Was versteht man unter Photovoltaik?

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Die Photovoltaik-Technologie wandelt Sonnenlicht und die daraus entstehende Lichtenergie in elektrische Energie um, indem sie das sogenannte photovoltaische Prinzip nutzt. Dabei wird mithilfe von Solarzellen Gleichstrom gewonnen, welcher wiederum mittels eines Wechselrichters in den im Haushalt nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird. Diese saubere und erneuerbare Energiequelle hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Sonnenenergie ist nicht nur wirtschaftlich sehr attraktiv, sondern auch nachhaltig und Natur schonend im Hinblick auf die Umwelt und wird weltweit zur Stromerzeugung eingesetzt. Vor allem beim Eigenverbrauch der erzeugten Energie können Sie stark profitieren. Wir erklären Ihnen in unserem Ratgeber alles Wissenswerte über Photovoltaik, von den Grundlagen bis hin zu den verschiedenen Einsatzbereichen, sodass Sie abwägen können, ob die Installation einer Photovoltaik-Anlage auch für Sie geeignet ist.

Grundlagen der Photovoltaik-Technologie

Photovoltaikzellen bestehen aus Halbleitermaterialien wie Silizium, die bei Sonneneinstrahlung Elektronen freisetzen und so eine elektrische Spannung erzeugen. Mehrere Photovoltaikzellen werden zu Solarmodulen zusammengefügt, welche dann auf Dächern oder an anderen geeigneten Standorten installiert werden, um Sonnenlicht zu absorbieren und in elektrische Energie umzuwandeln. Dieser sogenannte Gleitstrom wird vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, der für den Hausgebrauch geeignet ist. Photovoltaik-Anlagen können entweder netzgekoppelt sein, wobei der erzeugte Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird, oder netzunabhängig, sodass der Strom direkt vor Ort genutzt werden kann.

Wo wird Photovoltaik verwendet?

Die durch Photovoltaik erzeugte Energie wird heutzutage in vielen Alltagsgeräten genutzt, z.B. bei Taschenrechnern, Uhren oder Solarleuchten. Die für den Betrieb benötigte Strommenge ist gering und lässt sich mit einigen wenigen Solarzellen erzeugen. Mittlerweile sind unter anderem auch viele Kühlboxen, Boote, Wohnmobile und elektrische Gartengeräte mit Solarzellen ausgestattet. Das wichtigste Einsatzgebiet der Photovoltaik sind heutzutage allerdings leistungsfähige, netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen auf Privathäusern, Gewerbeimmobilien und öffentlichen Gebäuden. Auch findet die Nutzung in großen Solarparks statt, in denen Strom für zahlreiche Haushalte und für die Industrie gewonnen wird. Im privaten Bereich werden hauptsächlich PV-Anlagen auf Hausdächern eingesetzt. Diese Solaranlagen bestehen in der Regel aus 10 und mehr Solarmodulen. Allerdings ist es auch möglich, einzelne Solarmodule auf dem Balkon oder auf der Terrasse zu verwenden und mit diesen als Balkonkraftwerke bezeichneten Kleinanlagen Strom zu erzeugen. Diese können zwar nicht den kompletten Strombedarf decken, aber dennoch dabei helfen, die Stromkosten zu senken.

Wie eine Photovoltaik-Anlage funktioniert

Das Herzstück einer Photovoltaik-Anlage sind die Photovoltaikzellen, die aus Halbleitermaterialien wie Silizium bestehen. Wenn Sonnenlicht auf diese Zellen trifft, werden die darin enthaltenen Photonen absorbiert und lösen Elektronen aus den Atomen des Halbleiters aus. Diese Elektronen werden durch ein elektrisches Feld im Inneren der Zelle bewegt, was elektrischen Strom erzeugt. Dieser sogenannte Gleichstrom wird von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, um ihn im Haus verbrauchen zu können. Überschüssige Solarenergie kann ins Stromnetz eingespeist werden. Außerdem sichert das Stromnetz gleichzeitig die Versorgung in Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint.

