Häufig gestellte Fragen

Photovoltaik ist das Umwandeln von Lichtenergie in benutzbaren Strom mithilfe von Solarzellen.

Eine Photovoltaikanlage ist ein Verbund von Solarmodulen die mithilfe der darin enthaltenen Solarzellen das Sonnenlicht aufnehmen und in Gleichstrom (DC) umwandeln.

Durch ihre speziellen Materialeigenschaften werden beim Einfallen von Licht elektrische Ladungsträger freigesetzt und als Strom abgeleitet. Dies geschieht mithilfe von Silizium und verschiedenen Halbleitern. Zum Verbauen einer Anlage werden mehrere Zellen mit Rahmen und Schutzkonstruktion zu einem Modul zusammengefügt.

Polykristalline Solarzellen, Monokristalline Solarzellen und Dünnschicht Solarzellen

Mit String ist das Kabel gemeint das benötigt wird um mehrere Photovoltaikmodule in eine Reihe zu schalten und an einen Wechselrichter anzuschließen. Ein String besteht immer aus zwei Leitungen (plus und minus).

Der Wechselrichter, auch Inverter genannt, ist neben dem Solarmodul das wichtigste Bauteil einer Anlage. Da die meisten Verbraucher Wechselstrom benötigen, wandelt er den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom um. Für eine optimale Leistung ist ein MPP (Maximum Power Point) Tracker verbaut. Der umgewandelte Wechselstrom kann direkt verbraucht oder in einem Stromspeicher gespeichert werden.

Hybridwechselrichter, Batteriewechselrichter, String-Wechselrichter, Modulwechselrichter und Zentralwechselrichter.

Da sich die Sonneneinstrahlung die auf das Solarmodul trifft ständig ändert wird ein Maximum Power Point Tracker (MMPT) benötigt. Er hat die Aufgabe, den Lastenwiederstand so zu beeinflussen, dass die Leistung der Photovoltaikanlage ständig optimiert wird.

Wechselstrom, auch AC (Alternating Current) oder 3-Phasen Strom genannt, ist elektrischer Strom, der in periodischer und stetiger Wiederholung seine Richtung ändert. Die bekannteste Wechselstromquelle ist die Steckdose.

Im Gegensatz zum Wechselstrom (AC) fließt Gleichstrom, auch DC (direct current) oder Gleichspannung genannt, nur in eine Richtung. Er verändert weder seine Richtung, noch seine Stärke. So geht beim Stromtransport über weite Strecken weniger Strom verloren. Gleichstrom findet sich z.B. in batteriebetriebenen Geräten wie Taschenlampen.

Stromspeicher ermöglichen es, deutlich mehr des erzeugten Stroms selbst zu verbrauchen. Als Stromspeicher für Photovoltaikanlagen werden sowohl Blei-Akkus als auch Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt. Wobei Blei-Akkus nur zu etwa 65% entladen werden können, während Lithium-Ionen-Akkus hingegen zu rund 90% entladen werden können.

Als Akkumulator (auch “Sekundärzelle” oder “Akku”) bezeichnet man eine wiederaufladbare Batterie. Der Begriff ist auf “accumulare” zurückzuführen, was auf Latein so viel wie “sammeln” heißt. In ihr wird der wieder zu Gleichstrom umgewandelte Strom gespeichert um ihn zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen.

Damit es in der Batterie nicht zu Tief- und Überladungen oder gar einen Kurzschluss kommt wird ein Laderegler eingesetzt. Er verlängert die Lebensdauer der Batterie und sollte grundsätzlich bei autarken Solarsystemen verwendet werden.

Durch Schnee, Sand oder Beschattung kann die Leistung von Photovoltaikanlagen gedrückt werden, da herkömmliche Anlagen von der schwächsten Zelle bestimmt werden. Durch ein Powermodul kann der sogenannte verschattete String umgangen werden.

Ein Off-Grid System, auch Inselanlage oder autarkes System genannt, ist eine Photovoltaikanlage die unabhängig funktioniert und nicht mit dem öffentlichen Versorgungsnetz verbunden ist. Der erzeugte Strom wird entweder sofort verbraucht oder zwischengespeichert.

Bei einem On-Grid System wird der von der Photovoltaikanlage erzeugte Solarstrom in das öffentliche Netz eingespeist.

