Funktionsweise einer Solaranlage einfach erklärt

Photovoltaikanlagen werden immer beliebter, da sie umweltfreundlichen und kostengünstigen Solarstrom erzeugen.

Dieser Strom kann im Haushalt verbraucht werden und die Stromkosten erheblich senken. Doch wie funktioniert eine Photovoltaikanlage genau?

Die Solaranlage nutzt die Energie der Sonne, um Strom zu erzeugen. Das klingt einfach, aber es steckt mehr dahinter als nur Solarmodule auf dem Dach zu installieren und sie zu verkabeln. Wir erklären dir, wie eine Solaranlage Strom erzeugt und welche Komponenten dafür nötig sind.

Komponenten und Funktionsweise einer Solaranlage

Solaranlagen benötigen nicht viel, um Solarstrom zu erzeugen. Die wesentlichen Komponenten sind die Photovoltaik-Module. Diese Module absorbieren die Sonnenstrahlen und wandeln sie in elektrische Energie, genauer gesagt in Gleichstrom (DC), um. Dieser Gleichstrom kann jedoch noch nicht direkt im Haushalt verwendet oder ins öffentliche Netz eingespeist werden. Dazu muss er zuerst in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden.

Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel. Der Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann von den Haushaltsgeräten genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Der von den PV-Modulen erzeugte Gleichstrom wird über spezielle Solarkabel zum Wechselrichter geleitet und kommt als gebrauchsfertiger Wechselstrom wieder heraus.

Stromspeicherung und Eigenverbrauch

Nicht direkt verbrauchter Strom muss nicht sofort ins öffentliche Netz eingespeist werden. Mit Stromspeichern kann der überschüssige Solarstrom gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden. Dadurch kann der Eigenverbrauch auf bis zu 80 % steigen, sodass der Großteil des Strombedarfs mit selbst erzeugtem Solarstrom gedeckt werden kann. Der Eigenverbrauch ist heute oft wirtschaftlicher als die Einspeisung ins Netz, da Solarstrom etwa 8 Cent pro kWh kostet, während der durchschnittliche Strompreis im öffentlichen Netz bei rund 35 Cent pro kWh liegt.

Funktionsweise einer Solaranlage im Überblick

• Solarmodule: Wandeln Sonnenstrahlung in Gleichstrom um.
• Solarkabel: Leiten den Gleichstrom zum Wechselrichter.
• Wechselrichter: Wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um.
• Stromnutzung: Der Wechselstrom kann direkt verbraucht, in einem Stromspeicher gespeichert oder ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Aufbau kristalliner Solarmodule

Photovoltaik-Module sind das Herzstück jeder Solaranlage. Sie bestehen aus vielen Solarzellen, die die Sonnenenergie in Strom umwandeln. Es gibt eine Vielzahl von Herstellern und Modellen, die kontinuierlich weiterentwickelt werden, wodurch die Preise für Solarmodule in den letzten Jahren gesunken sind.

Monokristalline und polykristalline Solarzellen

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von kristallinen Solarzellen: monokristalline und polykristalline. Monokristalline Solarzellen bestehen aus einem einzigen Siliziumkristall und bieten einen höheren Wirkungsgrad. Polykristalline Solarzellen bestehen aus mehreren Siliziumkristallen und sind kostengünstiger in der Herstellung. Monokristalline Solarzellen sind aufgrund ihrer höheren Effizienz und ästhetischen Vorteile besonders beliebt.

Funktionsweise einer Solarzelle

Die Funktionsweise einer Solarzelle ist verhältnismäßig einfach. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, werden positive und negative Ladungsträger freigesetzt. Silizium, der Halbleiter in der Solarzelle, leitet die Energie weiter. Durch gezielte Dotierung mit Fremdatomen entstehen zwei Schichten: p-dotiertes (positiv geladenes) und n-dotiertes (negativ geladenes) Silizium. Der p-n-Übergang zwischen diesen Schichten erzeugt ein elektrisches Spannungsfeld.

Wenn Photonen auf die Solarzelle treffen, lösen sie Elektronen von ihren Atomen. Diese freien Elektronen wandern zur p-dotierten Schicht, während die Elektronenlöcher zur n-dotierten Schicht wandern. Über eine Metallkontaktschicht auf der Vorder- und Rückseite der Zelle werden die Elektronen abgeleitet und zum Fließen gebracht, wodurch elektrischer Strom entsteht.

Durch die Kombination aus hochwertigen Komponenten und moderner Technologie können Photovoltaikanlagen effizient und zuverlässig Solarstrom erzeugen und so einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.

Photovoltaikanlagen werden immer beliebter, da sie umweltfreundlichen und kostengünstigen Solarstrom erzeugen.

