Was ist Photovoltaik? Solarstrom einfach und verständlich erklärt

Stellen Sie sich vor, Ihr eigenes Dach produziert kostenlosen und sauberen Strom – einfach nur mit der Kraft der Sonne! Klingt kompliziert? Ist es aber gar nicht. Denn Photovoltaik ist die Technik, die Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom verwandelt. In diesem Ratgeber erklären wir Ihnen, was dahintersteckt, wie die Technologie funktioniert und welche Begriffe Sie kennen sollten. Sie werden sehen: Photovoltaik ist kein Hexenwerk!

Das Wort-Rätsel: Was bedeutet „Photovoltaik“ eigentlich?

Der Begriff „Photovoltaik“ klingt zunächst technisch, lässt sich aber ganz einfach herleiten. Er setzt sich aus zwei Teilen zusammen:

„Photo“: Das kommt aus dem Griechischen und bedeutet „Licht“.

„Voltaik“: Das bezieht sich auf Alessandro Volta, einen italienischen Physiker, nach dem die Maßeinheit für elektrische Spannung „Volt“ benannt ist.

Ganz einfach gesagt bedeutet Photovoltaik also: Strom aus Licht! Gemeint ist damit die direkte Umwandlung von Lichtenergie, vor allem Sonnenlicht, in elektrische Energie mithilfe von Solarzellen.

Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage? Der Weg von der Sonne zum Strom

Eine Photovoltaik-Anlage, oft auch PV-Anlage genannt, können Sie sich wie ein kleines Kraftwerk auf Ihrem Dach vorstellen. Der Prozess, wie aus Sonnenlicht Strom für Ihre Steckdose wird, lässt sich in wenigen Schritten erklären:

Schritt 1: Die Sonnenfalle – Das Solarmodul

Das Herzstück jeder Anlage sind die Solarmodule, die Sie oft auf Dächern sehen. Diese Module bestehen aus vielen einzelnen Solarzellen. Die meisten Solarzellen werden aus Silizium hergestellt, einem veredelten Sand, der auf der Erde sehr häufig vorkommt.

Schritt 2: Licht-Teilchen (Photonen) als Anstupser

Sonnenlicht besteht aus winzigen Energiepaketen, den Photonen. Wenn diese Photonen auf die Solarzellen im Modul treffen, geben sie ihre Energie an die Elektronen im Silizium ab. Die Photonen „stupsen“ die Elektronen sozusagen an und setzen sie in Bewegung. Dieser Vorgang wird auch als „photovoltaischer Effekt“ bezeichnet.

Schritt 3: Elektronen in Bewegung – Gleichstrom entsteht!

Die angeregten Elektronen fließen daraufhin in eine Richtung. Dieser gerichtete Fluss von Elektronen ist genau das, was wir als elektrischen Strom kennen. Der Strom, der hier in den Solarzellen entsteht, ist Gleichstrom (DC) – ähnlich dem Strom aus einer Batterie.

Schritt 4: Der Umwandler – Der Wechselrichter

Unsere Haushaltsgeräte und das öffentliche Stromnetz benötigen jedoch Wechselstrom (AC). Deshalb braucht jede PV-Anlage einen Wechselrichter. Dieses clevere Gerät wandelt den Gleichstrom, den die Solarmodule erzeugen, in den Wechselstrom um, den Sie im Haushalt nutzen.

Schritt 5: Strom für Ihr Zuhause (und das Netz)

Der umgewandelte Wechselstrom kann nun direkt in Ihrem Haus verbraucht werden – für Licht, den Kühlschrank, die Waschmaschine und alle anderen Elektrogeräte. Produziert Ihre Anlage mehr Strom, als Sie gerade verbrauchen, wird der Überschuss entweder in einem Stromspeicher (Akku) für später gesichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Für diesen Strom erhalten Sie eine Vergütung. Scheint die Sonne einmal nicht, beziehen Sie wie gewohnt Strom aus dem Netz.

