Funktionsweise der Photovoltaikanlage

In einer Photovoltaikanlage wird das Sonnenlicht direkt in Strom umgewandelt. Dazu werden mehrere Solarzellen, in denen dieser Prozess, in einem Modul zusammengefasst. Der so erzeugte Solarstrom kann dann entweder selbst genutzt werden oder in das öffentliche Energienetz eingespeist werden.

Funktion

PhotovoltaikanlageEine Photovoltaikanlage wandelt ohne Zwischenschritte die Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie um. Für diesen physikalischen Prozess, werden die Solarzellen benötigt. Eine Solarzelle besteht unter anderem aus zwei Schichten, meist Silizium. Die eine Schicht hat einen überschuss an positiven Ladungsträgern (p-Schicht) und eine mit einem überschuss an negativen Ladungsträgern (n-Schicht). An der Grenze dieser beiden Schichten, dem sogenannten p-n-übergang, fließt bei Sonneneinstrahlung Strom.

Komponenten

In einer einzelnen Solarzelle wird aber nur sehr wenig Strom produziert. Deshalb werden sie zu sogenannten Solarmodulen zusammengeschlossen. Diese Module werden auf dem Dach installiert, wobei je nach Wirkungsgrad der Photovoltaik Module ca. 7-8 m² Fläche benötigt werden. Die verbundenen Module werden im Generatoranschlusskasten zusammengeführt. Im nächsten Schritt wird der Gleichstrom durch den Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Bis dahin sind alle Photovoltaikanlagen gleich aufgebaut. Ab hier unterschieden sich jedoch sogenannte netzgekoppelte Anlagen und Inselanlagen.

Neztgekoppelte Anlagen

Netzgekoppelte PhotovoltaikanlageIn den meisten Fällen wird der Solarstrom ins Netz eingespeist, dann handelt es sich um sogenannte netzgekoppelte Anlagen. Da Betreiber einer Photovoltaikanlage eingespeisten Strom vergütet bekommen, ist ein Einspeisezähler notwendig. Zusätzlich ist ein klassischer Stromzähler erforderlich, der den aus dem öffentlichen Netz wieder entnommenen Strom misst.

 

Inselanlagen

Bei sogenannten Inselanlagen wird der Solarstrom nicht in das öffentliche Netz gespeist, sondern selbst genutzt. Da der Energieverbrauch nicht immer der produzierten Menge entspricht, ist bei Inselanlagen zusätzlich ein Energiespeicher notwendig. Diese Batterie benötigt zusätzlich noch einen Laderegler. Bei netzgekoppelten Photovoltaikanlagen übernimmt das öffentliche Netz praktisch diese Speicherfunktion.

Aufstellort

Die Lage und Ausrichtung der Photovoltaikanlage ist entscheidender Faktor für einen wirtschaftlichen Betrieb. Hier gilt ganz einfach: je mehr Sonnenlicht, umso mehr Solarstrom. Deshalb sollte die Anlage möglichst Richtung Süden ausgerichtet werden. Die Sonnenstrahlung sollte zudem möglichst senkrecht auf die Solarzellen auftreffen. Dies wird durch den sogenannten Neigungswinkel bestimmt.

Zusammenfassung

Eine Photovoltaikanlage besteht also aus Solarmodulen, Generatoranschlusskasten, Wechselrichter, Einspeise- und Stromzähler sowie den notwendigen Leitungen. Bei Inselanlagen entfallen Einspeise- und Stromzähler, es kommen aber Energiespeicher und Laderegler hinzu. Um das Sonnenlicht optimal nutzen zu können, muss auf die Himmelsrichtung und die Dachneigung geachtet werden und Schattenfall sollte unbedingt vermieden werden.

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