Photovoltaik Grundlagen sind der erste Schritt, um sich einen Überblick zum Thema Solar, PV-Anlage und nachhaltiger Eigenversorgung zu verschaffen. Dazu zählen Kennwerte und Parameter, ein kompakter Einblick in den Aufbau bis zum Grund, warum Solarenergie für Privatpersonen die Wahl zum Stromkostensparen ist.
Photovoltaik Grundlagen einfach erklärt: Aus Licht wird Strom
Für die Produktion von Solarstrom sind die Solarzellen verantwortlich. Sie befinden sich in einer Vielzahl gebündelt als Photovoltaik-Module, die auf Dächern, an Fassaden oder als Freiflächen-Photovoltaik montiert werden. In der üblichen Form besteht eine Solarzelle aus Metallkontakten an der Ober- und Unterseite mit einem Kabel als Verbindung. Die Schichten dazwischen können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Meist ist Silizium enthalten.
Das Prinzip hinter Photovoltaik einfach erklärt:
Aus den Löchern der Atome löst die Sonnenenergie Elektronen heraus, die zur ungesättigten n-Schicht wandern. Durch die Bewegung der Elektronen zwischen den miteinander verbundenen Metallkontakten entsteht ein elektrischer Stromkreis. Gleichstrom entsteht. Sobald keine Sonnenstrahlung mehr vorhanden ist, wird die Ladungswanderung unterbrochen und die Stromgewinnung bricht ab.
Aufbau einer Photovoltaik Anlage
Im Aufbau einer Photovoltaik Anlage können wir zwischen Photovoltaik Grundlagen und Zubehör unterscheiden.
- Solarmodule gibt es in verschiedenen Ausführungen von Kristallin bis zu neuen Innovationen, wie die ABC-Solarzelle oder Tandensolar. Was die besten Solarmodule sind, kann man nicht pauschal sagen. Neben dem Wirkungsgrad muss auch der Kosten-Nutzen gewahrt werden, weshalb die neuesten Solarzellen nicht zwingend die beste Wahl für deine Photovoltaik Planung sein müssen.
- Der Wechselrichter ist dafür verantwortlich, den Gleichstrom der Solarmodule in Wechselstrom für den Haushalt umzuwandeln. Es gibt Hybrid-Wechselrichter, die eine wechselseitige Umwandlung des Stroms ermöglichen, einen PV-Wechselrichter oder Speicher-Wechselrichter, die jeweils nur eine Richtung der Strom-Umwandlung leisten können.
- Die Verkabelung und Unterkonstruktion richtet sich nach der Art der Photovoltaikanlage und natürlich wo diese angebracht werden soll. Zum Beispiel gibt es eine Aufdachkonstruktion, Systeme für Freiflächen oder die Montage für mobile Zwecke.
- Ein Stromzähler ist notwendig, um die Energieflüsse für die Photovoltaik-Anlage zu überwachen. Je nach Wahl des Geräts werden eingehende Ströme von öffentlichen Netzanbieter, eingehender Strom von der Solaranlage und oder ausgehende Energieflüsse (zum Beispiel Einspeisen) verzeichnet.
Welche Vorteile haben Photovoltaikanlagen?
Wenn wir uns mit Photovoltaik Grundlagen beschäftigen, dann gehört die Frage nach dem Warum einfach dazu. Die Nutzung einer Photovoltaik-Anlage hat so einige Vorteile, weshalb die Beliebtheit dieser eigenen Stromgewinnung auch stetig steigt.
1. Einfache Energiegewinnung: Photovoltaik und Solarstrom ist die wohl einfachste Methode Strom zu gewinnen. Selbst unter den erneuerbaren Energien, ist Photovoltaik die erste Wahl für Privathaushalte.
2. Senkung der Stromkosten: Kein Geheimnis, dafür umso wichtiger, kann Photovoltaik bei cleverer Planung ordentlich die Stromkosten senken.
3. Ausbau Unabhängigkeit: Dank der Eigenbeteiligung an der Stromversorgung wird dein Haushalt unabhängiger gegenüber dem öffentlichen Stromnetz. Da du mit PV-Strom weniger Netzstrom benötigst, können sich preisliche Schwankungen weniger drastisch auf die Stromrechnung auswirken.
