Wie funktioniert eine PV-Anlage?

PV-Anlagen sind eine tolle Möglichkeit, Energie aus der Sonne zu gewinnen und Ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern.

Um zu verstehen, wie sie funktionieren, frischen wir die Grundlagen noch einmal kurz auf. „PV“ ist die Abkürzung für „Photovoltaik“. Ein PV-Solarsystem ist ein Stromsystem, das Sonnenlicht mit Hilfe des photovoltaischen Effekts in Strom umwandelt.

Was sind die Grundprinzipien einer PV-Anlage und wie funktioniert sie?

PV-Solarmodule verwenden Zellen, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Wenn die Sonne auf die Zelle trifft, erzeugt sie ein elektrisches Feld in den Schichten, wodurch Strom fließt. Je stärker das Licht, desto stärker der Stromfluss.

Jedes einzelne Paneel erzeugt nur eine relativ geringe Energiemenge, aber wenn sie mit anderen Paneelen verbunden sind, erzeugen sie höhere Energiemengen.

Was sind die Komponenten?

Eine PV-Anlage besteht aus zwei oder mehr Solarmodulen in Kombination mit einem Wechselrichter und anderem elektrischen und mechanischen Zubehör.

• Photovoltaische Module
• Trägerstrukturen der Module
• Wechselrichter
• Elektrische Kabel

Zur Info: PV-Solarsysteme variieren stark in ihrer Größe, von Aufdachanlagen und tragbaren Systemen bis hin zu riesigen Energieerzeugungsanlagen.

Eine PV-Anlage kann auf unterschiedliche Weise betrieben werden.

• Sie können eigenständig als netzunabhängige Anlagen betrieben werden. Eine netzunabhängige Solaranlage für Wohngebäude ist dabei vollständig vom herkömmlichen Stromnetz getrennt.
• Sie können aber auch als netzgekoppelte Anlagen an das Versorgungsnetz angeschlossen werden. Netzgekoppelte Solaranlagen gelten weltweit als die am meisten verbreitete Art von Solaranlagen für Wohngebäude.

Wenn Sie mehr über die verschiedenen Arten von PV-Solaranlagen erfahren möchten, lesen Sie unseren Artikel „Solaranlage für Zuhause: Lösungen zum Speichern von Solarstrom“.

Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC)

Um zu verstehen, wie PV-Anlagen funktionieren, frischen wir noch einmal schnell unser Wissen über Gleichstrom und Wechselstrom auf und wie diese von der Anlage erzeugt werden.

Solarmodule erzeugen Gleichstrom (DC), der durchgängig in eine Richtung fließt. In Haushalten und anderen Gebäuden wird jedoch Wechselstrom (AC) verwendet, um die Effizienz zu erhöhen und die Verluste bei der Übertragung zu verringern, bei der sich der Stromfluss regelmäßig umkehrt.  Deshalb wird ein Wechselrichter benötigt, um die von den Solarmodulen abgegebene Energie in eine nutzbare Wechselstromform umzuwandeln, damit Sie diese zu Hause oder am Arbeitsplatz nutzen können.

Jedes Gebäude, das an das Stromnetz angeschlossen ist, verfügt über einen Stromzähler, mit dem Ihr Energieversorger den Strom misst und an Ihr Haus liefert. Wenn Sie Solarmodule auf Ihrem Dach installieren, werden diese an den Stromzähler Ihres Hauses angeschlossen. Die Produktion Ihrer Solaranlage kann über diesen Zähler abgerufen und gemessen werden.

Wenn Ihre Solaranlage mehr Strom produziert als Sie verbrauchen, speist sie den überschüssigen Strom in das Stromnetz ein.

Wenn Sie mehr über Solarbatterien wissen möchten, finden Sie bei uns die richtigen Informationen. Wenn Sie wissen möchten, was mit der überschüssigen Energie geschieht, lesen Sie unseren Artikel „Solarstrom speichern: Was Sie über Solarbatterien wissen müssen“.

Wie funktioniert eine Solaranlage: In 6 Schritten erklärt

Wie bereits erwähnt, absorbieren die PV-Zellen auf den Solarmodulen das Sonnenlicht und wandeln die Sonnenenergie in Strom um.  Ein Modul entsteht durch die Aneinanderreihung dieser Zellen, die aus einem Halbleiter bestehen, der Energie überträgt, z. B. Silizium.

1. Der Halbleiter in den Solarmodulen absorbiert das Sonnenlicht.
2. Das Sonnenlicht setzt Elektronen aus ihrem Platz im Halbleiter frei.
3. Die freigesetzten Elektronen, die jeweils eine negative Ladung tragen, fließen durch die Zelle in Richtung der vorderen Oberfläche.
4. Dadurch entsteht ein Ladungsungleichgewicht zwischen der Vorderseite und der Rückseite der Zelle.
5. Durch dieses Ungleichgewicht entsteht ein Spannungspotenzial, das dem Minus- und Pluspol einer Batterie entspricht.
6. Der Strom wird auf Drähten gesammelt. Er kann sofort genutzt oder in einer Solarbatterie gespeichert werden.

Zur Info: Solarzellen können auch an bewölkten Tagen Strom erzeugen, allerdings nicht so viel wie an sonnigen Tagen. Das beschreiben wir auch in unserem Artikel „Solar auf dem Dach: 10 Solar Mythen und Fakten“.

Eine PV-Anlage bringt viele Vorteile mit sich. Einer davon ist, dass Sie die Anlage morgens nicht einschalten und abends nicht ausschalten müssen. Das System macht das automatisch.

Sie müssen auch nicht zwischen Solarstrom und Netzstrom umschalten, da Ihr Solarsystem anhand des Energieverbrauchs in Ihrem Haus selbst bestimmen kann, wann dies erforderlich ist. Ein Solarsystem ist zudem sehr wartungsarm.

Wir fassen noch einmal kurz zusammen: Die Photovoltaikzellen im Panel absorbieren das Sonnenlicht und wandeln die Sonnenenergie in Gleichstrom um. Ein Wechselrichter wandelt dann den Gleichstrom in Wechselstrom um, um die Effizienz zu erhöhen und die Verluste bei der Übertragung zu verringern.

Eine PV-Anlage bietet viele Vorteile. Von der Möglichkeit, überschüssige Energie in einer Batterie zu speichern und ins Netz zurückzuspeisen, bis hin zum automatisierten Ein- und Ausschaltvorgang. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Artikel „Solaranlage für Zuhause: Lösungen zum Speichern von Solarstrom“.

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