Die wichtigsten Bauteile Ihrer Solaranlage im Überblick

Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Komponenten, die perfekt zusammenspielen müssen:

• Solarmodule: Die „Sonnenfänger“, die das Licht in Gleichstrom umwandeln.
• Wechselrichter: Der „Strom-Übersetzer“, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.
• Montagesystem: Das Gerüst, das die Solarmodule sicher auf dem Dach, an der Fassade oder auf dem Boden hält.
• Verkabelung: Die „Stromautobahnen“, die alle Komponenten miteinander verbinden und den Strom transportieren.
• Zweiwegezähler (optional bei Netzeinspeisung): Er misst sowohl den Strom, den Sie aus dem Netz beziehen, als auch den Strom, den Sie einspeisen.
• Stromspeicher (optional): Eine Batterie, die überschüssigen Solarstrom für eine spätere Nutzung (z. B. nachts) speichert und so Ihren Eigenverbrauch erhöht.
• Energiemanagementsystem (optional): Ein „schlauer Regler“, der den erzeugten Solarstrom optimal im Haus verteilt und zum Beispiel die Waschmaschine startet, wenn viel Sonne scheint.

PV-Fachchinesisch für Anfänger: kWp, kWh & Co. einfach erklärt

Wenn Sie sich mit Photovoltaik beschäftigen, treffen Sie schnell auf einige Fachbegriffe und Abkürzungen. Aber keine Sorge, die wichtigsten sind schnell erklärt:

• kWp (Kilowatt-Peak): Das ist die „Nennleistung“ oder die „Muskelkraft“ Ihrer Solaranlage. Sie gibt die maximale Leistung der Anlage unter genormten Testbedingungen an. Man könnte es mit der PS-Zahl eines Autos vergleichen – es zeigt das Potenzial.
• kWh (Kilowattstunde): Das ist die „Menge“ an Strom. Eine Kilowattstunde ist die Energiemenge, die ein Gerät mit einer Leistung von einem Kilowatt (1.000 Watt) in einer Stunde verbraucht oder erzeugt. Ihr Stromzähler misst Ihren Verbrauch in kWh, genauso wie der Ertrag Ihrer PV-Anlage.
• Eigenverbrauch: Das bedeutet, Sie verbrauchen den Solarstrom, den Ihre Anlage produziert, direkt selbst in Ihrem Haushalt. Das ist in der Regel am wirtschaftlichsten, weil Sie so weniger teuren Strom vom Energieversorger kaufen müssen.
• Einspeisung: Wenn Ihre Anlage mehr Strom erzeugt, als Sie aktuell verbrauchen, und Sie keinen Speicher besitzen oder dieser bereits voll ist, wird der überschüssige Strom ins öffentliche Netz eingespeist. Dafür erhalten Sie eine Einspeisevergütung.
• Gleichstrom (DC): Die Abkürzung steht für „Direct Current“. Das ist Strom, der immer in dieselbe Richtung fließt (wie bei Batterien). Solarmodule erzeugen Gleichstrom.
• Wechselstrom (AC): Die Abkürzung steht für „Alternating Current“. Das ist Strom, der periodisch seine Richtung ändert. Unser Stromnetz und die meisten Haushaltsgeräte nutzen Wechselstrom.

Warum eigentlich Photovoltaik? Die Vorteile auf einen Blick

Eine eigene Solaranlage bringt viele Vorteile mit sich:

• Gut für die Umwelt: Solarstrom ist eine saubere, erneuerbare Energiequelle. Bei seiner Erzeugung entsteht kein CO₂, und Sie leisten damit einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz.
• Gut für den Geldbeutel: Sie senken Ihre Stromrechnung, da Sie deutlich weniger Strom von Ihrem Versorger beziehen müssen, und sparen so langfristig viel Geld. Für eingespeisten Strom erhalten Sie zusätzlich eine Vergütung.
• Größere Unabhängigkeit: Sie produzieren Ihren eigenen Strom und machen sich unabhängiger von steigenden Strompreisen und Energieversorgern.
• Langlebig & wartungsarm: Photovoltaik-Anlagen sind technisch ausgereift, robust und haben eine lange Lebensdauer – oft 25 Jahre und mehr. Der Wartungsaufwand ist gering.
• Wertsteigerung Ihrer Immobilie: Eine PV-Anlage kann den Wert Ihres Hauses erhöhen.

