Was ist Photovoltaik?

Kohle- und Atomstrom stehen vor dem Aus: Schrittweise sollen die Kraftwerke in den kommenden Jahren abgeschaltet werden. Um den Energiebedarf auch in Zukunft decken zu können, müssen Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien weiter ausgebaut werden. Eine Schlüsselrolle übernimmt dabei die Photovoltaik. Aber was hat es damit eigentlich auf sich?

Was bedeutet Photovoltaik?

Das Wort „Photovoltaik“, kurz „PV“, setzt sich aus dem griechischen Wort „photos“ („Licht“) und dem Wort „Volt“ (Maßeinheit für elektrische Spannung) zusammen. Bei der Photovoltaik handelt sich um ein technisches Verfahren, bei dem Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.

Grundsätzlich arbeiten alle Photovoltaikanlagen nach demselben Prinzip – egal ob es sich um ein Balkonkraftwerk, eine Inselanlage für das Gartenhaus, eine kleine Solaranlage für das Einfamilienhaus oder eine große Industrieanlage handelt.

Die Umwandlung des Sonnenlichts findet in den Solarzellen eines Photovoltaikmoduls statt, ihre Halbleiter können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Dabei nutzen sie den photoelektrischen Effekt: Fällt Sonnenlicht auf die Zellen, wird eine Spannung erzeugt. Es fließt elektrischer Strom. Es gilt: Je stärker die Sonneneinstrahlung ist, desto mehr Strom wird produziert.

Mehrere Solarzellen werden zu Solarmodulen zusammengeschaltet, die es in verschiedenen Größen gibt. Mehrere Module bilden den Solargenerator. Mithilfe von Montagesystemen werden die Module auf dem Dach oder an der Fassade eines Hauses befestigt. Der Transport des Stroms erfolgt über Solarkabel. Zudem benötigt man noch einen Wechselrichter, der den Gleichstrom aus der Photovoltaikanlage in für den Haushalt nutzbaren Wechselstrom umwandelt.

Wie hoch der Ertrag einer Photovoltaikanlage ist, hängt maßgeblich von der eingesetzten Solarzellentechnologie ab. Auf Einfamilienhäusern werden meist Solarmodule mit kristallinen Zellen verbaut, die mit einem hohen Wirkungsgrad punkten. Auch der verwendete Wechselrichter hat einen Einfluss auf die Stromausbeute.

Nutzungsmöglichkeiten der Photovoltaik

Das Anwendungsspektrum ist breit gefächert. Photovoltaik kommt in vielen Geräten des Alltags zum Einsatz, beispielsweise bei Taschenrechnern, Uhren, Solarleuchten oder Parkscheinautomaten. Auch Kühlboxen, Boote, Wohnmobile und sogar elektrische Gartengeräte können mit Solarzellen ausgestattet sein. Und auch leistungsfähige, netzgekoppelte Anlagen auf Privathäusern und öffentlichen Gebäuden gehören heute ganz selbstverständlich zum Stadtbild.

Für private Anlagenbesitzer ist heute der höchstmögliche Eigenverbrauch lukrativer als die Netzeinspeisung des Solarstroms. Der Eigenverbrauch lässt sich beispielsweise mit Zeitschaltuhren steigern, aber auch mit einer Solarbatterie, die überschüssigen Strom speichert und ihn so auch für die Abendstunden nutzbar macht.

Solarstrom lässt sich aber auch zum Heizen oder zur Erzeugung von warmem Wasser verwenden. So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, die Photovoltaikanlage mit einem Heizstab zu koppeln, der in einen Pufferspeicher eingesteckt wird.

Seit 2018 sind sogenannte Balkonkraftwerke in Deutschland zugelassen. Bei einem Balkonkraftwerk handelt es sich um ein Solarmodul, das mit einem Schutzkontakt-Stecker und einem Wechselrichter ausgestattet ist. Es lässt sich auf dem Balkon, der Terrasse oder an der Hausfassade installieren. Der selbst produzierte Strom wird in das Wohnungsnetz eingespeist, wo er direkt nutzbar ist.

Photovoltaik nutzen und die Umwelt schonen

Mit einer eigenen Photovoltaikanlage schonen Hausbesitzer einerseits den Geldbeutel, andererseits aber auch die Umwelt. Die Vorteile der Photovoltaik-Nutzung im Überblick:

• Sonnenenergie ist frei verfügbar und kostet nichts.
• Photovoltaik ermöglicht eine unabhängige Energieversorgung.
• Es gibt mittlerweile wirtschaftliche Speicherlösungen für daheim, mit denen der Solarstrom zeitversetzt (beispielsweise nachts und an trüben Tagen) genutzt werden kann.
• Mit Photovoltaik lässt sich die Nutzungspflicht erneuerbarer Energien im Neubau erfüllen. Zudem kann gebäudenah erzeugter Strom auf den Jahres-Primärenergiebedarf angerechnet werden.
• Photovoltaik funktioniert emissionsfrei und geräuschlos.
• Solarstrom kann zur Beheizung des Hauses und zur Warmwasserbereitung genutzt werden.
• Die Größe einer Photovoltaikanlage lässt sich auf den individuellen Strombedarf abstimmen. Auch nachträgliche Erweiterungen sind zumeist möglich.
• Photovoltaikanlagen haben eine lange Lebensdauer von mehr als 20 Jahren.
• Photovoltaikanlagen sind wartungsarm.
• Für die Installation einer Photovoltaikanlage können Fördermittel in Anspruch genommen werden.