Photovoltaik: Was ist das?

Die Photovoltaik und die Technologie im Fokus

In der heutigen Zeit, in der erneuerbare Energien immer wichtiger werden, ist die Photovoltaik (PV) an der Spitze der umweltfreundlichen Lösungen zur Energiegewinnung. Doch was verbirgt sich genau hinter dem Begriff "Photovoltaik" und wie funktioniert diese Technologie? In diesem Blogbeitrag erläutern wir detailliert, was Photovoltaik ist, wie sie funktioniert und welche Vorteile sie bietet.

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Was ist Photovoltaik?

Photovoltaik, oft auch Fotovoltaik genannt, ist die direkte Umwandlung von Lichtenergie, vornehmlich Sonnenlicht, in elektrischen Strom mittels Solarzellen. Das Wort selbst setzt sich aus den griechischen Begriffen "Photo" (Licht) und "Volt" (elektrische Spannungseinheit) zusammen. Es handelt sich um eine Schlüsseltechnologie der Energiewende, die es Hausbesitzern ermöglicht, klimafreundlichen Strom selbst zu erzeugen und zu verbrauchen.

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Grundlagen der Photovoltaik-Technologie

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Im Herzen jeder PV-Anlage liegen Solarzellen, die aus zwei Schichten von behandeltem Silizium bestehen. Wenn Lichtphotonen auf diese Siliziumschichten treffen, werden Elektronen freigesetzt und bewegen sich durch das erzeugte elektrische Feld zwischen den Schichten. Diese Bewegung erzeugt Gleichstrom (DC), der dann durch metallene Kontakte geleitet und für den Hausgebrauch nutzbar gemacht wird.

Aufbau einer Solaranlage

Eine typische PV-Anlage besteht aus:

• Solarmodulen: Zusammenschlüsse mehrerer Solarzellen.
• Verkabelung: Verbindet alle Komponenten.
• Montagesystem: Befestigt die Module auf Dächern, Balkonen oder Freiflächen.
• Wechselrichter: Wandelt Gleichstrom in Wechselstrom (AC) um.
• Zweirichtungszähler: Misst den Stromverbrauch und die Einspeisung ins Netz.
• Energiemanager: Automatisiert den Einsatz von Elektrogeräten basierend auf der Stromproduktion.

Für viele gehört inzwischen auch ein Stromspeicher zu ihrer Photovoltaik-Anlage. Solarbatterie und Energiemanager erhöhen den Eigenverbrauch von Solarstrom, was finanzielle und ökologische Vorteile hat.

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Arten von Photovoltaik-Modulen

Bei der Wahl der richtigen PV-Module stossen Interessierte auf eine Vielzahl von Optionen, die sich in Material, Effizienz und Anwendungsbereich unterscheiden:

• Polykristalline Siliziummodule: Diese Module sind an ihrer blauen Färbung und dem leicht körnigen Muster erkennbar. Sie sind kosteneffizient in der Herstellung und bieten eine solide Leistung, vor allem in Gebieten mit hohem direktem Sonnenlicht. Polykristalline Module eignen sich hervorragend für Hausdächer und gewerbliche Installationen, wo Platz nicht das Hauptkriterium ist.
• Monokristalline Siliziummodule: Charakteristisch durch ihre dunkle Farbe und einheitliche Oberfläche, bieten sie die höchste Effizienz unter den Siliziummodulen. Sie sind ideal für Flächen mit begrenztem Platzangebot, da sie aus einem einzigen Siliziumkristall bestehen und so mehr Strom auf weniger Raum erzeugen können.
• Dünnschichtmodule: Bekannt für ihre Flexibilität und das leichte Gewicht, bestehen Dünnschichtmodule aus einer dünnen Schicht Photovoltaikmaterial auf einem Trägermaterial. Sie bieten eine geringere Effizienz als kristalline Module, sind jedoch besser bei diffusen Lichtverhältnissen und höheren Temperaturen. Ihre einfache Herstellung macht sie kostengünstig, wodurch sie eine gute Wahl für grossflächige Installationen sind.

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Dimensionierung der Photovoltaik-Anlage

Die Grösse einer PV-Anlage wird in Kilowattpeak (kWp) gemessen und sollte auf den individuellen Stromverbrauch sowie die verfügbare Dachfläche abgestimmt sein. Eine detaillierte Berechnung unter Berücksichtigung des Jahresstromverbrauchs, der Dachausrichtung und -neigung sowie lokaler Sonneneinstrahlungswerte ist essentiell, um eine effiziente und wirtschaftliche Photovoltaik-Anlage zu planen. Wir empfehlen, dass die Anlage so dimensioniert wird, dass sie den Grossteil des eigenen Energiebedarfs decken kann, insbesondere wenn zukünftige Energieprojekte wie Elektroautos oder Wärmepumpen geplant sind.

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Leistung und Erträge von Photovoltaik-Anlagen

Die Leistung von PV-Anlagen variiert je nach Typ, Grösse und lokalen Gegebenheiten. In der Schweiz beispielsweise kann ein kWp zwischen 750 und 1.050 kWh jährlich erzeugen, abhängig von Faktoren wie der Ausrichtung des Daches zur Sonne und der geografischen Lage. Der tatsächliche Ertrag einer Anlage kann durch moderne Monitoring-Systeme genau überwacht und optimiert werden, um die Effizienz zu steigern und den Eigenverbrauch zu maximieren.

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Vorteile von Photovoltaik

Neben der direkten Reduzierung der CO2-Emissionen und der Unterstützung der Energiewende bietet Photovoltaik zahlreiche weitere Vorteile:

• Finanzielle Einsparungen: Langfristige Reduzierung der Stromrechnungen durch Eigenverbrauch und mögliche Einspeisevergütungen.
• Erhöhung des Immobilienwerts: Häuser mit PV-Anlagen sind oft attraktiver und wertvoller.
• Geringe Betriebskosten: Nach der Installation sind die Wartungskosten von PV-Anlagen vergleichsweise niedrig.
• Energieunabhängigkeit: Verringerung der Abhängigkeit von Strompreisschwankungen und fossilen Brennstoffen.

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Nach 20 Jahren

Nach der anfänglichen Amortisationszeit können PV-Anlagen weiterhin erhebliche Mengen an Energie produzieren. Optionen für die Zeit nach 20 Jahren umfassen den Weiterbetrieb der Anlage, das Recycling alter Module oder das Repowering, um die Effizienz und Leistung durch modernere Technologien zu steigern.

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Sicherheit von Photovoltaik-Anlagen

Moderne PV-Anlagen sind sehr sicher. Risiken wie Brandgefahr oder elektrische Unfälle sind minimal, insbesondere wenn die Anlagen gemäss den technischen Standards installiert und regelmässig gewartet werden. Fachgerechte Installation und jährliche Wartung durch qualifizierte Fachkräfte sind unerlässlich, um die Sicherheit und Leistung der Anlage langfristig zu gewährleisten.

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Fazit

Photovoltaik bietet eine hervorragende Möglichkeit, aktiv an der Energiewende teilzunehmen, die Umwelt zu schützen und gleichzeitig von finanziellen Einsparungen zu profitieren. Durch die Nutzung von Solarenergie können wir unseren Beitrag zu einer nachhaltigeren Zukunft leisten. Wenn Sie darüber nachdenken, eine PV-Anlage zu installieren, bedenken Sie die oben genannten Punkte, um die beste Entscheidung für Ihr Zuhause zu treffen.