Eine kleine Zeitreise: Die Geschichte der Solarenergie – kurz & bündig

Die Idee, Sonnenlicht in Energie umzuwandeln, ist nicht neu. Bereits 1839 entdeckte der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel den photoelektrischen Effekt, die Grundlage der heutigen Photovoltaik.

Die ersten Solarzellen waren jedoch sehr teuer und hatten einen geringen Wirkungsgrad. Ihren ersten großen Einsatz fanden sie in der Raumfahrt, um Satelliten mit Strom zu versorgen.

Im Laufe der Jahrzehnte wurden Solaranlagen durch intensive Forschung, technologische Fortschritte und Förderprogramme immer effizienter und kostengünstiger. Heute sind sie eine etablierte Technologie und ein wichtiger Pfeiler der Energiewende.

Nicht verwechseln: Photovoltaik vs. Solarthermie

Ein häufiges Missverständnis betrifft den Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie. Beide nutzen die Sonne, aber für unterschiedliche Zwecke:

• Photovoltaik (PV): Erzeugt Strom aus Sonnenlicht. Die Module sind meist dunkelblau bis schwarz.
• Solarthermie: Erzeugt Wärme aus Sonnenlicht. Die Kollektoren werden genutzt, um Wasser zu erwärmen (für Dusche, Heizung). Sie haben oft sichtbare Röhren oder flache Absorberflächen.

Obwohl sich beide Technologien auch kombinieren lassen, sind sie grundsätzlich verschieden.

Fazit: Photovoltaik – Eine sonnige Zukunft für Ihre Energie!

Photovoltaik ist eine faszinierende und zugleich sehr praktische Technologie, um Sonnenlicht in sauberen Strom umzuwandeln. Sie ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Energiezukunft und bietet Ihnen die Chance, Ihre Stromkosten zu senken und unabhängiger zu werden.

Sind Sie bereit für den nächsten Schritt? Finden Sie jetzt heraus, wie Sie eine PV-Anlage für Ihr Zuhause planen und ob sich Solarstrom auch für Ihr Dach lohnt. Starten Sie in eine sonnige Zukunft!

Häufige Fragen für Einsteiger (FAQ)

F: Wie lange hält eine Photovoltaik-Anlage?

A: Moderne Solarmodule halten in der Regel 25 bis 30 Jahre, oft sogar länger. Viele Hersteller geben Leistungsgarantien über 20 oder 25 Jahre. Der Wechselrichter muss eventuell einmal innerhalb dieser Zeitspanne ausgetauscht werden.

F: Funktioniert Photovoltaik auch bei bewölktem Himmel?

A: Ja, Photovoltaik-Anlagen erzeugen auch bei diffusem Licht (z. B. an bewölkten Tagen) Strom, allerdings ist der Ertrag geringer als bei direkter Sonneneinstrahlung. In völliger Dunkelheit produzieren sie keinen Strom.

F: Lohnt sich eine PV-Anlage auch ohne direkte Südausrichtung des Daches?

A: Ja, auch Dächer mit Ost- oder Westausrichtung können sehr gute Erträge liefern. Eine Ost-West-Ausrichtung verteilt die Stromproduktion gleichmäßiger über den Tag, was den Eigenverbrauch erhöhen kann.

F: Muss ich meine PV-Anlage oft reinigen?

A: In Deutschland reicht der Regen meist aus, um die Module ausreichend zu reinigen (Selbstreinigungseffekt). Bei sehr flachen Neigungswinkeln oder starken lokalen Verschmutzungen kann eine gelegentliche Reinigung sinnvoll sein.

F: Was passiert mit dem Solarstrom, wenn ich nicht zu Hause bin?

A: Wenn Sie den erzeugten Strom nicht direkt selbst verbrauchen, wird er entweder in einem Stromspeicher für später gesichert oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Für den eingespeisten Strom erhalten Sie eine Vergütung.