Photovoltaik
Photovoltaik wandelt Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom um. Während der Erzeugung entstehen keine direkten CO₂-Emissionen, weshalb diese Technologie zur Reduzierung von Treibhausgasen im Energiesektor beiträgt.
Dieser Informationsbereich bietet Einblicke in die Funktionsweise, Potenziale sowie die technischen Rahmenbedingungen von Photovoltaikanlagen und stellt grundlegende Informationen für den effizienten Weiterbetrieb bestehender Systeme bereit.
Schwerpunkte der Dokumentation
- Funktionsweise: Grundlagen der physikalischen Umwandlung von Sonnenlicht in Wechselstrom.
- Betrieb & Nutzung: Einflussfaktoren auf den Ertrag und technische Aspekte bei der Nutzung bestehender Anlagen.
- Systemkomponenten: Überblick über Wechselrichter, Module und deren Zusammenspiel im laufenden Betrieb.
Hinweis: Dieser Auftritt dient ausschließlich der Bereitstellung von Fachinformationen und der Unterstützung bei der Betreuung bereits installierter Anlagen. Es werden keine Neuanlagen, Komponenten oder Installationen angeboten.
Was ist Photovoltaik?
Photovoltaik bezeichnet den Prozess, bei dem Sonnenstrahlung in elektrische Energie umgewandelt wird. Dafür sind Solarzellen nötig: Trifft die Strahlungsenergie der Sonne auf Solarzellen, entsteht im Inneren der Zellen elektrische Spannung, die über Kontakte abgeleitet und im Haushalt oder zum Laden von Batterien genutzt werden kann.
Photovoltaik nutzt die Sonneneinstrahlung zur Stromerzeugung. Der mögliche Ertrag hängt unter anderem von Standort, Ausrichtung, Verschattung und Wetterbedingungen ab.
Funktion und Aufbau einer Photovoltaikanlage
Um mit Photovoltaik Strom aus Sonnenlicht zu erzeugen, braucht es eine PV-Anlage. Solche Solaranlagen werden in der Regel auf Dachflächen oder großen Freiflächen installiert, wobei im privaten Bereich die Dachanlagen und im gewerblichen Bereich die Freiflächenanlagen üblicher sind. Neben den Photovoltaikmodulen und einer entsprechenden Unterkonstruktion ist zudem bei jeder PV-Anlage ein PV-Wechselrichter erforderlich, um den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
Wichtige Information zur Einspeisung und zum Eigenverbrauch von Solarstrom
Bis auf wenige Ausnahmen sind private Photovoltaikanlagen an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Der erzeugte Solarstrom, der nicht unmittelbar im Haushalt verbraucht oder in einem Stromspeicher zwischengespeichert wird, fließt in das öffentliche Netz und steht anderen Verbrauchern zur Verfügung. Für diesen eingespeisten Strom erhalten Anlagenbetreiber eine gesetzlich festgelegte Einspeisevergütung pro Kilowattstunde, deren Höhe sich nach den Regelungen zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme richtet und in der Regel für einen Zeitraum von 20 Jahren fixiert ist.
Ob für eine bestehende Anlage die Einspeisung oder ein höherer Eigenverbrauch finanziell vorteilhafter ist, hängt von den spezifischen Anlagendaten, dem individuellen Verbrauchsverhalten sowie den aktuellen Strombezugskosten ab:
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Fokus auf Einspeisung: Liegt die vertraglich fixierte Einspeisevergütung über den Stromkosten, die durch den Eigenverbrauch vermieden werden, kann eine höhere Einspeisung ins Netz rechnerisch vorteilhaft sein.
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Fokus auf Eigenverbrauch: Liegt die Einspeisevergütung unter den vermiedenen Stromkosten für den Fremdbezug, kann eine Erhöhung des Eigenverbrauchs den wirtschaftlichen Nutzen optimieren. Dabei sind auch die laufenden Betriebs- und Unterhaltungsaufwände sowie etwaige Speicherkosten einzubeziehen.
Für eine fundierte Bewertung bestehender Anlagen ist stets eine Betrachtung der individuellen Vertrags-, Verbrauchs- und Betriebsdaten erforderlich.
Vermarkten Sie Ihren PV-Strom selbst!
Die Einspeisevergütung ist nicht die einzige Möglichkeit, den überschüssigen Solarstrom zu verkaufen. Seit einiger Zeit können auch private Solaranlagenbetreiber ihren Strom direkt an der Strombörse vermarkten. Wie das funktioniert und für wen es sich finanziell lohnt, erfahren Sie in unserem Beitrag Direktvermarktung von PV-Strom.