4. Vielfalt für jeden: Eine Photovoltaik Grundlage für dich – ein System muss nicht für alle passen. Solaranlagen gibt es in vielen verschiedenen Varianten von der großen Dachanlage, freistehend, mobil auf dem Camper oder direkt ins Gebäude integriert.
5. Langes Leben: Photovoltaikanlagen beweisen sich in der Praxis als langlebig und wartungsarm. Einmal installiert, kannst du dich dank Möglichkeiten zur direkten Systemüberwachung samt Fehlererkennung einfach zurücklehnen und Solarstrom für dich gewinnen lassen.
6. Grüner wirds nicht: Solarstrom bzw. Photovoltaik zählt zu den erneuerbaren Energien. Damit ist die Produktion von eigenem Strom rentabel und nachhaltig im Vergleich zu fossilen Brennstoffen. Wer eine PV-Anlage besitzt, unterstützt die eigenen Finanzen und die Umwelt.
7. Mit einem Solarspeicher kannst du deine Unabhängigkeit vom Netz oder Probleme in der Versorgung weiter steigern.
Noch mehr Vorteile hast du mit einem Solarspeicher
Ein Solarspeicher, auch als Stromspeicher oder Batteriespeicher bekannt, ist eine spezielle Batterie, die in der Lage ist, Solarstrom zu speichern und nach Bedarf wieder freizugeben. Solarspeicher sind keine Photovoltaik Grundlage für eine netzgekoppelte Solaranlage. Anders sieht es für Inselanlagen aus. Bei der Insellösung, zum Beispiel mobile PV-Anlagen auf dem Camper, fehlt die Netzkopplung (Off-Grid). Hier braucht es den Solarspeicher, um den Solarstrom abseits der direkten Nutzung verwenden zu können.
Allerdings ist ein Solarspeicher auch für netzgekoppelte Systeme eine wahre Bereicherung. Mit einem Solarspeicher System wird der Eigenverbrauch an Solarstrom weiter gesteigert. Das bedeutet, mit dem passenden Energiespeichersystem hast du mehr kostenlosen Strom für deinen Haushalt, erhöhte Unabhängigkeit sowie Sicherheit und eine weitere Senkung der Stromkosten. Alle Informationen und Photovoltaik Grundlagen zu Solarspeichern gibt es mit einem Klick auf den Button!
Photovoltaik Grundlagen zu Kennwerten und Parametern
Im Zusammenhang mit Photovoltaik und Solarstrom gibt es einige Photovoltaik Grundbegriffe, die wir jetzt einfach erklären. Zu den verschiedenen Kenngrößen findest du bereits einen Beitrag bei Dein Solarspeicher Blog, in dem wir noch mehr Größen und Begriffe ausführlich vorstellen.
On Grid und Off Grid bei Photovoltaik-Anlagen
Der Unterschied zwischen On Grid und Off Grid liegt im Anschluss ans Stromnetz. On Grid bedeutet netzgekoppelt, also mit dem Stromnetz verbunden. Das ist bei den meisten Photovoltaikanlagen der Fall, da so zusätzlich Strom bezogen und eingespeist werden kann. Bei Off Grid Anlagen fehlt die Netzanbindung. Hier kann in Kombination mit diesen PV-Anlagen kein zusätzlicher Strom bezogen und auch nicht eingespeist werden. Diese netzentkoppelten Anlagen werden als Insellagen oder Insellösung bezeichnet.
Direktverbrauch oder Speicherstrom oder Überschussstrom?
Wenn die Photovoltaikanlage tagsüber Strom produziert und dieser sofort im Haushalt verbraucht wird, ist von Direktverbrauch die Rede. Bleibt nach der direkten Nutzung noch Strom übrig, handelt es sich um Überschussstrom. Dieser kann entweder eingespeist oder über das Solarspeicher-System gespeichert werden. Strom, der später aus dem Solarspeicher bezogen wird, ist Speicherstrom.
Eigenverbrauch und Autarkiegrad versus Netzeinspeisung
Der Eigenverbrauch gibt an, wie viel Solarstrom von der eigenen Produktion du auch im Haushalt verwendest. Bei reinen Photovoltaikanlagen liegt der Eigenverbrauch zwischen 15%-30%. Mit einem individuellen Solarspeichersystem, wie von Solarspeicher PRO, kann sich der Eigenverbrauch leicht verdoppeln und bis zu 75% oder sogar 80% erreichen. Das erhöht den Autarkiegrad, der das Verhältnis zwischen Netzstrom und eigener Versorgung definiert.
