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Welches physikalische Prinzip steht hinter der Photovoltaik ?
Durch den photoelektrischen Effekt werden elektromagnetische Strahlen in elektrischen Strom umgewandelt. Wenn die Lichtstrahlen auf eine spezielle Materialverbindung (die Solarzelle) treffen, werden Elektronen aus einem lockeren Verbund gerissen und zum Fließen gebracht.
Wie entsteht Solarstrom ?
Solarstrom nennt man den Strom, der durch den photovoltaischen Effekt in Solarzellen erzeugt wird. Der Fachbegriff Photovoltaik (griechisch: Photo = Licht und Volt = Maßeinheit für elektrische Spannung) steht für die Technik, mit deren Hilfe Sonnenenergie direkt in elektrischen Gleichstrom umgewandelt wird.
Wie ist eine Photovoltaikanlage aufgebaut ?
Die Grundeinheit einer Photovoltaikanlage ist das PV-Modul, in dem eine bestimmte Anzahl Solarzellen elektrisch verschaltet sind. Mehrere Module werden zum Generator verbunden. Der von den Solarzellen produzierte Gleichstrom wird über Gleichstromleitungen zum Wechselrichter geführt. Dieses Gerät wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der für den Eigenverbrauch zur Verfügung steht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Welche Komponenten benötige ich für meine Photovoltaikanlage ?
Eine Photovoltaik-Anlage besteht in der Regel aus den Komponenten PV-Module, Wechselrichter, Unterkonstruktion, Zwei-Richtungszähler und ggf., falls gewünscht, einem Energiespeicher.
Welche Arten von Photovoltaik-Zellen gibt es ?
Man unterscheidet nach der Materialstärke zwischen Dickschicht- und Dünnschichtzellen. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist das eingesetzte Material. Das elektrische Bauelement Solarzelle besteht aus Halbleitermaterialien (GaAs, CdTe, CIS, CIGS) oder aus Silizium. Silizium wird weltweit am häufigsten für Solarzellen eingesetzt. In der Erprobung sind Werkstoffe aus der organischen Chemie.
Warum benötige ich einen Wechselrichter ?
Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. In Photovoltaikanlagen wird Gleichstrom erzeugt. In den Verteilnetzen fließt allerdings Wechselstrom. Daher wird der Wechselrichter benötigt, um den Gleichstrom aus der PV-Anlage in Wechselstrom zur Nutzung umzuwandeln.
Rentiert sich eine Photovoltaikanlage für mich ?
In unseren Breitengraden kann man von einem Energieertrag von ca. 870 – 1020 kWh pro kWp installierter Leistung und Jahr ausgehen. Das heißt, eine Anlage mit 5 kWp Leistung produziert ca. 4350 – 5100 kWh Solarstrom pro Jahr. Durch die aktuelle Förderpolitik (Erneuerbare-Energien-Gesetz) der Bundesregierung, die der solaren Strom-erzeugung eine hohe Bedeutung beimisst, wird die Entscheidung für eine Solaranlage auch finanziell sehr attraktiv. Für Ihre Anlagen erhalten Sie 20 Jahre lang eine garantierte Einspeisevergütung nach EEG.
Ist mein Dach überhaupt für eine Photovoltaikanlage geeignet ?
Der Energieertrag einer Photovoltaikanlage hängt maßgeblich davon ab, wie die Module zur Sonne ausgerichtet sind. Der maximale Ertrag lässt sich in unseren Breiten mit einer Anlage erzielen, die nach Süden orientiert und in einem Winkel von 27 zur Horizontalen aufgestellt wird. Jedoch können auch von diesen Idealbedingungen abweichende Dachflächen z.B. mit einer Südwest- oder Südost-Ausrichtung problemlos genutzt werden, da sich die Strom-ausbeute nur geringfügig verringert. Dies gilt auch für den Neigungswinkel. Was auf jeden Fall vermieden werden sollte, sind jegliche Verschattungen, z. B. durch Nachbargebäude oder Bäume. Schon relativ kleine Schatten-bereiche können die Leistung des betroffenen Moduls erheblich reduzieren. Die Photovoltaik-Anlage sollte gegen etwaige Sturm-/Hagelschäden in Ihre Gebäudeversicherung aufgenommen werden. Angeboten werden auch Elektronik- und Ausfallversicherungen. Ein Sonderfall sind denkmalgeschützte Gebäude. Hier ist je nach Denkmalstufe im Vorfeld evtl. eine Genehmigung zu beantragen.
Produziert meine Photovoltaik-Anlage auch bei bewölktem oder kaltem Wetter Strom ?
Ja. Grundsätzlich muss nicht unbedingt die Sonne scheinen, damit die Solarkollektoren Licht in Strom umwandeln. Aber bei sonnigem, wolkenlosen Wetter produziert die Photovoltaik-Anlage den meisten Strom. Sollten die PV-Module allerdings verschneit sein, kann kein Strom erzeugt werden.
Woraus besteht eine Solarzelle ?