Entscheidend für die Rentabilität von Photovoltaik sind Wirkungsgrad, Modulpreis und technisch-bauliche Voraussetzungen. Die klassischen Solarzellen werden als PV-Module zusammengefasst, welche dann entweder auf Dächern von Häusern oder bei größeren Solarkraftwerken auch am Boden installiert werden, um Strom zu erzeugen. Photovoltaik ist ein wichtiger Pfeiler im Bereich erneuerbare Energien und übernimmt auch eine bedeutsame Rolle in Bezug auf den Klimaschutz. Für die Module müssen nur wenige Rohstoffe eingesetzt werden, die selten und schwer zu gewinnen sind. Den Hauptteil macht Silizium aus, das aus Sand gewonnen wird und in großer Menge zur Verfügung steht.

Inzwischen kommen zwölf Prozent der deutschen Stromversorgung von der Sonne. Deutschland ist obendrein weltweit führend in Bezug auf Herstellung und Anwendung von PV-Anlagen.

Vorteile von Photovoltaik-Anlagen

Vor allem im Hinblick auf die Energiewende leistet Photovoltaik einen wichtigen Beitrag. So sind in Deutschland aktuell rund 3,7 Millionen Photovoltaikanlagen installiert, wodurch im Jahr 2023 bereits 12 % des Bruttostromverbrauchs dadurch gedeckt werden konnten. Privatpersonen bietet Photovoltaik die Möglichkeit, günstigen Strom selbst zu produzieren und so die Stromkosten zu senken. PV-Anlagen ermöglichen langfristige Einsparungen bei den Energiekosten, da der produzierte Solarstrom die Nutzung teurer Netzstromtarife reduzieren kann. Durch die Installation einer eigenen Photovoltaik-Anlage können Sie als Verbraucher Ihre Energiekosten langfristig senken und eine unabhängige Stromversorgung sicherstellen. Den Solarstrom können Sie vielseitig nutzen, nicht nur zum Heizen des Hauses, sondern auch zur Warmwasserbereitung. Die Größe einer Photovoltaik-Anlage lässt sich dabei je nach Platz auf den individuellen Strombedarf abstimmen und auch nachträgliche Erweiterungen der PV-Anlage sind in den meisten Fällen möglich. Die durch Photovoltaik erzeugte Energie ist sauber und umweltfreundlich, indem sie Sonnenlicht in Strom umwandelt. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen entstehen bei der Stromerzeugung mit PV-Anlagen keine schädlichen Emissionen wie CO₂ oder Luftschadstoffe, was zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks beiträgt und die Umweltbelastung verringert. Da die Sonne eine unerschöpfliche Energiequelle ist, können Photovoltaikanlagen diese als unendliche Energiequelle nutzen, um Strom zu erzeugen, der kontinuierlich und zuverlässig verfügbar ist. Dadurch sind PV-Anlagen eine nachhaltige Alternative zu begrenzten und nicht erneuerbaren Energiequellen wie fossilen Brennstoffen.

Durch die Installation einer PV-Anlage investieren Sie langfristig in die Zukunft. So bietet Ihnen eine PV-Anlage nicht nur kurzfristige finanzielle Vorteile, sondern auch langfristige Einsparungen und eine verbesserte Energieeffizienz. Mit einer Lebensdauer von bis zu 25 Jahren oder mehr bieten PV-Anlagen eine zuverlässige und nachhaltige Lösung zur Energieerzeugung. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass Sie für die Installation einer Photovoltaikanlage Fördermittel in Anspruch nehmen.

Weitere Nutzungsbereiche von Photovoltaik Technologie

Auch wenn Photovoltaikanlagen am häufigsten auf Dächern installiert werden, gibt es noch andere Möglichkeiten, Solarenergie mit den Solarmodulen zu erzeugen. So können diese beispielsweise auch als Fassadenanlagen oder als Flachdachanlagen verwendet werden. Weitere Anwendungen sind Freiflächensolaranlagen, PV-Zäune, schwimmende Photovoltaikanlagen oder im landwirtschaftlichen Bereich als Agri-PV.