Photovoltaik Funktion


Bei der Photovoltaik sorgt der sogenannte photoelektrische Effekt dafĂŒr, dass Sonnenlicht in elektrische Energie und damit in Strom umgewandelt wird. Dieser Vorgang geschieht in einer Solarzelle. Da nur wenig Strom ĂŒber eine Solarzelle produziert werden kann, sind in der Regel mehrere Solarzellenmodule erforderlich. In einer Photovoltaik Solarzelle wird Sonnenlicht nur in Gleichstrom umgewandelt. Um nutzbaren Strom in Deutschland zu erhalten, ist Wechselstrom notwendig. Dieser wird erzeugt, indem ein sogenannter Wechseltrichter installiert wird. Er ĂŒbernimmt die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom.

 

Wer ist der Erfinder der Photovoltaik?

Die Grundbasis der Photovoltaik wurde durch den Franzosen Alexandre Edmond Becquerel im Jahre 1839 entdeckt. Der damals erst 19 Jahre alte Physiker fĂŒhrte ein Experiment mit einer Batterie sowie galvanischen Elementen durch. Er ließ Licht darauf strahlen und erkannte eine elektrische Spannung, die sich daraus ergab. Allerdings fand er seinerzeit keine ErklĂ€rung fĂŒr den Vorgang.
Diese entdeckte erst der englische Elektroingenieur Willoughby Smith im Jahre 1877. Er wies nach, dass Selen als Halbleiter den photovoltaischen Effekt auslöste. Rund sechs Jahre spÀter wurde von dem Amerikaner Charles Fritts das erste Solarmodul mit Solarzellen aus Selen gebaut.

 

Was ist der Unterschied zwischen einer Solar- und einer Photovoltaikanlage?

Photovoltaikanlage
Photovoltaikanlage

Gern wird der Begriff „Solaranlage“ als Überbegriff und auch fĂŒr die Photovoltaikanlage benutzt. Aber es besteht ein grundlegender Unterschied zwischen ihnen, wenngleich beide Sonnenenergie in andere Energieformen umwandeln.

Der Unterschied bezieht sich auf das Arbeitsprinzip sowie die jeweilig gewonnene Energieform.

Bei der Photovoltaikanlage entsteht durch Sonnenstrahlung elektrische Energie, die Gleichstrom entstehen lĂ€sst. Diese Umwandlungsform von Sonnenenergie nennt sich Photovoltaik. Zudem lĂ€uft der Umwandlungsprozess ĂŒber hochreine Siliziumkristalle.

Die Solaranlage ist als thermische Solaranlage erhÀltlich. Diese nutzt einen einfacheren Umwandlungsprozess, als Photovoltaik. Bei der thermischen Solaranlage (Solarthermieanlage) wird nur die WÀrme der Sonne aufgenommen und im Anschluss als WÀrmeenergie weiterleitet. Im Gegensatz zur Photovoltaikanlage entsteht bei der thermischen Solaranlage kein Gleichstrom. Sie wird lediglich zur Bereitstellung von Warmwasser oder Raumheizungen verwendet.

Eine Alternative bieten sogenannte thermische Solarkraftwerke. Bei diesen werden Sonnenlicht und die SonnenwĂ€rme fĂŒr die Umwandlung in Gleichstrom und WĂ€rmeenergie genutzt. Es sind mit einem thermischen Solarkraftwerk wesentlich höhere Temperaturen zu erreichen, als mit einer thermischen Solaranlage.

 

 

Photovoltaik Planung

Photovoltaik Planung
Photovoltaik Planung

Die Planung von einer Photovoltaikanlage beginnt mit der EinschĂ€tzung, wie hoch der eigene Energiebedarf ist. Bei netzgekoppelten Anlagen war dies bisweilen nicht der wichtigste Faktor. Durch die Photovoltaikanlage konnte der produzierte Strom vollstĂ€ndig in das öffentliche Netz eingespeist werden. DafĂŒr wurde die EinspeisevergĂŒtung erhalten. Aber durch die gesenkten VergĂŒtungssĂ€tze sowie die gleichzeitige Erhöhung der Strompreise, wird der Blick auf solarerzeugten Eigenverbrauch wieder interessant und lĂ€sst im Idealfall viel Geld sparen.