Dieser Strom kann im Haushalt verbraucht werden und die Stromkosten erheblich senken. Doch wie funktioniert eine Photovoltaikanlage genau?

Die Solaranlage nutzt die Energie der Sonne, um Strom zu erzeugen. Das klingt einfach, aber es steckt mehr dahinter als nur Solarmodule auf dem Dach zu installieren und sie zu verkabeln. Wir erklären dir, wie eine Solaranlage Strom erzeugt und welche Komponenten dafür nötig sind.

Komponenten und Funktionsweise einer Solaranlage

Solaranlagen benötigen nicht viel, um Solarstrom zu erzeugen. Die wesentlichen Komponenten sind die Photovoltaik-Module. Diese Module absorbieren die Sonnenstrahlen und wandeln sie in elektrische Energie, genauer gesagt in Gleichstrom (DC), um. Dieser Gleichstrom kann jedoch noch nicht direkt im Haushalt verwendet oder ins öffentliche Netz eingespeist werden. Dazu muss er zuerst in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden.

Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel. Der Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann von den Haushaltsgeräten genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Der von den PV-Modulen erzeugte Gleichstrom wird über spezielle Solarkabel zum Wechselrichter geleitet und kommt als gebrauchsfertiger Wechselstrom wieder heraus.

Stromspeicherung und Eigenverbrauch

Nicht direkt verbrauchter Strom muss nicht sofort ins öffentliche Netz eingespeist werden. Mit Stromspeichern kann der überschüssige Solarstrom gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden. Dadurch kann der Eigenverbrauch auf bis zu 80 % steigen, sodass der Großteil des Strombedarfs mit selbst erzeugtem Solarstrom gedeckt werden kann. Der Eigenverbrauch ist heute oft wirtschaftlicher als die Einspeisung ins Netz, da Solarstrom etwa 8 Cent pro kWh kostet, während der durchschnittliche Strompreis im öffentlichen Netz bei rund 35 Cent pro kWh liegt.

Funktionsweise einer Solaranlage im Überblick

• Solarmodule: Wandeln Sonnenstrahlung in Gleichstrom um.
• Solarkabel: Leiten den Gleichstrom zum Wechselrichter.
• Wechselrichter: Wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um.
• Stromnutzung: Der Wechselstrom kann direkt verbraucht, in einem Stromspeicher gespeichert oder ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Aufbau kristalliner Solarmodule

Photovoltaik-Module sind das Herzstück jeder Solaranlage. Sie bestehen aus vielen Solarzellen, die die Sonnenenergie in Strom umwandeln. Es gibt eine Vielzahl von Herstellern und Modellen, die kontinuierlich weiterentwickelt werden, wodurch die Preise für Solarmodule in den letzten Jahren gesunken sind.

Monokristalline und polykristalline Solarzellen

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von kristallinen Solarzellen: monokristalline und polykristalline. Monokristalline Solarzellen bestehen aus einem einzigen Siliziumkristall und bieten einen höheren Wirkungsgrad. Polykristalline Solarzellen bestehen aus mehreren Siliziumkristallen und sind kostengünstiger in der Herstellung. Monokristalline Solarzellen sind aufgrund ihrer höheren Effizienz und ästhetischen Vorteile besonders beliebt.

Funktionsweise einer Solarzelle

Die Funktionsweise einer Solarzelle ist verhältnismäßig einfach. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, werden positive und negative Ladungsträger freigesetzt. Silizium, der Halbleiter in der Solarzelle, leitet die Energie weiter. Durch gezielte Dotierung mit Fremdatomen entstehen zwei Schichten: p-dotiertes (positiv geladenes) und n-dotiertes (negativ geladenes) Silizium. Der p-n-Übergang zwischen diesen Schichten erzeugt ein elektrisches Spannungsfeld.

Wenn Photonen auf die Solarzelle treffen, lösen sie Elektronen von ihren Atomen. Diese freien Elektronen wandern zur p-dotierten Schicht, während die Elektronenlöcher zur n-dotierten Schicht wandern. Über eine Metallkontaktschicht auf der Vorder- und Rückseite der Zelle werden die Elektronen abgeleitet und zum Fließen gebracht, wodurch elektrischer Strom entsteht.

Durch die Kombination aus hochwertigen Komponenten und moderner Technologie können Photovoltaikanlagen effizient und zuverlässig Solarstrom erzeugen und so einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.

Solarkabel und der Transport des Solarstroms

Solarkabel spielen eine entscheidende Rolle im Transport des erzeugten Solarstroms. Der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom (DC) kann im Haushalt nicht direkt genutzt werden, da das deutsche Stromnetz auf Wechselstrom (AC) ausgelegt ist. Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel, der den Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt.

