eGIGO » Photovoltaik » Photovoltaik Leistung

Photovoltaik Leistung

An einer Photovoltaikanlage, auch PV-Anlage oder Solargenerator genannt, kommt man als kostenbewusster Haus- oder Gartenbesitzer kaum mehr vorbei.

Sind doch in der Solartechnologie in den letzten Jahren wesentliche Fortschritte erzielt worden, wodurch bei entsprechend ausgestatteten PV-Anlagen bereits Amortisationszeiträume von unter 10 Jahren realisierbar sind.

Der Weg bis zur Installation und Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage ist allerdings komplex und erfordert eine umfassende Planung. In diesem Fachbeitrag erfahren Sie alles Wissenswerte über Solargeneratoren, einschließlich der Anforderungen, die an derartige Systeme zu stellen sind.

Was versteht man unter einer Photovoltaikanlage?

In einer Photovoltaikanlage werden die einfallenden Sonnenstrahlen mittels Solarzellen in elektrischen Strom umgewandelt. Diese direkte Transformation von Energie ist dem Bereich Solarenergie zuzuordnen und wird als Photovoltaik bezeichnet.

Davon abzugrenzen ist die ebenfalls der Solarenergie zugehörige Solarthermie (z.B. solarthermische Kraftwerke), deren energetischer Output nicht direkt, sondern über die Zwischenschritte Wärmeenergie und mechanische Energie erfolgt. Kernstück einer PV-Anlage sind sogenannte Solarmodule, in denen Solarzellen aus Sonnenenergie Elektrizität erzeugen.

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Photovoltaikanlagen erzeugen aus Sonnenlicht elektrische Energie, indem sie die auf integrierte Solarzellen treffenden Sonnenstrahlen in Gleichstrom umwandeln. Da sowohl Hausnetze als auch öffentliche Versorgungsnetze mit Wechselstrom gespeist werden, muss der Gleichstrom durch einen sogenannten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden.

Die gewonnene solare Energie kann nun im eigenen Haushalt genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Durch einen optional installierbaren Stromspeicher kann der Solarstrom aber auch solange zwischengespeichert werden, bis er benötigt wird. Ein ebenfalls optional zu implementierendes Energiemanagement-System sorgt zusätzlich dafür, dass Spitzen-Verbrauchszeiten – etwa abends – automatisiert durch billigen Solarstrom abgedeckt werden.

Wissenswert: Die Module

Das Herz einer PV Anlage besteht aus Photovoltaik-Modulen, die aneinander gekoppelte Solarzellen enthalten. Je leistungsstärker diese sind, desto höher stellt sich der Energieertrag. Hinsichtlich der Bauart unterscheidet man Dünnschichtzellen (Folienzellen) mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 12%, polykristalline Zellen mit 15 – 20 % Wirkungsgrad sowie monokristalline Zellen mit 20 – 22 % Energieeffizienz.

Module mit polykristallinen Zellen sind an ihrer bläulich wirkenden Oberfläche zu erkennen, sie sind preislich günstiger als schwarz gefärbte, monokristalline Solarzellen, verfügen allerdings über einen geringeren Wirkungsgrad. Wird eine Montage der PV- Anlage auf dem Dach angestrebt, ist eine stabile Unterkonstruktion erforderlich, die Wind und Wetter standhält und mit dem Gewicht der Solarmodule kein Problem hat.

Schlussendlich sorgen eine wetterfeste Verkabelung sowie eine witterungsgeschützte Anschlusselektrik für den Transfer des gewonnenen Stromes zum Wechselrichter und von dort aus ins hausinterne Stromnetz oder in den Stromspeicher.

Was sollte eine Photovoltaikanlage leisten?

Photovoltaik Leistung
Photovoltaikanlage Leistung ©Alessandro Terranova – stock.adobe.com

Zu den erforderlichen Rahmenbedingungen einer PV-Anlage zählt eine großzügig dimensionierte Dachfläche. Ist diese zu gering (als Minimum für ein Einfamilienhaus gelten 40 m²), kann die Anlage nicht ausreichend dimensioniert werden, vor allem in ungünstiger geographischer Lage ist in diesem Fall eine zufriedenstellende Stromversorgung rund um die Uhr nicht sichergestellt.

Hier kann die Leistungsfähigkeit der Solarmodule entscheidend sein, denn je höher der Wirkungsgrad (Anteil der Sonnenstrahlung, die in elektrische Energie umgewandelt wird) der Module, desto höher ist der Stromertrag pro m².

Zu beachten ist jedoch, dass bei zunehmender Temperatur der Wirkungsgrad der Solarmodule abnimmt, auch müssen die Solarzellen diesen Ertrag auch nach vielen Jahren noch zuverlässig liefern, auf eine diesbezügliche Herstellergarantie sollte daher Wert gelegt werden.

Um nun Module verschiedener Hersteller vergleichen zu können, wurden Standards, sogenannte STC, definiert (STC = engl. Standard Test Conditions). Der unter STC ermittelte Solarertrag wird mit der Einheit Wp (Watt Peak) gekennzeichnet. Ein Watt Peak entspricht der höchstmöglichen Leistung der Anlage (Nennleistung) unter Normbedingungen.

Die Gesamt-Nennleistung einer PV-Anlage ergibt sich nun aus der Anzahl der eingesetzten Module, multipliziert mit der Leistung je Modul.

Rechnet sich eine Photovoltaik-Anlage?

Wirtschaftlich gesehen lohnt sich eine PV-Anlage dann, wenn die Anschaffungskosten in einem vertretbaren Zeitraum amortisiert werden können. In nachstehendem Rechenbeispiel gehen wir von durchschnittlichen Monokristallin-Modulen aus, die für 5 kWp etwa 50m² Fläche benötigen, mit 4 kWp (40m² Fläche) kann der Energiebedarf eines Einfamilienhauses bereits gedeckt werden.

In unserem Beispielfall nehmen wir einen Strompreis von 29 Cent / kWh an. Laut einer aktuellen Studie liegen die Kosten für die Erzeugung einer kWh Solarstrom bei PV-Kleinanlagen aufgrund von Unterschieden in der Lichteinstrahlung, beim Einstrahlungswinkel sowie beim Lichtspektrum zwischen 7,23 Cent im Süden Deutschlands sowie 11,54 Cent im weniger sonnendurchfluteten Norden.

Betreffend der Investitionskosten für Klein-Solargeneratoren (4-5 kWp) gehen wir von 1.500 Euro pro kWp aus. Somit steht eine durchschnittliche Klein-Anlage für ein Einfamilienhaus (4 Personen-Haushalt) mit ca. 6.000 Euro (4 kWp), eine mittlere Anlage (6 kWp) mit 9.000 Euro und schließlich die Anschaffung einer großen Anlage (10 kWp) mit 15.000 Euro zu Buche.

Stellen wir nun den Anschaffungskosten der PV-Anlage die Ersparnis bei den Stromkosten gegenüber (Durchschnittsverbrauch eines 4 Personen-Haushalts: 4000 kWh/Jahr à 29 Cent = 1.160 Euro/Jahr Stromkosten), amortisiert sich die Investition einer mittleren Anlage innerhalb von durchschnittlich zehn Jahren. Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage beträgt jedoch mindestens 20 Jahre, bei gewissenhafter Wartung ist auch eine 30-jährige Nutzungsdauer durchaus realistisch.

Fachfirmen für Ihre Solaranlage aus Ihrer Region.

Wir finden die passende Fachfirma für Sie!

Jetzt Fachfirmen für Ihre Solaranlage finden!