Der Run auf PV-Anlagen hält an
Die Energieversorgung der Zukunft basiert auf natürlichen regenerativen Energiequellen wie Sonne, Wind, Wasserkraft und Erdwärme. Anders als bei der Windenergie können Verbraucher in puncto Solarenergie ihre Energieversorgung in die eigene Hand nehmen und zu Prosumern aufsteigen – ein Kofferwort aus Konsument und Produzent. Die Möglichkeit wird nicht zuletzt aufgrund explodierender Strompreise von Eigentümern dankbar aufgegriffen. Allein in den zehn Monaten von März 2023 bis Januar 2024 stieg die Anzahl an Photovoltaikanlagen in Deutschland von 2,6 Millionen auf 3,7 Millionen.
Kosten und Ertrag
Der Trend ist auch deshalb beeindruckend, weil die Installation von PV-Anlagen auf den Dächern aufwendig und teuer ist. So erfordert die Installation einer PV-Anlage eine anspruchsvolle Montage auf dem Dach mit zahlreichen Zwischenschritten, die allerdings ein Fachbetrieb übernimmt. Die Photovoltaik-Kosten belaufen sich je nach Größe und Bautyp auf etwa 8.000 bis 16.000 Euro.
Experten gehen beim Ertrag einer PV-Anlage allerdings von rund 10.000 kWh Solarstrom aus und rechnen mit einer Amortisation der Investition in einem Zeitraum zwischen 10 und 15 Jahren. Was Eigentümer ebenfalls freuen dürfte: Die Aufstellung einer Photovoltaikanlage ist grundsätzlich förderfähig und führt zu einer beträchtlichen Wertsteigerung der Immobilie.
Funktionsweise einer PV-Anlage
Generell basieren Photovoltaikanlagen auf dem photovoltaischen Effekt, dass Lichteinfall eine Potenzialdifferenz zwischen zwei Elektronen verursachen kann, sodass auf diese Weise elektrischer Strom generiert wird. Das Prinzip kann nur bei Halbleitern verwirklicht werden, wobei es sich um Materialien handelt, deren Leitfähigkeit zwischen einem Leiter und einem Isolator liegt.
In diesem Zustand können Halbleiter Photonen absorbieren und geladene Teilchen erzeugen. Das ist der Grund dafür, dass die auf dem Dach angebrachten Solarmodule aus Halbleitermaterialien wie Silizium, Galliumarsenid oder Cadmiumtellurid bestehen.
Ein Wechselrichter überführt den gewonnenen Gleichstrom in haushaltsüblichen Wechselstrom. Integriert ist in diesem Bauteil ein Laderegler (MPP-Tracker), der den optimalen Lastwiderstand für die richtige Spannung und Stromstärke reguliert und gewährleistet, dass die PV-Anlage die bestmögliche Leistung erreicht und die Batterien effizient geladen werden.
Aufgrund des enormen Energiedurchflusses reicht ein Haushaltsstecker für den Anschluss nicht aus. Benötigt wird hingegen ein Wielandstecker, der als Standard für die Stromversorgung in industrieller Anwendung bekannt ist und die nötige Sicherheit bietet.
Die Leistungsmerkmale einer PV-Anlage
Die Leistung einer PV-Anlage wird in den Kennzahlen Watt, Wirkungsgrad und Temperaturkoeffizient gemessen. Die Einheit Watt steht für die elektrische Leistung und zeigt die elektrische Arbeit in Joule pro Sekunde an. Typisch sind Modulleistungen zwischen 300 und 500 Watt. Der Wirkungsgrad gibt wiederum über die Energieausschöpfung Auskunft, wobei leistungsstarke Solarpanels Werte von mindestens 20 Prozent erreichen.
Der Temperaturkoeffizient beschreibt das Verhalten der Leistung einer PV-Anlage bei steigenden oder fallenden Temperaturen im Vergleich zur idealen Betriebstemperatur von 25 °C. Durchschnittlich weisen PV-Anlagen einen Temperaturkoeffizienten zwischen 0,4 und 0,5 Prozent aus, was bedeutet, dass die Performanz der Anlage mit jedem Grad über oder unter 25 °C um 0,4 bis 0,5 Prozent abnimmt. Ist bei einer PV-Anlage also ein Temperaturkoeffizient von 0,3 Prozent angegeben, dann ist dies für das Kraftwerk ein ausgezeichneter Wert.
Welche Solarmodule sind die besten?
Bekannte Technologien sind für Solarmodule die dunklen monokristallinen Solarzellen, die blauen polykristallinen Solarzellen sowie Dünnschichtzellen. Weniger verbreitet sind organische und amorphe Solarpanels. Monokristalline Solarzellen sind der Goldstandard bei Solaranlagen, weil sie meistens auf einen Wirkungsgrad von über 20 Prozent kommen, während polykristalline Solarzellen bei deutlich unter 20 Prozent verharren. Diesen Malus wiegt auch der bessere Temperaturkoeffizient nicht auf.
Dünnschichtzellen lohnen sich aufgrund ihrer günstigeren Herstellung hingegen nur bei großflächigen Solarparks und erreichen lediglich einen Wirkungsgrad von maximal 13 Prozent. In den letzten Jahren sind bifaziale Solarmodule auf den Markt gekommen, die auf beiden Seiten das Sonnenlicht in Energie umwandeln können. Weil ihnen dies auf der Rückseite schwerer fällt, ist der zusätzliche Input eher bei Werten zwischen 5 und 30 Prozent angesiedelt.
Solaranlagen mit Speicher und Energiemanagementsystem
Berechtigterweise ist ein zusätzlicher Speicher bei Eigentümern für ihre Solaranlage sehr beliebt, um nicht genutzte Energie in einem späteren Zeitraum zu verwenden. Der Akkumulator erhöht die Deckung des Stromverbrauchs im Haushalt beträchtlich und Steigerungen von 30 Prozent auf 70 Prozent sind absolut realistisch.
Ebenfalls eine sinnvolle Investition stellt ein Energiemanagementsystem dar. Diese Kontroll- und Steuereinheit hilft dabei, den Energiefluss zu steuern, den Stromverbrauch zu überwachen sowie das Laden und Beladen der Batterien zugunsten einer längeren Haltbarkeit zu optimieren.