Bei Solarzellen handelt es sich üblicherweise um dünne Scheiben aus Silizium. Durch gezielte Verunreinigung des reinen Siliziums mit Fremdatomen erhält man eine negativ leitende Schicht und eine positiv leitende Schicht. In der Übergangszone zwischen den beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld. Auf der Oberseite der Solarzelle befinden sich fingerförmige Frontkontakte, der Rückseitenkontakt dagegen besteht aus einer durchgehenden Metallfläche.
Wie entsteht aus Sonnenlicht Strom ?
Fällt Licht auf die Solarzelle, werden im Silizium Elektronen und Löcher (sog. Defektelektronen) erzeugt und durch das elektrische Feld getrennt. Die Elektronen werden dem Minuspol und die Defektelektronen dem Pluspol zugeführt. Verbindet man die Kontakte über einen elektrischen Verbraucher wie z.B. einem Kühlschrank, so wandern die Elektronen über den äußeren Stromkreis zum Pluspol zurück – es fließt elektrischer Gleichstrom.
Wo könnte ich meine Photovoltaikanlage aufbauen ?
Grundsätzlich könnte Ihre Photovoltaik-Anlage überall dort installiert werden, wo ausreichend Licht hinfällt. Einen optimalen Ertrag bietet eine südorientierte Fläche mit etwa 30° Neigung. Eine Abweichung nach Südwest/Südost oder Neigungen zwischen 25° und 60° verringern den Energieertrag nur geringfügig. Verschattungen durch Bäume, Nachbarhäuser u.ä. sollten allerdings vermieden werden.
Wie groß sollte meine Photovoltaikanlage sein ?
Wenn Sie den gesamten Solarstrom in das öffentliche Stromnetz einspeisen möchten, ist die Größe der PV-Anlage vorrangig abhängig von der verfügbaren Dachfläche. Soll Ihre Photovoltaik-Anlage vorwiegend der Eigenstromversorgung dienen, empfiehlt sich darüber hinaus eine Anpassung an den Stromverbrauch. Eine Nennleistung von 1.000 Watt (1 kWp) benötigt 5-7 qm Dachfläche (Schrägdach). Ein anderer Faktor ist natürlich die Geldmenge, die investiert werden soll.
Bekomme ich Fördermittel für meine Photovoltaikanlage ?
Seit 2004 ist die Einspeisevergütung für Solarstrom im Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG) geregelt. Danach erhalten alle Betreiber von Solarstromanlagen eine gesetzlich festgelegte Einspeisevergütung für Solarstrom für das Jahr der Inbetriebnahme und die darauffolgenden 20 Jahre. Zusätzlich gibt es vom Bund zinsgünstige Kredite. Diese werden von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) über die Hausbank vergeben.
Wie viel Energie produziert eine Photovoltaikanlage ?
Als Faustregel gilt in unseren Breitengraden ein jährlicher Energieertrag von 900 bis 1100 kWh pro kWp installierter Nennleistung der Anlage. Dies bedeutet, dass Sie mit einer 10-kWp-Standardanlage i.d.R. etwa 10.000 kWh Solarstrom erzeugen können.
Wie kann ich meinen erzeugten Strom nutzen ?
Aufgrund deutlich gesunkener Systemkosten und steigenden Strombezugskosten ist die Nutzung des Solarstroms für den Eigenverbrauch interessanter, als die Einspeisung. I.d.R. wird heute bei einer netzgekoppelten PV-Anlage nur der über den Eigenverbrauch hinaus produzierte Solarstrom ins öffentliche Netz eingespeist. Zur Erhöhung des Eigenverbrauchs bieten sich Speicher an, mit dem überschüssig vorhandener Solarstrom gespeichert und später, z.B. nachts, genutzt werden kann. Darüber hinaus kann Solarstrom als Inselsystem direkt dort genutzt werden, wo kein Netzanschluss vorhanden ist.
Muss ich den selbst erzeugten Solarstrom ins Netz einspeisen ?
Nein, seit 2009 nicht mehr. Der Solarstrom kann auch im eigenen Haushalt / eigenen Betrieb verbraucht und nur der Überschuss ins Stromnetz eingespeist werden, was i.d.R. die wirtschaftlichere Alternative darstellt.
Welche Lebensdauer hat meine Photovoltaikanlage in der Regel ?
Die Modulhersteller geben i.d.R. Leistungsgarantien über 25 Jahre. Die durchschnittliche Lebensdauer einer PV-Anlage liegt bei 30-40 Jahren. Generell ist eine Photovoltaik-Anlage sehr wartungs- und störungsarm.
Wie lange liefert meine Photovoltaik-Anlage zuverlässig Strom ?
In der Regel liefern Solar-Anlagen mindestens 25 Jahre zuverlässig Strom und sind somit eine langfristige Investition, die sich in den meisten Fällen für den Betrieb rentiert. Die Ertragsgarantie beträgt 90 Prozent nach 10 Jahren und circa 80 Prozent bis zum 25. Jahr. Dabei ist wichtig, dass die Photovoltaik-Anlage regelmäßig gewartet wird.