Der geschĂ€tzte Eigenverbrauch ist zudem auch fĂŒr den zweiten Schritt der Planung erforderlich: die GrĂ¶ĂŸenbestimmung der Photovoltaikanlage. GrundsĂ€tzlich gilt hier: je grĂ¶ĂŸer beziehungsweise leistungsstĂ€rker die Photovoltaikanlage ist, desto mehr Energie kann umgewandelt werden.

Meist wird eine Photovoltaikanlage auf GebĂ€udedĂ€chern montiert. Die zu VerfĂŒgung stehende DachflĂ€che bestimmt, wie viele Solarmodule Platz finden und wie hoch die maximale Leistung sein kann. Sonnenausrichtungen, Kamine, eventuelle andere Montagen wie SatellitenschĂŒsseln, sind dabei zu berĂŒcksichtigen.

Im nĂ€chsten Planungsschritt ist der entsprechende Fachbetrieb ausfindig zu machen. Dieser sollte nochmals die ersten Schritte der eigenen Planung ĂŒberprĂŒfen, bevor die Photovoltaikanlage geliefert sowie die Montage vorgenommen und die Anlage betriebsbereit gemacht wird.

Durch die Medien wurde in der Vergangenheit bekannt, dass manche Gemeinden unter bestimmten Bedingungen, fĂŒr die Montage einer Photovoltaikanlage Baugenehmigungen verlangten. Dies ist in der Regel fĂŒr die Montage auf privaten Immobilien nicht notwendig. Wer auf Nummer sicher gehen möchte, sollte noch vor der Montage mit den Anlagendetails des Fachbetriebes an der zustĂ€ndigen Baubehörde nachfragen. So können eventuelle Probleme vermieden werden.

Sollte eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage montiert werden, ist diese im letzten Planungsschritt bei der Bundesnetzagentur sowie beim Netzbetreiber anzumelden. Netzgekoppelt bedeutet, wenn der produzierte Strom aus der Photovotaikanlage als neuer Stromlieferant an den Stromkreis eines GebÀudes angeschlossen wird. Hier wird auch von Einspeisung gesprochen.

 

Die richtigen Photovoltaik Module

Welche von insgesamt drei Photovoltaik-Modularten die richtigen sind, ist individuell zu entscheiden. Dies hĂ€ngt von den jeweiligen Gegebenheiten beziehungsweise AnsprĂŒchen, aber auch vom Budget ab.

DĂŒnnschichtsolarzellen sind aus amorphem Silizium, welches ĂŒber ein spezielles Dampfverfahren auf die Glassolarplatten oder Solarfolien aufgetragen wird. Da DĂŒnnschichtsolarzellen einfach in der Herstellung sind, liegen sie im unteren Preissegment.

Wie Tripelzellen bereits durch den Namen vermuten lassen, sind diese aus drei Schichten gefertigt. Über diese können unterschiedliche WellenlĂ€ngen umgewandelt werden. Der Vorteil bei diesen Modulen besteht darin, dass sie bei dunkleren TageslichtverhĂ€ltnissen besser funktionieren, als andere Solarzellen.

Mehr Leistung als polykristalline Solarzellen, liefern Monokristalline Zellen. Polykristalline Solarzellen sind zwar aufgrund ihres gĂŒnstigen Preis-Leistungs-VerhĂ€ltnis am meisten verbreitet, aber Verbraucher mĂŒssen hier mit einem geringerem Wirkungsgrad leben.

 

Modulpreise

Kristalline Module sind je nach Wattleistung, derzeit durchschnittlich zwischen 120 Euro und 570 Euro pro StĂŒck erhĂ€ltlich. DĂŒnnschichtsolarzellen sind zwischen 200 und 520 Euro zu kaufen.
Tripelzellen bewegen sich in einem Preissegment ab durchschnittlich 300 Euro. Hier gibt es weitere Informationen zu Photovoltaik Preisen.

