Photovoltaikanlagen bieten eine hervorragende Möglichkeit, umweltfreundlichen Strom selbst zu erzeugen und dabei auch noch Geld zu sparen. Doch wie genau funktioniert Photovoltaik?
Willkommen zu unserem Blog, in dem wir Ihnen heute alles Wissenswerte über die Funktionsweise einer Photovoltaikanlage erklären – von der Sonneneinstrahlung bis zur Stromerzeugung!
Photovoltaikanlagen, ob große Systeme auf Dächern oder kompakte Balkonkraftwerke, sind derzeit sehr gefragt. Kein Wunder, denn sie bieten eine großartige Möglichkeit, umweltfreundlichen Strom selbst zu erzeugen und dabei Geld zu sparen. Doch wie funktioniert die Photovoltaik eigentlich?
Mittlerweile sind sie überall bekannt: die großen, rechteckigen Platten, die dunkelblau in der Sonne glitzern, und immer häufiger auf Dächern, Balkonen, Terrassen und Hausfassaden zu finden sind. Jeder weiß, dass Photovoltaikanlagen Strom aus Sonnenlicht erzeugen. Dahinter steckt ein technisches Verfahren, das zunächst kompliziert erscheint. Wir erklären euch auf einfache Weise, wie Photovoltaik funktioniert.
Photovoltaikanlagen nutzen die Kraft der Sonne, um saubere Energie zu erzeugen und uns unabhängiger von fossilen Brennstoffen zu machen. Doch wie schaffen es diese glänzenden, blauen Platten, aus Sonnenstrahlen Strom zu erzeugen? Bleiben Sie dran, denn in den nächsten Absätzen lüften wir das Geheimnis hinter dieser faszinierenden Technologie und zeigen Ihnen, wie einfach es sein kann, Teil der grünen Energiewende zu werden.
Wie sind Photovoltaikanlagen aufgebaut?
Photovoltaikanlagen – ob traditionelle Dachinstallationen oder kompakte Balkonkraftwerke – setzen sich aus verschiedenen Bestandteilen zusammen: Solarmodule, Halterungen, speziellen Solarkabeln und einem Wechselrichter. Optional kann auch ein Speicher integriert werden
Wie funktionieren Solarzellen?
Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, werden die Elektronen in Bewegung versetzt. Es kommt zu einem Ausgleich zwischen den beiden Silizium-Halbleiterschichten: Die freien Elektronen bewegen sich entlang der metallischen Leiterbahnen zur positiven Schicht. Der durch diese Elektronenbewegung erzeugte Strom wird über Kabel abgeleitet und nutzbar gemacht. Dabei gilt: Je intensiver die Sonneneinstrahlung, desto mehr Solarstrom kann erzeugt werden.
Wie viel Energie können Solarzellen produzieren?
Die Menge an Strom, die eine einzelne Solarzelle erzeugt, ist recht gering. Erst durch das Zusammenschalten vieler Zellen wird eine nennenswerte Energieerzeugung möglich. Wie viel Strom dabei produziert werden kann, hängt sowohl von der Art des Moduls als auch von der Intensität des einfallenden Sonnenlichts ab.
Es gibt verschiedene Modularten, die sich im Aufbau ähneln und den photoelektrischen Effekt nutzen
Bifaziale Module
Bifaziale Module fangen Sonnenlicht auf beiden Seiten ein, was sie besonders effizient macht, vor allem wenn sie leicht erhöht montiert werden oder Licht von hellen Oberflächen reflektiert wird. Allerdings sind sie teurer in der Anschaffung.
Je intensiver die Sonne auf die Solarzellen scheint, desto mehr Strom können sie produzieren. Daher sollten die Solarmodule optimal ausgerichtet sein, um möglichst lange und intensiv Sonnenlicht einzufangen:
Die Module sollten idealerweise nach Süden ausgerichtet werden. Viele Haushalte verbrauchen jedoch morgens und abends am meisten Strom, wenn die Sonneneinstrahlung schwächer ist. Daher kann es sinnvoll sein, ein Balkonkraftwerk leicht nach (Süd-)Osten auszurichten, wenn morgens viel Strom benötigt wird, oder nach (Süd-)Westen, wenn der Strombedarf abends höher ist.
Bei vollständiger Südausrichtung liegt der optimale Neigungswinkel im Winter bei 35 bis 40 Grad, im Sommer bei 30 bis 35 Grad und in den Übergangsmonaten bei 20 bis 25 Grad.
Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie viel Strom Solarzellen erzeugen können, betrachten wir ein Balkonkraftwerk mit einem 410-Wp-Solarmodul. In diesem Modul sind 108 Solarzellen miteinander verbunden, die bei idealer Ausrichtung jährlich 410 Kilowattstunden Strom erzeugen können. Das entspricht einer jährlichen Ersparnis von 152 Euro an Stromkosten und 0,17 Tonnen CO2.
Fazit
Photovoltaik-Technologie wandelt Sonnenlicht mithilfe des photoelektrischen Effekts in elektrischen Strom um. Die wesentlichen Komponenten einer solchen Anlage sind Solarmodule, die aus zahlreichen Solarzellen bestehen. In diesen Zellen wird Sonnenlicht in Strom umgewandelt, indem Elektronen in Bewegung gesetzt werden. Es gibt verschiedene Typen von Solarmodulen, die sich in ihrer Effizienz und ihrem Anwendungsbereich unterscheiden.
