Wie funktioniert Photovoltaik? 5 Fragen und Antworten zu PV-Anlagen

Das Thema erneuerbare Energien und Klimaschutz spielt für viele Hausbesitzer – und solche, die es werden wollen – eine immer größere Rolle. Habt ihr euch auch schon einmal gefragt, ob es nicht sinnvoll wäre, Solarenergie zu nutzen? Aber was hat es überhaupt mit Photovoltaik auf sich? Wie funktioniert Photovoltaik beziehungsweise eine Photovoltaik-Anlage eigentlich? Wofür brauche ich Photovoltaik und was unterscheidet Photovoltaik- von Solarthermieanlagen?

Wir haben die fünf wichtigsten Fragen und Antworten zum Thema Photovoltaik und Technik für euch zusammengestellt.

1. Woher kommt der Begriff "Photovoltaik" eigentlich?

Das Wort setzt sich aus den beiden Begriffen "Photo" und "Voltaik" zusammen und steht dafür, dass Photovoltaikanlagen Licht in elektrischen Strom umwandeln. Das Wort "Photo" bedeutet im Griechischen "Licht", während "Voltaik" aus dem Begriff "Volt" – der Maßeinheit für elektrische Spannung – abgeleitet ist. Und dieser geht wiederum auf den italienischen Erfinder und Physiker Allessandro Volta zurück, der als einer der Väter der Elektrizitätslehre gilt. Oft wird für den Begriff Photovoltaik auch das Kürzel PV oder die Schreibweise mit F statt Ph verwendet – also Fotovoltaik.

2. Wie funktioniert Photovoltaik beziehungsweise eine Photovoltaikanlage?

Das Herzstück einer Photovoltaikanlage bilden die Solarzellen. Allerdings liefert eine einzelne Solarzelle nur eine geringe elektrische Leistung. Deshalb sind Solarzellen üblicherweise in Serie oder parallel innerhalb eines größeren Moduls zusammengeschaltet.

Innerhalb der Solarzellen wiederum wird elektrische Spannung erzeugt, sobald Sonnenlicht auf die Oberfläche trifft. Möglich wird dies dadurch, dass Solarzellen aus Halbleitermaterial wie zum Beispiel Silizium bestehen. Verbreitet sind aber auch Dünnschichtmodule, bei denen die Halbleiter aus Kupfer und Indium bestehen. Beim so erzeugten Strom handelt es sich allerdings um Gleichstrom – und den könnt ihr in dieser Form noch nicht nutzen.

Je nachdem, ob die Photovoltaikanlage über einen Stromspeicher verfügt oder nicht, gelangt der Strom zunächst dorthin und erst dann in den Wechselrichter (siehe Punkt 3). Dahinter geschaltet ist der Stromzähler. Von hier aus gelangt der Strom entweder ins Haus oder er wird – falls er gerade nicht benötigt wird – über einen weiteren Zähler ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

3. Wofür benötigt man bei einer PV-Anlage einen Wechselrichter?

Um den über die Solarzellen erzeugten Gleichstrom nutzen zu können, muss er zunächst in Wechselstrom umgewandelt werden. Nur so könnt ihr eure Haushaltsgeräte mit Sonnenenergie betreiben und nur so kann der nicht benötigte Strom überhaupt ins öffentliche Stromnetz gelangen. Daher ist in jeder Photovoltaikanlage ein Wechselrichter zwischen den Solarzellen und dem Stromzähler verbaut. Ohne ihn würde eine Photovoltaikanlage nicht funktionieren.

4. Solar oder Photovoltaik? Das sind die Unterschiede

Wie funktioniert Photovoltaik? Wer sich mit dem Thema bisher nicht befasst hat, bringt die Begriffe Photovoltaikanlage und Solaranlage schnell mal durcheinander, denn optisch sind sie von Laien nicht unbedingt zu unterscheiden. Schnell wird der Begriff "Solaranlage" auch mal als Oberbegriff für eine Anlage mit Solarzellen oder Sonnenkollektoren auf dem Dach verwendet. Hier die Definitionen zum Thema Nutzung von Sonnenenergie auf einem Blick:

Solarthermie

Solarthermie ist der Oberbegriff für die Technologie, mit Hilfe von Sonnenenergie Wärme zu erzeugen. Solaranlagen werden daher auch als solarthermische Anlagen bezeichnet.

Solarkollektor

Zentraler Bestandteil solarthermischer Anlagen sind die Solarkollektoren, die auch als Sonnenkollektoren bezeichnet werden. Sie fangen wie Solarmodule beziehungsweise Solarzellen mit ihrer großen Fläche das Sonnenlicht ein, erzeugen aber keinen Strom, sondern Wärme.

Solaranlage

Eine Solaranlage erzeugt Wärme über Sonnenkollektoren. Sie dient zum Heizen (beziehungsweise zur Erwärmung des Heizwassers) und zur Warmwasserbereitung. Der Begriff wird aber auch als Oberbegriff für sämtliche technische Anlagen zur Umwandlung von Sonnenenergie in eine andere Energieform benutzt.

Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom über Solarzellen. Sie dient zur Stromversorgung des Haushalts – unter anderem auch für Wärmepumpen. Nicht benötigter Strom kann wahlweise gespeichert oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

5. Solarertrag errechnen: Wie berechnet man die Leistung der PV-Anlage richtig?

Photovoltaikanlagen funktionieren wie oben beschrieben alle nach dem gleichen Prinzip. Trotzdem haben sie unterschiedliche Leistungen. Um die Leistung von Photovoltaikanlagen miteinander zu vergleichen, wird diese in kWp angegeben. Das Kürzel steht für "Kilowatt peak". So wird die Leistung bezeichnet, die eine Photovoltaikanlage unter Normbedingungen erreicht. Daher ist auch von Nennleistung die Rede. Sie kann je nach Standort höher oder niedriger als die tatsächliche Leistung ausfallen, ermöglicht aber einen Vergleich verschiedener Anlagen.

Damit ihr euren Strombedarf über die Photovoltaikanlage auch ausreichend deckt, könnt ihr folgende Faustregeln anwenden:

• pro kWp werden rund 1.000 Kilowattstunden Strom erzeugt
• pro kWp Leistung solltet ihr sieben bis zehn Quadratmeter an Modulfläche einkalkulieren

Allerdings sind das auch bei einer einwandfrei funktionierenden Photovoltaikanlage nur Richtwerte. Der Standort der Anlage und eine eventuelle Verschattung, aber auch euer Stromverbrauch und der gewünschte Autarkiegrad sind noch wichtige Einflussgrößen. Diese Faktoren könnt ihr zum Beispiel beim PV-Ertragsrechner von solarserver.de berücksichtigen. Mehr dazu lest ihr auch in unserem Artikel: Photovoltaikanlage: So berechnet ihr die optimale Größe.

Welche Finanzierungen es gibt und welche sich für euch lohnen, erfahrt ihr in unserem Artikel "Photovoltaik-Finanzierung: Lohnt sich ein Solarkredit?".

Hier könnt ihr mehr zu den Vorteilen und Nachteilen von Solarenergie lesen.

Lest auch: Solarpflicht in Deutschland: Was gilt in welchem Bundesland?

Informiert euch über die aktuellen Zuschüssen in unserem aktuellen Artikel: Photovoltaik Förderung 2024: Zuschüsse und Tipps