Gried-Tied ist eine Form des On-Grid System bei dem der Verbraucher mit seiner Photovoltaikanlage parallel zum öffentlichen Netz mit Strom versorgt wird.

Grid-Edge ist eine Form des On-Grid System bei dem der Verbraucher mit seiner Photovoltaikanlage alternativ zum öffentlichen Netz mit Strom versorgt wird. Dieses System wird eingesetzt um mit Hilfe eines Backup Systems, auch bei schwächeren Stromnetzen für eine höhere Versorgungssicherheit zu sorgen.

Bei einer instabilen Stromversorgung oder gar Netzausfall sorgt ein Solar Backup-System für eine sichere Energieversorgung.

Bei der Nulleinspeisung handelt es sich um eine Betriebsform der Solaranlage. Dabei erzeugt die Solaranlage ausschließlich Strom in Höhe des eigenen Bedarfs. Es kommt zu keiner Einspeisung in das öffentliche Versorgungsnetz.

Mit Amortisationszeit bei Photovoltaikanlagen wird die Dauer bezeichnet die eine Photovoltaikanlage braucht bis die Investitionskosten erwirtschaftet sind und man einen Gewinn erzielt.

Energetische Amortisation, oder auch EPBT (Energy Pay Back Time), meint die Dauerv bis eine Photovoltaikanlage mehr Energie produziert hat, als sie bei ihrer Herstellung verbraucht hat. Abhängig von Modul und Standort dauert das in Deutschland bis zu fünf Jahre.

Damit eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich arbeitet ist eine optimale Ausrichtung ein wesentlicher Faktor. Im Idealfall ist die Anlage exakt nach Süden ausgerichtet. Größere Abweichungen stellen aber kein Problem dar und verringern den Ertrag nur geringfügig. Abweichungen vom Neigungswinkel sind ebenfalls kein großes Problem.

Durch den Wirkungsgrad einer Photovoltaik bekommt man angegeben, wieviel der zur Verfügung stehenden Energie von der Solarzelle, dem Modul oder der Anlage in Strom umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad ist bei den verschiedenen Solarzellen unterschiedlich. Kristalline Solarzellen haben z.B. einen Wirkungsgrad von 15 – 19%. Der Wirkungsgrad nimmt mit Zeit durch Degradationseffekte ab.

Degradation bei Photovoltaikanlagen bedeutet der zeitliche Rückgang der Modulleistung. Man unterscheidet dabei zwischen zellenabhängige Degradation (z.B. altersbedingte oder lichtinduzierte Degradation) und natürliche Degradation (z.B. durch Verschmutzung oder Ablagerungen).

Mit einem EMS (Energiemanagementsystem) steigert man Eigenverbrauch und Autarkie. Dabei werden die stromerzeugenden Anlagen mit den steuerbaren Stromverbrauchern des Haushalts vernetzt. So lässt sich mehr von dem selbst erzeugten Strom genutzt und man ist unabhängiger vom Stromnetz.

Mit einem EMP (Export Power Manager) wird der Rückfluss der Stromzufuhr zum Netz überwacht und gesteuert. Photovoltaikenergie kann so effizienter genutzt und der Eigenverbrauch gesteigert werden.

Die Luftmasse ist ein relatives Maß in der Astronomie und gibt die Länge des Weges an, die die Sonneneinstrahlung durch die Erdatmosphäre bis zum Erdboden benötigt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Photovoltaiksystemen werden bei CPVs (Concentrated Photovoltaics) das Sonnenlicht vor dem Auftreffen auf die Solarzellen durch optische Linsen oder geeignete Spiegel gebündelt und auf kleine hocheffiziente Mehrfachsolarzellen konzentriert.

Mehrfachsolarzellen oder auch Tandem-Solarzellen bestehen aus zwei oder mehr gestapelten Solarzellen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Durch diese Anordnung erhöht sich der Wirkungsgrad der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom im Gegensatz zu herkömmlichen Einfachsolarzellen.

Ein Halbleiter ist ein kristalliner Stoff, der bei Zimmertemperatur den Strom leitet und bei tiefen Temperaturen isoliert. Er besteht aus Materialien, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der eines Leiters, wie Kupfer, und der eines Isolators, wie Glas, liegt.