Photovoltaik: Umweltfreundlicher Strom durch Sonnenenergie

Photovoltaik ist ein Bereich der Solartechnik. Photovoltaik-Anlagen wandeln die Lichtenergie der Sonne mittels Solarzellen in elektrische Energie um. Im privaten Bereich werden Solarzellen häufig auf der Sonne zugewandten Dachflächen montiert.

Sonnenenergie kann auf zwei Arten genutzt werden: Zur Erzeugung von Wärme (Solarthermie) oder zur Erzeugung von Strom (Photovoltaik). Die Umwandlung geschieht mittels Solarzellen. Es werden keine fossilen Rohstoffe verbraucht und es entsteht kein Kohlendioxid wie bei der Verbrennung von Öl, Gas oder Kohle. Damit spart man nicht nur Kosten für die Rohstoffe, sondern schont auch die Umwelt.

Funktionsweise und Aufbau einer Photovoltaik-Anlage

Grundmodule jeder Photovoltaik-Anlage sind Solarzellen, die für die Stromproduktion zu Solarmodulen in unterschiedlicher Form und Größe zusammengeschlossen werden. Verantwortlich für die Stromproduktion ist das Auftreffen von Sonnenlicht auf die Siliziumschicht der Zellen. Der mehrschichtige Aufbau der Solarzellen wiederum nutzt den sogenannten photoelektrischen Effekt zur Umwandlung der Sonnenenergie in Gleichstrom. Ein Wechselrichter sorgt für die Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom, da der Strom im Normalfall ins öffentliche Wechselspannungs-Stromnetz eingespeist wird. Alle diese Komponenten, zusammen mit den notwendigen Stromleitungen und Montagebauteilen, werden als Photovoltaik-Anlage bezeichnet.

Nutzungspotenzial und Entwicklung von Photovoltaik

Das Interesse an Solaranlagen wächst. Zum einen, weil die Stromerzeugung mit einer Photovoltaik-Anlage unabhängig vom Stromnetz möglich ist, zum anderen, weil die Solarenergie eine regenerative Energiequelle und somit quasi ist. Neben der Montage von Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach kommen mit der fortschreitenden Entwicklung der Solartechnik immer mehr Anlagen auf den Markt, die sich als Teil des Gestaltungskonzepts in die Gebäudehülle integrieren lassen. Freiflächenanlagen hingegen sind Systeme, die ebenerdig auf einer freien Fläche aufgestellt werden und damit optimal auf die Sonne ausgerichtet werden können. Hierbei handelt es sich meist um gewerbliche Großanlagen. Noch mehr Leistung erzeugen nachgeführte Anlagen, die mittels sogenannter Tracker-Systeme dem Stand der Sonne folgen. Weltweit sind zahlreiche derartige Solarparks im Entstehen.

Refinanzierung und Ertragsoptimierung von Photovoltaik-Anlagen

Sowohl im privaten Bereich als auch in gewerblichen und landwirtschaftlichen Betrieben werden vermehrt freie Dachflächen, teilweise aber auch Fassaden, genutzt, um durch die Montage von Photovoltaik-Anlagen Strom zu erzeugen. Damit sich die Baukosten für die Anlage lohnen, sind ein guter Energieertrag und damit eine möglichst zügige Amortisierung der Investitionskosten eine wesentliche Voraussetzung.

In Deutschland ist die Einspeisung des erzeugten Stromes in das öffentliche Stromnetz das übliche Verfahren, für das der Betreiber der Anlage eine Einspeisevergütung, also Geld vom Staat pro erzeugter Kilowattstunde Strom erhält. Ob eine Anlage profitabel wirtschaftet, ist vor allem von den Bedingungen vor Ort abhängig. Hierzu zählen eine möglichst optimale Ausrichtung der Solarmodule zur Sonne und eine ausreichende Größe der zur Verfügung stehenden Fläche. Zudem sollten die Anlage möglichst nicht von anderen Gebäuden oder Bäumen verschattet werden.

Die Photovoltaik-Anlage auf dem eigenen Hausdach

Trotz sinkender Einspeisevergütung bleibt die Investition in eine Photovoltaik-Anlage auch für Privatpersonen attraktiv, da die Preise für Solarmodule durch die steigende Produktion immer weiter sinken. Zur Montage der eigenen Photovoltaik-Anlage auf dem Dach stehen zwei Bauarten zur Auswahl: Das Indach-System, bei dem die Solarmodule anstelle der Dachziegel als Dachhaut dienen, und das verbreitetere Aufdach-System, das über ein Montagegestell auf dem Dach befestigt wird. Während ein Indach-System die Optik weniger stört, hat die Aufdachmontage unter anderem den Vorteil, dass die Anlage ausreichend hinterlüftet wird, was eine Überhitzung der Module verhindert. Zudem sind Systeme, die auf dem Dach montiert werden, kostengünstiger und lassen sich auch nachträglich relativ unkompliziert realisieren.

Gerade bei der Installation einer Anlage auf einem bestehenden Dach ist allerdings die Dachstatik und damit die Tragfähigkeit der Dachfläche zu berücksichtigen. Zahlreiche Fachfirmen haben sich mittlerweile auf den Bau von Photovoltaik-Anlagen spezialisiert und bieten sowohl umfangreiche Beratung als auch die Ausführung der Montagearbeiten an.

Photovoltaik oder Solarthermie

Photovoltaik wird also zur Stromerzeugung genutzt, Solarthermie dagegen zur Erzeugung von Wärme. Wer Sonnenenergie nicht zur Stromerzeugung, sondern zum Heizen nutzen will, sollte eine solarthermische Anlage nutzen. Diese kann nicht nur zur Warmwasseraufbereitung dienen, sondern auch zur Unterstützung der Heizung dienen und damit den Öl- oder Gasverbrauch senken.