Die Gewinnung elektrischer Energie mittels Sonnenenergie wird als Photovoltaik (PV) bezeichnet. Dabei wandeln Solarzellen einfallendes Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um.
Kernstück einer Photovoltaik-Anlage sind die Solarzellen. Diese bestehen aus zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten, für die folgende Materialien verwendet werden können: monokristallines Silizium, polykristallines Silizium (Si), amorphes Silizium (a-Si), Kadmium-Tellurid (CdTe) und Kupfer-Indium-(Gallium-)Diselenid (CIS/CIGS).
Arten von Solarzellen
Die Solarzellen werden zu Modulen zusammengeschaltet, in Rahmen eingefasst und mit einer Glasabdeckung versehen. Über Wechselrichter wird der erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, der anschließend für den Eigenbedarf genutzt wird oder in das öffentliche Netz der Elektrizitätsversorgung eingespeist wird. Weitere Bauteile einer PV-Anlage sind Schaltvorrichtungen, Sicherungen und Blitzschutzeinrichtungen.
Die Aufstellflächen sollten möglichst nach Süden ausgerichtet und frei von Verschattungen sein. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Module auf Dach-, Fassaden- oder Glasflächen zur photovoltaischen Energieerzeugung eingesetzt werden. Die Dimensionierung einer solchen Anlage richtet sich in erster Linie nach der verfügbaren Fläche, der zu gewinnenden Strommenge und nach den finanziellen Möglichkeiten des Bauherren. Anders als bei einer solarthermischen Anlage, deren Größe genau auf den Energiebedarf des betreffenden Haushaltes ausgelegt ist, gibt es bei der Photovoltaik keine Faustregel. Hier gilt: Je größer die Anlage, desto rentabler ist sie, da der erzeugte Strom ins Netz eingespeist und vergütet wird.
In unseren Breiten gelten folgende Richtwerte, bei einer optimalen Südausrichtung von rund 25 bis 30°:
Bei PV-Anlagen unterscheidet man zwischen zwei Systemen:
Inselsysteme (sind unabhängig vom Stromnetz und benötigen zusätzlich Komponenten zur Stromspeicherung, um Versorgungssicherheit zu garantieren)
Netzgekoppelte Systeme (gewonnener Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist sowie vergütet und bei Bedarf entnommen)