Alles Wissenswerte rund um Photovoltaikanlagen

„In einer Stunde trifft mehr Sonnenenergie auf die Erdoberfläche als die Welt in einem Jahr verbraucht.“Institut für Wärmetechnik, Technische Universität Graz

Das Potential der Photovoltaik ist riesig. Der Ausbau von nachhaltigen Energieträgern macht uns kontinuierlich unabhängiger von fossilen und vor allem teuren Energieimporten. Im Gegensatz zu den fossilen Energieträgern ist die Energie der Sonne unerschöpflich. Die Zukunft gehört ganz klar den erneuerbaren Energien. Dabei spielt die Photovoltaik eine zentrale Rolle.

Verborgene Kosten fossiler Energieträger

Mit Photovoltaik wird in einem direkten Umwandlungsverfahren aus Sonnenenergie elektrische Energie gewonnen.

Jeder Sonnenstrahl setzt sich nämlich aus mikroskopisch kleinen Teilchen, den Photonen, zusammen. Diese Teilchen reagieren wiederum mit den Elektronen der Elemente, aus denen die Solarzelle besteht. Daraus entsteht schließlich ein Elektronenfluss, also Gleichstrom. Genau diesen Effekt nennt man Photovoltaik, wobei eben aus Sonnenlicht (Phos) elektrische Spannung (Volt) wird.

 

Der Aufbau einer Photovoltaikanlage

Das auftreffende Sonnenlicht wird also mittels einer Solarzelle in Strom umgewandelt – und das vollkommen lautlos und emissionsfrei. Da diese einzelnen Solarzellen jedoch nur eine eher geringe Leistung besitzen, werden sie zu Solarmodulen (1) zusammengeschaltet, um größere Energiemengen erzeugen zu können. Je nach Anzahl und Verschaltung der Zellen in einem solchen Solarmodul ergibt sich eine gewisse Modulspitzenleistung unter Standardbedingungen, die in Watt peak (Wp) angegeben wird.

Ein Wechselrichter (2) sorgt im Anschluss für die Übersetzung des entstandenen Gleichstroms in den haushaltsüblichen Wechselstrom (230 Volt).
Der auf diese Weise erzeugte Strom kann nun je nach Bedarf entweder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden oder auch direkt für lokal anfallenden Stromverbrauch verwendet werden.

Aufbau einer Photovoltaikanlage

Der Aufbau einer Photovoltaikanlage

Um den Anteil des Solarstroms, der in das öffentliche Netz eingespeist wird, mitzählen zu können, wird ein Einspeisezähler (3) verwendet. Dies dient dazu, dem Energieversorger genau wissen zu lassen, wie viel elektrische Energie in Kilowattstunden (kWh) er Ihnen vergüten muss.

Ihr bisheriger Abnahmezähler (4) misst natürlich auch weiterhin den Strom, den Sie zusätzlich vom Netzbetreiber beziehen. Mit einer optimalen Ausrichtung der Photovoltaikanlage und im Falle einer entsprechenden Eigenverbrauchsoptimierung kann dieser Anteil allerdings sehr deutlich verringert werden.

Entscheidet man sich für das Modell „Überschusseinspeisung“ werden Strombezug (die Photovoltaikanlage produziert weniger Strom als verbraucht wird) und Stromlieferung (die Photovoltaikanlage erzeugt mehr Strom als gerade benötigt wird) gesondert gezählt. Bei dieser Variante werden von Energieversorgungsunternehmen häufig Zweirichtungszähler eingesetzt. In diesem Fall wird der bestehende Abnahmezähler mit einem Zweirichtungszähler getauscht.

 

Die Energie der Sonne nutzen

Ohne die Energie der Sonne würde das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, nicht existieren. Der Wasserkreislauf, das Klima, das Wachstum der Pflanzen, unser Wachstum, ja alles Leben wird von der Sonne angetrieben.

Die Sonne ist für uns Menschen eine unerschöpfliche Energiequelle – und dazu vollkommen gratis.

Pro Sekunde fusionieren im Kern der Sonne rund 564 Millionen Tonnen Wasserstoffatome zu 560 Millionen Tonnen Heliumatomen. Dabei werden gewaltige Energiemengen von extrem kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung freigesetzt.

Davon erreicht zwar nur ein Bruchteil (ca. zwei Millionstel) die Erde, allerdings ist das immer noch etwa 5.000 Mal so viel wie der gesamte aktuelle Jahresenergiebedarf der Menschheit.

Sonnenstrahlung

Natürlich ist die Einstrahlung der Sonne je nach Region unterschiedlich intensiv.

In unserer Region um Urfahr Umgebung bzw. Oberösterreich beträgt die mittlere Sonneneinstrahlung pro Jahr beispielsweise etwa 1.000 kWh/m².

Das entspricht mehr als der Hälfte der Intensität, die auf die Sahara trifft, was schon beim heutigen Stand der Technik ausreichen würde, um die Solarenergie zur tragenden Säule der österreichischen Energieversorgung auszubauen und so den wachsenden Energiebedarf nachhaltig zu stillen.

 

Die optimale Ausrichtung

Im Idealfall ist eine Photovoltaikanlage nach Süden ausgerichtet und um etwa 30° geneigt. Allerdings sinkt der Ertrag auch bei Abweichungen von bis zu 45° nach Südwest oder Südost lediglich um 5–10%.

Optimale Ausrichtung der Photovoltaikanlage

Wird eine Photovoltaikanlage in dieser Weise ausgerichtet, kann pro installiertem Kilowatt mit etwa 900 bis 1100 kWh jährlichem Stromertrag gerechnet werden.

Der größtmögliche Ertrag wird dann erzielt, wenn die Sonnenstrahlen möglichst direkt und senkrecht auf die Solarzellen treffen und kein Schatten auf die Modulfläche fällt.
Eine Faustregel besagt: Eine Photovoltaikanlage mit 4 kWp Leistung benötigt derzeit rund eine Fläche von 28 bis 32 m². Diese Leistung würde in einem Jahr in Österreich also etwa 4.000 kWh Sonnenstrom liefern. Diese Menge deckt bereits den Jahresstromverbrauch eines durchschnittlichen österreichischen 4-Personen-Haushalts.