Photovoltaik
Funktionsweise
Unter Photovoltaik (PV) versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Die Energieumwandlung erfolgt mithilfe von Solarzellen, die in einer PV-Anlage zu sogenannten Solarmodulen verbunden werden. Eine Solarzelle besteht aus Siliziumschichten, die unterschiedliche elektrische Eigenschaften besitzen. An den Grenzflächen der Schichten bildet sich ein elektrisches Feld, das die bei Lichteinstrahlung entstehenden freien Ladungsträger trennt. Dadurch baut sich zwischen den Metallkontakten der Zelle eine elektrische Spannung auf, sodass bei Anschluss eines Verbrauchers Strom fließt. Zu einer PV-Anlage gehören die Solarmodule, ein Wechselrichter (wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um), ein Stromzähler/Smart Meter sowie diverse Sicherheitseinrichtungen (Überspannungsschutz, usw.).
Montage
Aufdach-Anlagen
Unterschiedliche Befestigungssysteme ermöglichen eine Montage sowohl auf geneigten Dachflächen als auch auf Flachdächern
Fassadenintegrierte Anlagen
Können als optisches Gestaltungselement eingesetzt werden, durch die suboptimale Neigungssituation ergeben sich aber etwa um 30% reduzierte Erträge im Vergleich zu optimal ausgerichteten Anlagen.
Freiflächen-Anlagen
Sind auf einer freien Fläche (z.B. Wiese) aufgestellt, können dadurch auch der Sonne nachgeführt werden (Mehrerträge sind gegen Zusatzkosten abzuwägen).
Investitionskosten
Bei der Anschaffung von Photovoltaikanlagen mit Gesamtkosten von ca. € 2.000 pro kWp installierter Leistung gerechnet werden.
Energiekosten
Die Energieproduktion erfolgt durch die Umwandlung von Sonnenenergie, welche kostenlos zur Verfügung stellt. Jährliche Kosten des laufenden Betriebes belaufen sich auf etwa 0,5% bis 2% der Investitionskosten.
Ausrichtung
Entscheidende Faktoren für die Aufstellung der Photovoltaikanlage, welche den Ertrag und die Effizienz maßgeblich beeinflussen, sind die Ausrichtung (vorzugsweise Süd bzw. Ost/West), der Neigungswinkel sowie eine mögliche Verschattung der Module. Ein maximaler Ertrag ist erzielbar bei einer Neigung von 30° und Ausrichtung nach Süden. Hohe Erträge sind aber prinzipiell möglich bei Neigungen zwischen 0° und 50°. Eine Abweichung von bis zu 45° von südlicher Ausrichtung vermindert den Energieertrag auch lediglich um 5-10%.
Platzbedarf
Für den Verbrauch eines Durchschnittshaushalts reichen Anlagen mit einer Leistung von 3 kWp bis 5 kWp. Für 1 kWp werden etwa 7 m² Dachfläche benötigt – es kann also mit einem Platzbedarf von 20 bis 35 m² gerechnet werden.
Eigenbedarfsdeckung
Die PV-Stromproduktion richtet sich naturgemäß nach der Einstrahlung, d.h. es gibt eine starke saisonale Schwankung der Produktion, keine Produktion in der Nacht und den typischen Tageslastgang mit Spitzenproduktion (je nach Ausrichtung) zu den Mittagsstunden. Ein typischer Produktionslastgang deckt sich also unter Umständen nur recht eingeschränkt mit dem Strombedarf, was zu einer geringen Deckung des Eigenbedarfs führt. Durch diverse Maßnahmen (Zeit-Programmierung elektrischer Verbraucher, Smart-Home-Integration, Batteriespeicher, Nutzerverhalten, usw.) kann versucht werden den Eigenverbrauch zu erhöhen.