Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage? Der große Ratgeber zu Funktion, Bauteilen und Wirtschaftlichkeit von PV
Photovoltaik ist voll im Trend. Allein in Niederösterreich wurden im Jahr 2023 fast 44.000 private PV-Anlagen ans Netz genommen. Auch Großprojekte auf Krankenhäusern oder ehemaligen Kohlekraftwerken zeigen, dass die Technologie die Zukunft der Energieversorgung prägt (0:09). Doch viele Hausbesitzer fragen sich vor dem Kauf: Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage? Erfahren Sie in diesem Artikel alles über die technischen Grundlagen, die verschiedenen Systemarten und wie Sie Ihre Stromrechnung effektiv senken können.
Die 3 Schritte der Stromerzeugung: Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage genau?
Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Dieser physikalische Vorgang lässt sich im Wesentlichen in drei einfachen Schritten erklären:
Licht absorbieren und Strom erzeugen: Zuerst absorbiert eine Solarzelle das Sonnenlicht. Durch den sogenannten fotovoltaischen Effekt bringen die Halbleitermaterialien (wie Silizium) das Licht dazu, zu Strom zu werden.
Strom umwandeln: Im zweiten Schritt wird der erzeugte Gleichstrom durch ein zentrales Bauteil – den Wechselrichter – in Wechselstrom umgewandelt. Dies ist die Form von Strom, die wir im modernen Haushalt nutzen.
Strom nutzen oder einspeisen: Schließlich kann der erzeugte Wechselstrom direkt im eigenen Haushalt verbraucht, in einer Energiegemeinschaft genutzt oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Bei der Netzeinspeisung fließt die Energie in das nächste Umspannwerk, damit andere Verbraucher sie nutzen können.
Die wichtigsten Bauteile und Arten von Solaranlagen
Eine klassische PV-Anlage besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptkomponenten: den Solarzellen und dem Wechselrichter. Bei der Auswahl der Module gibt es Unterschiede in der Haltbarkeit. Grundsätzlich hat eine Solaranlage eine Lebensdauer von 25 bis 35 Jahren. Die Lebensdauer von modernen Glas-Glas-Modulen ist im Vergleich zu klassischen Glas-Folien-Modulen jedoch länger, da die zusätzliche Glasschicht besser vor Verwitterung schützt und für mehr Stabilität sorgt.
Je nach technischem Aufbau unterscheidet man drei Arten von PV-Anlagen:
Netzgekoppelte Anlagen: Sie leiten die Energie, die nicht gleich vor Ort verbraucht wird, direkt in das öffentliche Stromnetz weiter.
Inselanlagen: Diese Systeme werden völlig unabhängig vom Stromnetz betrieben und eignen sich für abgelegene Orte.
PV-Anlagen mit Speichersystemen: Sie fangen überschüssige Energie ab, um sie später flexibel im Haushalt zu nutzen. Hierzu zählen klassische Batteriespeicher oder auch Warmwasserspeicher.
Kosten, Amortisation und der Faktor Eigenverbrauch
Ob sich eine PV-Anlage wirtschaftlich lohnt, hängt von verschiedenen Faktoren wie der Bauart, der Größe und der Gesamtleistung ab. Die reine Anschaffung für Solarzellen ist in den vergangenen Jahren gesunken. Wichtig ist jedoch, auch die Kosten für die Installation, die Inbetriebnahme und die spätere Wartung einzukalkulieren. Dank diverser staatlicher Subventionen und Steuergutschriften führen Solaranlagen über die Jahre zu erheblichen Kosteneinsparungen und amortisieren sich vollständig.
Dabei gilt der fundamentale Grundsatz: Je mehr Eigenverbrauch, desto besser! Der Grund dafür ist logisch: Der meiste Strom wird tagsüber bei starker Sonneneinstrahlung erzeugt, wenn viele Menschen nicht zu Hause sind. Den größten Energiebedarf hat ein durchschnittlicher Haushalt dagegen meistens am Abend. Wenn Sie den tagsüber erzeugten Strom in einem Batteriespeicher sichern und abends abrufen, steigern Sie Ihren Eigenverbrauch deutlich und entlasten Ihre Stromrechnung massiv.