Eine erneuerbare Energien Technologie

Photovoltaikanlagen sind eine wichtige Technologie im Bereich der erneuerbaren Energien, da sie eine saubere und nachhaltige Energiequelle bereitstellen und dazu beitragen können, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren.
Mit Photovoltaikanlagen wird die Energie der Sonnenstrahlung in Strom umgewandelt. Neue Solaranlagen gehören heute zu den günstigsten Erneuerbare-Energien-Technologien. Etwa 2,6 Millionen Photovoltaikanlagen stellten Ende des Jahres 2022 mit rund 66 GW den größten Anteil bei den Erneuerbaren Energien.

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Was ist eine Photovoltaikanlage?

Eine Photovoltaikanlage ist eine Art Solarkraftwerk, das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt. Die Anlage besteht aus mehreren Reihen von Solarzellen, die auf einem Rahmen zu Solarmodulen montiert und z.B. auf einem Dach installiert werden. Wenn das Sonnenlicht auf die Solarzellen trifft, werden die Photonen im Licht absorbiert und setzen Elektronen in den Solarzellen frei, die dann in einen Stromkreislauf fließen und elektrische Energie erzeugen.

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Eine Photovoltaikanlage ist eine Art Solarkraftwerk, das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt. Sonnenlicht trifft auf die Solarzellen auf dem Dach der Anlage.

1. Die Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterialien, die elektrisch geladen sind und Elektronen freisetzen, wenn sie von Lichtenergie getroffen werden.

2. Diese freien Elektronen werden von den positiv geladenen Kontakten auf der Ober- und Unterseite der Zellen angezogen und fließen durch einen Stromkreislauf, der durch die Solarzellen gebildet wird.

3. Die Elektronen werden dann von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, der in das Stromnetz eingespeist werden kann.

4. Einige Anlagen haben auch Batteriespeicher, um überschüssige Energie zu speichern, die später bei Bedarf genutzt werden kann.

5. Durch diesen Prozess kann die Photovoltaikanlage Strom erzeugen, der in ein Stromnetz eingespeist oder direkt von der Anlage genutzt werden kann.

Aus welchen Komponenten besteht eine Photovoltaikanlage?

Eine Photovoltaikanlage besteht aus verschiedenen Komponenten, von denen jeder eine wichtige Rolle bei der Erzeugung von Solarenergie spielt. Hier sind die grundlegenden Komponenten einer Photovoltaikanlage:

1. Solarmodule:
Kristalline Solarmodule werden aus monokristallinem oder polykristallinem Silizium hergestellt, das in dünnen Scheiben geschnitten wird. Sie sind die gebräuchlichsten Solarmodule auf dem Markt und haben eine hohe Effizienz.

2. Wechselrichter:
Der Wechselrichter ist ein wichtiger Bestandteil der Photovoltaikanlage, da er den von den Solarzellen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, der im Haushalt oder in der Industrie genutzt werden kann.

3. Kabel und Verkabelung:
Kabel und Verkabelung verbinden die Solarmodule und den Wechselrichter miteinander, um den Stromfluss zu ermöglichen.

4. Montagesystem:
Das Montagesystem befestigt die Solarzellen auf dem Dach oder auf einer anderen Fläche, auf der sie installiert sind.

5. Leistungsoptimierer:
Leistungsoptimierer helfen bei der Maximierung der Leistung der Solarzellen, indem sie den Strom- und Spannungspegel optimieren.

6. Batteriespeicher (optional):
Ein Batteriespeicher ist ein optionaler Bestandteil einer Photovoltaikanlage, der überschüssige Energie speichern kann, die später bei Bedarf genutzt werden kann.

7. Energiemanager:
Der Energiemanager steuert die Erzeugung, Speicherung und den Verbrauch des gesamten Systems.

Eine PV-Anlage rechnet sich umso schneller, je mehr Solarstrom Sie direkt selbst verbrauchen, denn der Strom aus dem Netz ist viel teurer.

Worauf sollten Sie besonders bei der Anschaffung einer Photovoltaikanlage achten?

Grundsätzlich kann es nicht schaden sich erst einmal selbst mit der Thematik zu beschäftigen und vertraut zu machen, auch wenn die Technologie komplex erscheinen mag. Es kann sicherlich auch nicht schaden, bei der Komponentenauswahl auf lokale (Made in Europe) Hersteller zu setzen, denn kurze Transportwege sind schließlich auch ein Stück Nachhaltigkeit.

