter, der dann leitfähig wird, wenn Licht auf ihn eintrifft. Und genau dies ist die Grundlage der Photovoltaikanlage:

  • Mittels der besonderen Oberfläche der Solarmodule wird das einfallende Sonnenlicht absorbiert und gelangt so in das Innere der Solarmodule, wo es auf die Solarzellen trifft.
  • Die Solarzellen sind innerhalb der Solarmodule in zwei Halbleiterschichten mit konträren Ladungen eingebettet.
  • Durch das einfallende Licht kommt es zwischen den Halbleitern zum Ladungsaustausch, der wiederum Spannung erzeugt.
  • Diese Spannung wird durch Metallkontakte aufgenommen und über Leitungen als Gleichstrom abgeführt.

Am Ende dieser photovoltaiken Stromerzeugung steht der Wechselrichter, der den fließenden Gleichstrom in brauchbaren Wechselstrom umwandelt.

Die Leistung einer Photovoltaikanlage

Ein wichtiger Aspekt im Photovoltaikkontext ist die Leistungsfähigkeit des PV Systems. Denn je mehr Leistung diese Technologie erbringen kann, desto höher fällt die solar erzeugte Strommenge aus und desto mehr Einspeisevergütung kann gesichert werden.

In diesem Zusammenhang wird man mit speziellen Kennzahlen konfrontiert, welche die Leistung einer Photovoltaikanlage angeben:

  1. Nennleistung
    Die Nennleistung einer Photovoltaikanlage stellt den maximalen Stromertrag dar, welchen das entsprechende System unter optimalen Testbedingungen zu erbringen im Stande ist. Die Nennleistung wird dabei in Watt Peak (Wp) angegeben, wobei Peak das Kennzeichen für den Spitzenwert ist.
  2. Wirkungsgrad
    Der Wirkungsgrad ist ein Wert, der angibt, wie viel Prozent des einfallenden Sonnenlichts von den Solarmodulen in elektrischen Strom umgewandelt werden kann. Bezüglich des Wirkungsgrads gibt es hinsichtlich der verschiedenen Solarmodularten erhebliche Diskrepanzen. So reicht er von 7 % bei Dünnschichtmodulen bis hin zu 20 % bei monokristallinen Produkten.
  3. Energiebilanz
    Die Energiebilanz ist das Verhältnis zwischen solar erzeugtem Strom und eigenem Stromverbrauch der Photovoltaikanlage selbst. Hier ist ein möglichst hohes Ungleichgewicht zugunsten des solar erzeugten Stroms anzustreben.

Neben den genannten Parametern ist die Leistung einer Photovoltaikanlage maßgeblich durch die vorherrschenden Bedingungen beeinflusst. Will man die Nennleistung ausreizen, so sollte man optimale PV Voraussetzungen schaffen.

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