Photovoltaikanlagen – Funktionsweise, Aufbau und Nutzen

Nutzen und Vorteile einer Photovoltaikanlage

Nachdem die Frage beantwortet wurde, was eine Photovoltaikanlage ist, stellt sich folgende Frage: Was habe ich von einer Photovoltaikanlage und wieso sollte ich eine Photovoltaikanlage auf mein Dach bauen? Hierfür gibt es mehrere gute Gründe:

PV-Anlage als lohnende Investition

• Rentable Investition: EIne Photovoltaikanlage amortisiert sich normalerweise nach 10-15 Jahren - bei einer weit höheren Lebensdauer. Viele Hersteller geben Garantien von mindestens 20 Jahren, aber meistens hält eine Photovoltaikanlage sehr viel länger. Gerade jetzt mit Zinsen, die gegen 0% gehen eine interessante und sichere Investition.
• Sonne kostet nichts: Eine Photovoltaikanlage benötigt keine Rohstoffe, welche Sie kaufen müssen, um Strom zu erzeugen - die Sonne geht jeden Morgen von selbst auf und das auch noch umsonst!


PV-Anlage als Beitrag zum Umweltschutz

• Sie tragen Ihren Teil zum Umweltschutz bei: Eine Photovoltaikanlage erzeugt sauberen Strom und so können Sie einen Teil zum Umweltschutz beitragen.
• Reduzieren Sie Ihre Stromkosten: Das Stichwort hier ist Eigenverbrauch: Es ist möglich, bevorzugt Strom aus Ihrer Photovoltaikanlage zu verbrauchen. Falls mehr benötigt wird, als die Photovoltaikanlage liefert, wird der Strom ganz normal weiter aus dem Netz bezogen. Falls Ihre Photovoltaikanlage mehr liefert als Sie verbrauchen, wird der Strom ins Netz gespeist und Sie bekommen bares Geld dafür. Damit können Sie Ihre Stromrechnung merklich senken!
• Beinahe Energieunabhängigkeit möglich: Es ist möglich, in Bezug auf Strom beinahe komplett unabhängig zu werden und nur selbst erzeugten Strom zu verbrauchen, wenn man die Photovoltaikanlage um ein Akkusystem ergänzt, in welchem der tagsüber gesammelte Strom gespeichert wird, um ihn nachts ober bei schlechtem Wetter, wenn die Photovoltaikanlage nicht genug liefert, um den Verbrauch zu decken, zu verwenden. Damit machen Sie sich unabhängig von immer weiter steigenden Strompreisen! Falls Ihr Stromverbrauch nicht gedeckt werden kann durch die Photovoltaikanlage und den Akku können Sie immernoch den benötigten Strom ganz normal aus dem Netz zukaufen und sind so trotzdem auf der sicheren Seite und haben immer Strom. Gerade im Winter, wenn die Photovoltaikmodule komplett von Schnee bedeckt sind, kann dies nötig sein.
• Positiver Nebeneffekt - bessere Klimatisierung: Im Sommer fungiert die Photovoltaikanlage als „Schutzschild“ gegen die Sonneneinstrahlung und sorgt für kühlere und angenehmere Temperatur in Räumen direkt unter dem Dach.

Damit eine Photovoltaikanlage den oben erwähnten Nutzen auch bringt, ist es allerdings wichtig, dass das Dach eine entsprechende Ausrichtung hat. Im Optimalfall sollte das Dach nach Süden ausgerichtet sein und der Neigungswinkel zwischen 30 und 35 Grad betragen. Diese optimale Ausrichtung und Neigungswinkel sind allerdings selten gegeben. Bei nicht all zu gravierenden Abweichungen rentiert sich eine Photovoltaikanlage meistens auch noch. Dies muss jedoch für jeden Fall individuell geprüft werden. Hier bieten sich als erster Schritt Photovoltaikrechner an, um sich um einen groben Überblick zu verschaffen.

Photovoltaikanlage kaufen - was sollte beachtet werden?

Diese Kennzahlen und Umgebungsbedingungen sollten Sie bei der Überlegung zum Kauf einer Photovoltaikanlage beachten:

• Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der Energie, welche durch die Sonnenstrahlung auf die Photovoltaikmodule gestrahlt wird, am Ende als Nutzleistung von der Photovoltaikanlage bereitgestellt wird. Wenn der Wirkungsgrad z.B. 15% ist, wird 15% der durch die Sonne auf die Module abgestrahlte Energie am Ende als nutzbarer Strom durch die Photovoltaikanlage produziert. Beeinflusst wird diese Kennzahl durch Module, Wechselrichter, Kabel, Verschaltung der Wechselrichter und Solarmodule. An allen diesen Stellen kann Energie verloren gehen und somit der Wirkungsgrad reduziert werden. Deshalb sollte entsprechend geprüft werden, ob diese Bestandteile alle die erforderliche Leistung erbringen, um einen möglichst guten Wirkungsgrad zu erzielen.
• Globalstrahlung: Wie stark ist die Sonneneinstrahlung am Ort, wo die Photovoltaikanlage gebaut werden soll?
• Ausrichtung des Daches und Dachneigung: Das Dach sollte im besten Fall nach Süden ausgerichtet sein. Der optimale Neigungswinkel ist in Deutschland zwischen 30° und 35°, je nach Lage. Das soll allerdings nicht bedeuten, dass eine Photovoltaikanlage nur wirtschaftlich arbeiten kann, wenn diese Optimalfälle eintreffen! Die Leistung ist zwar besser bei optimaler Ausrichtung, aber auch bei nicht perfekter Ausrichtung kann eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich arbeiten. Dies muss jedoch individuell geprüft werden.
• Schatten: Gibt es Nachbarhäuser, Kamine, Bäume oder sonstige Objekte, welche einen Schatten auf die Fläche werfen, auf welcher die Photovoltaikanlage gebaut werden soll. Auch das muss berücksichtigt werden. Je mehr Schatten, desto weniger Leistung.

Die möglichen Formen einer Photovoltaikanlage

Aufdach- und Indachanlage

Bei einer Photovoltaikanlage wird oft an eine auffällige Anlage gedacht, welche auf dem Dach montiert wird. Doch dies ist nur eine Möglichkeit, eine Photovoltaikanlage zu montieren. Diese Art nennt man eine „Aufdachanlage“. Dabei wird die Photovoltaikanlage auf das Dach montiert, so dass das Dach selbst beim Aufbau der Photovoltaikanlage kaum beschädigt werden muss. Doch es gibt noch eine andere Möglichkeit, wie man eine Photovoltaikanlage auf dem Dach anbringen kann: Die so genannte „Indachanlage“. Dabei werden die Module im Ziegeldach „versenkt.“ Anstatt wie bei einer Aufdachanlage über den Ziegeln angebracht zu werden, werden die Module direkt auf ein wasserfestes Unterdach montiert. Der Vorteil einer solchen Indachanlage ist vor allem die Optik. Da sie im Ziegeldach versenkt wird, ist sie bei weitem nicht so auffällig wie eine Aufdachanlage. Indachanlagen sind dabei nur sinnvoll, wenn das Dach über eine für Photovoltaik sehr gut geeignete Neigung verfügt. Für ein Flachdach z. B. eignen sich Indachanlagen deshalb nicht sehr gut, da hier der für Photovoltaik optimale Neigungswinkel ohne eine entsprechende Aufständerung nicht erreicht wird. Neben der besseren Ästhetik hat man bei Indachanlagen auch noch Vorteile in Form von Kosteneinsparpotentialen, da man sich für die Fläche der Photovoltaikanlage dann die Ziegel spart - allerdings nur bei Neubauten, wenn man es von vorne herein entsprechend einplant. Aber trotzdem sieht man relativ wenig Indachanlagen. Die Gründe dafür sind zum einen die im Normalfall höheren Kosten, gerade bei schon bestehenden Dächern. Zum anderen haben Indachanlagen oft auch geringere Erträge, als Photovoltaikanlagen, welche als Aufdachanlage montiert werden. Der Grund dafür ist die höhere Temperatur bei Indachanlagen, da die Belüftung nicht so gut ist wie bei Aufdachanlagen. Damit ist die Temperatur der Module gerade im Sommer, wenn viel Strom produziert werden könnte, höher und geht schneller über die für kristalline Solarzellen optimale Temperatur von 25° C wodurch der Ertrag sinkt.

Gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage muss nicht zwingend auf einem Dach installiert werden. Es ist auch möglich, Photovoltaikanlagen in die Gebäudehülle zu integrieren. Das nennt man dann eine gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage. Dabei ist der Einsatz im Bereich Fassaden-, Fenster- und Verschattungslösungen möglich. Wichtig ist dabei, dass hier nicht nur die Energiegewinnung mit der Photovoltaikanlage im Vordergrund steht. Vielmehr werden dann die Module der Photovoltaikanlage noch für andere Funktionalitäten wie z.B. Witterungsschutz, Wärmedämmung, Beschattung oder Design genutzt.

Freilandanlage

Bei einer Freilandanlage ist kein Gebäude nötig. Stattdessen kann die Photovoltaikanlage auch einfach auf einer freien Fläche, wie z. B. auf nicht genutzten Äckern oder Wiesen aufgestellt werden. Interessant hierbei ist, dass die Aufständerung der Module genau so angepasst werden kann, dass der Neigungswinkel optimal ist. Auch eine gute Lüftung ist hierbei gegeben, da es kein Dach gibt, welches die Belüftung stört. Auch die Verschattung kann man durch eine entsprechende Planung der Abstände der Module voneinander komplett verhindern. Bei einer Freiland-Photovoltaikanlage muss jedoch beachtet werden, dass eine Genehmigung hier immer Pflicht ist, da das Landschaftsbild durch die Photovoltaikanlage verändert wird.