Eine sehr wichtige Komponente ist z.B. der Wechselrichter. Ohne Wechselrichter kann aus dem von den Solarmodulen produzierten Gleichstrom kein Wechselstrom für den Betrieb von Elektrogeräten entstehen. Zudem ist diese Komponente ganz entscheidend für den Wirkungsgrad der gesamten Anlage besonders im Zusammenspiel mit einem Stromspeicher. Deshalb stellt sich häufig auch die Frage, welche Wechselrichter / Stromspeicher Kombinationen die höchste Energieeffizienz bieten. Hier empfehle ich Ihnen die Studie „Stromspeicher-Inspektionen 2023 (und frühere Jahre)“ der HTW Berlin (Hochschule für Technik und Wirtschaft). Die Stromspeicher-Inspektion vergleicht die Energieeffizienz von Photovoltaik (PV)-Speichersystemen für Privathaushalte bereits das fünfte Jahr in Folge.

Wann lohnt sich eine Photovoltaikanlage?

Die Rentabilität einer Photovoltaikanlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel:

1. Standort:
Der Standort der Photovoltaikanlage spielt eine wichtige Rolle, da die Sonneneinstrahlung und die klimatischen Bedingungen die Menge an Energie beeinflussen, die die Anlage produzieren kann.

2. Größe der Anlage:
Die Größe der Anlage hängt von den Energiebedürfnissen ab und davon, wie viel Platz für die Installation vorhanden ist. Eine größere Anlage erzeugt mehr Strom, ist aber auch teurer in der Installation.

3. Strompreis:
Die Höhe des Strompreises beeinflusst die Rentabilität einer Photovoltaikanlage, da ein höherer Strompreis dazu führt, dass die Anlage schneller rentabel wird.

4. Einspeisevergütung:
Die Höhe der Einspeisevergütung, also des Preises, zu dem der produzierte Strom ins Netz eingespeist wird, ist ebenfalls ein wichtiger Faktor.

5. Finanzierung:
Die Art und Weise, wie die Photovoltaikanlage finanziert wird, kann die Rentabilität der Anlage ebenfalls signifikant beeinflussen.

Eine PV-Anlage rechnet sich umso schneller, je mehr Solarstrom Sie direkt selbst verbrauchen. In diesem Zusammenhang möchte ich erwähnen, dass eine O/W Ausrichtung des Daches, entgegen der landläufigen Meinung, erhebliche Vorteile gegenüber einer reinen S-Ausrichtung aufweist. Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass O/W-Dächer früh morgens bis spät abends Strom produzieren, während reine Süd-Dächer ihren Hauptstromanteil in der Mittagszeit produzieren, wenn die Bewohner, berufsbedingt, überwiegend außerhaus sind. Während der mittags produzierte Strom überwiegend, gegen eine geringe Vergütung, ins öffentliche Netz eingespeist wird, kann der morgens und abends produzierte Strom zweckgebunden selbst genutzt werden. Der selbstgenutzte Strom vom Dach kostet Sie viel weniger als der Strom aus dem Netz. Rund 30-40 Prozent des Stromverbrauchs kann bei einer typischen PV-Anlage direkt selbst verbraucht werden. Wird dazu noch ein Stromspeicher eingebaut, können leicht auch 60-70 Prozent erreicht werden.

Den Strom aus Ihrer PV-Anlage, den Sie nicht selbst verbrauchen, können Sie in das öffentliche Netz einspeisen. Dafür erhalten Sie eine geringe Einspeisevergütung, die jedoch ebenfalls zur Wirtschaftlichkeit der Anlage beiträgt.

Ob sich eine Solarstromanlage für Sie rechnet, können Sie online mit dem Renditerechner der Stiftung Warentest abschätzen.

Zum Renditerecher der Stiftung Warentest

Es ist jedoch ratsam, eine sorgfältige Kalkulation durchzuführen und professionelle Beratung einzuholen, um die Rentabilität einer Photovoltaikanlage für einen bestimmten Standort und die spezifischen Energiebedürfnisse zu bestimmen.

Ich unterstütze Sie gerne mit einer energetischen Kennwertanalyse über mögliche Monats- bzw. Jahreserträge einer PV-Anlage unter Berücksichtigung der standort- und gebäudespezifischen Möglichkeiten im Rahmen einer Vor-Ort-Energieberatung.