Bevor dieser Prozess stattfinden kann, muss der Solarstrom über spezielle Solarkabel – auch als PV-Kabel oder Photovoltaikkabel bekannt – zum Wechselrichter transportiert werden. Diese Kabel verbinden die Solarmodule und andere Komponenten der Anlage miteinander, um den Solarstrom effizient von A nach B zu leiten.

Anforderungen an Solarkabel

Solarkabel müssen bestimmten Anforderungen gerecht werden, um den Herausforderungen der Photovoltaik gerecht zu werden. Sie sollten gut isoliert, witterungsbeständig sowie halogen- und säurefrei sein. Um Kabelverluste zu minimieren, ist es wichtig, auf die Länge und den Durchmesser der Kabel zu achten. Kürzere Kabelwege und ausreichend dicke Solarkabel sind hierbei ideal.

Der Wechselrichter: Umwandlung und Steuerung des Solarstroms

Neben den Solarmodulen ist der Wechselrichter die wichtigste Komponente einer Photovoltaikanlage. Er wandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, damit dieser im Haushalt genutzt oder ins öffentliche Netz eingespeist werden kann. Der Wechselrichter überwacht zudem die Einspeisung ins öffentliche Netz und weitere wichtige Parameter, wie die Trennung der Anlage bei Störungen im Stromnetz, um Fehlfunktionen zu vermeiden.

Arten von Wechselrichtern

Es gibt zwei Haupttypen von Wechselrichtern:

1. PV-Wechselrichter (Solar-Wechselrichter): Wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, der im Haushalt verwendet werden kann.
2. Batterie-Wechselrichter: Wandelt den Wechselstrom zurück in Gleichstrom für die Speicherung in Batteriesystemen, da die meisten Stromspeicher Gleichstrom speichern.

Erhöhung des Eigenverbrauchs durch einen Stromspeicher

Ein Stromspeicher ermöglicht es, den erzeugten Solarstrom zwischenzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen, wodurch der Eigenverbrauch auf bis zu 80 % oder mehr erhöht werden kann. Anfang der 2000er-Jahre galt der Eigenverbrauch von Solarstrom als unrentabel, doch durch gesunkene Photovoltaik-Preise und niedrige Einspeisevergütungen lohnt sich der Eigenverbrauch heute mehr denn je. Je mehr Solarstrom du verbrauchst, desto mehr Geld sparst du, insbesondere bei den steigenden Strompreisen.

Einspeisung und Einspeisevergütung

Überschüssiger Solarstrom, der nicht direkt verbraucht oder im Stromspeicher gespeichert wird, kann ins öffentliche Netz eingespeist werden. Dafür erhältst du eine Einspeisevergütung gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Diese Vergütung hat sich in den letzten Jahren jedoch deutlich reduziert. Während sie früher bei rund 57 Cent pro kWh lag, beträgt sie heute nur noch etwa 6,53 Cent pro kWh.

Eigenverbrauch versus Einspeisung

Der Eigenverbrauch von Solarstrom ist heute oft wirtschaftlicher als die Einspeisung ins Netz. Eine Solaranlage mit Speicher kann bis zu 81 % deines Strombedarfs decken, wodurch du erheblich bei den Stromkosten sparen kannst. Wer dennoch von der Einspeisevergütung profitieren möchte, sollte schnell handeln, da die Vergütungssätze weiter sinken. Eine installierte Anlage sichert jedoch die EEG-Vergütung für 20 Jahre.

Zusammenfassung und Fazit

Photovoltaikanlagen bieten eine einfache Möglichkeit, die Energie der Sonne zu nutzen, um kostengünstigen und umweltfreundlichen Solarstrom zu erzeugen. Neben den Solarmodulen ist der Wechselrichter eine zentrale Komponente, die den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt. Solarkabel transportieren den Strom effizient innerhalb der Anlage, und ein Stromspeicher ermöglicht es, den Eigenverbrauch zu maximieren.

Je höher dein Eigenverbrauch, desto mehr Geld sparst du, da Solarstrom deutlich günstiger ist als Strom aus dem öffentlichen Netz. Die Einspeisevergütung ist heute oft nur noch ein Nebenaspekt, da der Eigenverbrauch wirtschaftlich attraktiver ist. Eine hohe Autarkiegrad durch einen Stromspeicher sorgt für maximale Unabhängigkeit und schont die Umwelt.

Möchtest du mehr über die Komponenten und Funktionen einer Photovoltaikanlage erfahren? Besuche unser Photovoltaik-Lexikon. Wenn du direkt eine Solaranlage kaufen möchtest, prüfe die Verfügbarkeit deiner maßgeschneiderten Solarlösung auf express-solaranbau24.de.