Wer noch nicht von einem Solarspeicher-System profitiert und Überschussstrom vorhanden ist, speist diesen zurück ins öffentliche Netz. Das wird als Netzeinspeisung oder Einspeisen bezeichnet.
Nennleistung und tatsächliche Leistung
Wer eine PV-Anlage besitzt oder sich dazu in der Planung befindet, wird schnell mit zwei Begriffen konfrontiert: Nennleistung und tatsächliche Leistung. Die Nennleistung ist die maximale (Peak) Leistung, die eine Solaranlage unter genormten Bedingungen schafft. Die tatsächliche Leistung hingegen erfährst du im Praxisbetrieb einer Anlage – hier entfallen nämlich die genormten Bedingungen, weshalb Nennleistung und tatsächliche Leistung in ihrem Wert i.d.R. nicht übereinstimmen.
Photovoltaik im Wandel
Besonders im technischen Bereich unterliegt alles einem stetigen Wandel und einer fortschreitenden Entwicklung. So auch beim Thema Solar. Obwohl sich die Photovoltaik Grundlagen dabei nicht ändern, profitieren wir inzwischen über die klassische Solaranlage hinaus. Einige dieser Photovoltaik-Innovationen stellen wir dir zum Abschluss kurz vor.
E-Auto mit grünem Strom tanken
Vor einigen Jahrzehnten wohl undenkbar – heute täglich auf den Straßen sind Elektroautos (E-Autos) zu sehen. E-Autos benötigen keine klassische Tankfüllung, denn ihr Treibstoff ist Strom. Der Verzicht auf fossile Treibstoffe erhöht die Nachhaltigkeit im mobilen Sektor. Besonders umweltfreundlich wird es im Privatgebrauch mit der Nutzung des eigenen Solarstroms. Dafür wird neben einer Solaranlage eine Wallbox benötigt, sodass das Auto direkt mit dem eigenen und in dem Fall auch noch kostenlosen Solarstrom geladen werden kann.
Photovoltaik Grundlagen zu ABC Solarmodule
Mit einem besonders hohen Stromertrag zeichnen sich sogenannte ABC-Solarzellen aus. ABC bedeutet ALL BACK CONTACT. Das heißt, es befinden sich alle Kontakte ausschließlich auf der Rückseite der Solarzelle. Damit sind die Solarzellen weniger von punktueller Verschattung, Witterung oder Verschmutzung betroffen, da nur der Ertrag an den entsprechend betroffenen Stellen der Solarmodule gemindert wird.
Wirkungsgrad der Tandem Solarmodule
Tandem Solarzellen überzeugen mit einem nicht minder innovativen Aufbau. Im Gegensatz zu bisher am Markt befindlichen Varianten, können sich bei Tandemsolarzellen mehrere Materialien zwischen den Schichten befinden. Der Grund dahinter liegt im Lichtspektrum. Je nach Material kann die Solarzelle nur einen bestimmten Bereich des Lichtspektrums umwandeln. Die Kombination mehrerer Materialien in einer Zelle ermöglicht es, kurzwelliges Licht und längere Lichtwellen einzufangen und in Strom umzuwandeln. Unter Laborbedingungen wurde so bereits 2023 ein Wirkungsgrad von über 33% erreicht, was eine revolutionäre Entwicklung für Solarmodule darstellt.
Agri-PV bis Chinas “Solar-Mauer”
Neben zahlreichen Innovationen und technischen Entwicklungen für den privaten Gebrauch profitieren auch andere Bereiche weltweit von Photovoltaik. So gibt es mittlerweile schwimmende Photovoltaikfelder, über die Strom auf dem Wasser gewonnen wird. Ähnliche Ansätze existieren für die Landwirtschaft. Hier wird intensiv an einer Lösung geforscht, um Photovoltaik als Freiflächen PV mit Agrarproduktion in einem dualen Nutzen zu vereinen. Dazu haben wir uns bereits in einem anderen Beitrag intensiv beschäftigt, den du hier lesen kannst. Neben dem landwirtschaftlichen Einsatz oder innovativen Typen von Photovoltaikanlagen, sind zudem vermehrt Großprojekte in Planung oder bereits in der Bauphase. Dazu zählt unter anderem die “Solar-Mauer”, die zur Zeit in China realisiert wird.
Maria
Autorin bei Dein Solarspeicher Blog.