Gibt es spezielle Versicherungen für Photovoltaik?
Eine Versicherungspflicht für PV-Anlagen besteht nicht. Allerdings kann es sinnvoll sein, die Anlage zusätzlich zu versichern, um sich gegen Schäden abzusichern, etwa bei Unwetter oder falls ein Marder eine Leitung durchnagt. Als Eigenheimbesitzer können Sie eine separate Photovoltaikversicherung bei einem Anbieter Ihrer Wahl abschließen. Viele Versicherer versichern die Solaranlage auch als Zusatzversicherung zur bestehenden Wohngebäudeversicherung. Ob ein Balkonkraftwerk über eine bestehende Hausrat- oder Wohngebäudeversicherung abgesichert ist, hängt vom jeweiligen Versicherungsvertrag ab. Betreiber sollten den Versicherungsschutz mit ihrem Versicherer klären.
Umweltwirkungen und Wiederverwertung von Photovoltaik-Komponenten
Photovoltaikanlagen erzeugen im Betrieb Strom, ohne dabei direkte CO₂-Emissionen zu verursachen. Herstellung, Transport und Entsorgung der Solarmodule sowie weiterer Komponenten benötigen jedoch Energie und Rohstoffe und verursachen Emissionen und Abfälle. Für eine vollständige Bewertung müssen deshalb sämtliche Phasen des Produktlebenszyklus berücksichtigt werden.
Nach einer vom Fraunhofer ISE veröffentlichten Berechnung aus dem Jahr 2021 verursacht die Erzeugung einer Kilowattstunde Solarstrom über den betrachteten Lebenszyklus Treibhausgasemissionen von rund 20 Gramm CO₂-Äquivalenten. Für eine Kilowattstunde Braunkohlestrom werden rund 1.000 Gramm angegeben. Die Werte gelten für die in der Untersuchung verwendeten Annahmen und Systemgrenzen.
Recycling von Photovoltaikmodulen
Bestandteile ausgedienter Photovoltaikmodule können aufbereitet und teilweise als Rohstoffe wiederverwendet werden. Dazu gehören insbesondere Glas und Aluminium. Welche Anteile tatsächlich zurückgewonnen werden, hängt von der Modulbauweise und dem jeweiligen Verwertungsverfahren ab. Eine konkrete Rückgewinnungsquote sollte nur genannt werden, wenn sie durch eine aktuelle und auf die beschriebenen Module bezogene Quelle belegt ist.
Wartung und Pflege von Photovoltaikanlagen
Der Reinigungs- und Betriebsaufwand von Photovoltaikanlagen hängt unter anderem von Standort, Dachneigung, dem Grad der Verschmutzung sowie den verbauten Komponenten ab. Regelmäßige Sicht- und Funktionskontrollen tragen dazu bei, eventuelle Ertragseinbußen oder Defekte frühzeitig zu identifizieren.
Bei hartnäckigen Ablagerungen – etwa durch organische Rückstände, Ruß oder Staub – kann eine fachgerechte Reinigung sinnvoll sein. Entsprechende Arbeiten werden von spezialisierten Fachbetrieben durchgeführt. Die Abrechnung erfolgt in der Regel auf Basis der Modulfläche, des Zugangssaufwands oder über Pauschalbeträge.
Noch mehr Infos zur Reinigung von Photovoltaik
Arbeitet eine saubere PV-Anlage besser als eine verschmutzte? Welche Arten von Verunreinigung gibt es? Was hat es mit dem Hot-Spot-Effekt auf sich? Kann man Photovoltaik auch selber reinigen? Dies alles und noch mehr erfahren Sie in unserem Beitrag: Photovoltaik-Reinigung.
Geschichte und Entwicklung der Photovoltaik
Die kommerzielle Nutzung von PV-Anlagen auf Dächern nahm ab Mitte der 1990er-Jahre an Fahrt auf. Die Kraft der Sonne wird aber schon seit Tausenden von Jahren als Energiequelle genutzt. Den sogenannten photoelektrischen Effekt, also die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie, entdeckte der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel bereits 1839. Aber hätten Sie gewusst, dass unsere heutigen Solarzellen insbesondere für die Stromerzeugung auf Raumstationen entwickelt wurde?
Viele weitere Infos zur Geschichte der Photovoltaik
Seit wann gibt es eigentlich Solarenergie? Wer hat die erste Solarzelle erfunden? Was ist ab 1980 Spannendes passiert? Dies alles und noch viel mehr erfahren Sie in unserem Beitrag zur Geschichte der Photovoltaik.