Betriebskosten

BetriebskostenWenn die Photovoltaikanlage fertig montiert wurde, d. h. die Photovoltaik Module sind auf dem Dach. Der PV-Speicher arbeitet mit dem Photovoltaik Wechselrichter und die Anlage ist in Betrieb genommen, kann man mit folgenden PV-Kosten rechnen. Da wĂ€ren die Photovoltaik Versicherung, etwaige Reparaturkosten, Wartung und Reinigung und ZĂ€hlermiete. Auch die Kosten fĂŒr die steuerliche Beratung kann man hinzufĂŒgen. Hier gibt es den kompletten Überblick der anfallenden Kosten.

 

Welche Förderungen gibt es?

Zur finanziellen Förderung von Photovoltaikanlagen stechen vor allem die Speicherförderung sowie die EinspeisevergĂŒtung hervor.

Die EinspeisevergĂŒtung ist in Deutschland gesetzlich geregelt und wird ĂŒber einen Zeitraum von 20 Jahren gewĂ€hrt. Die VergĂŒtungshöhe regelt sich ĂŒber das Gesetz der erneuerbaren Energien. Mit jedem Jahr verringert sich die VergĂŒtungshöhe. Zudem hĂ€ngt die Höhe von dem jĂ€hrlichen Verbrauch ab. Bis 10 Kilowatt Peak werden derzeit knapp ĂŒber 12 Cent pro Kilowattstunde vergĂŒtet.

Bei der Speicherförderung erwartet Verbraucher mit einer Photovoltaikanlage und Batteriespeicherung ein zinsgĂŒnstiger Kredit. Dieser wird durch die KfW Bank gestellt. Die Kreditanstalt fĂŒr Wiederaufbau ist international die grĂ¶ĂŸte nationale Förderbank.
Des Weiteren ist ein Tilgungszuschuss fĂŒr einen KfW Kredit vom Bundesministerium fĂŒr Wirtschaft und Energie erhĂ€ltlich.
Dieser Kredit kann auch fĂŒr eine NachrĂŒstung genutzt werden. Die Zinsbindung betrĂ€gt 20 Jahre und der Zuschuss derzeit 13 Prozent. Ab 2018 senkt sich die Förderung fĂŒr neue AntrĂ€ge auf 10 Prozent.

 

Wirtschaftlichkeitsberechnung mit dem Photovoltaik Rechner

Ob sich eine Photovoltaikanlage fĂŒr ein GebĂ€ude beziehungsweise einen Haushalt finanziell rechnet, lĂ€sst sich leicht ĂŒber einen Photovoltaik Rechner erfahren. Je nach dem, wie umfangreich dieser funktioniert, werden kleinste Details wie unter anderem die Dachneigung, in die Berechnung integriert. Auf diese Weise kann so genau wie möglich, die tatsĂ€chliche Wirtschaftlichkeit der geplanten Photovoltaikanlage ermittelt werden.

 

Photovoltaik und Umwelt

In der Herstellung von einem Kilogramm reinem Silizium, werden rund 19 Kilogramm Nebenstoffe erzeugt, die zum Teil die Umwelt belasten.

Die Energie, welche fĂŒr die Herstellung einer Photovoltaikanlage benötigt wird, ist in circa zwei Jahren durch die Solarzellen wiederzugewinnen. In Anbetracht der Lebensdauer einer Anlage von mindestens 10-20 Jahren und recyclebare beziehungsweise wiederverwendbare Teile von Altanlagen, wird die Umwelt geschont.

Oftmals werden DĂŒnnschichtsolarzellen mit Stickstofftrifluorid und Schwefelhexafluorid gereinigt, welche das Klima schĂ€digen können.

Durch den Betrieb einer Photovoltaikanlage wird derzeit noch CO2 freigesetzt, wenngleich die Werte in den vergangenen Jahren immer niedriger wurden. 2015 ergaben Studienuntersuchungen einen Mittelwert von 29.2 Gramm pro Kilowattstunde.

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