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Wie funktioniert Photovoltaik? Das Photovoltaik Prinzip

Photovoltaik Funktion: Das Wichtigste in Kürze
  • Durch den photoelektrischen Effekt wird Licht in Strom umgewandelt
  • Der Wechselrichter wechselt Gleichstrom in Wechselstrom um und macht den Solarstrom somit für den Haushalt nutzbar
  • In der Kombination mit Stromspeicher und Wallbox ist eine PV-Anlage ein Wundermittel gegen hohe Energiekosten
  • Mit einem Energiemanager lassen sich die Komponenten einer Solarlösung intelligent steuern

Bei Enpal bekommen Sie ein Solar-Komplettpaket mit 20 Jahren Garantie. Auf Wunsch sind auch ein Solarstromspeicher und eine Wallbox dabei, um Ihre Unabhängigkeit und Ihre Kostenersparnisse zu maximieren.

Eine Photovoltaikanlage wirkt für Hausbesitzer nahezu magisch: Sobald es hell ist, wird eigener Solarstrom produziert, der direkt genutzt, gespeichert oder ins Stromnetz eingespeist werden kann. Dadurch wird man unabhängiger von Energiekonzernen, spart langfristig Kosten und schont die Umwelt.

Doch wie genau funktioniert Photovoltaik? Das schauen wir uns in diesem Artikel genauer an.

Inhaltsverzeichnis

Photovoltaik Funktion einfach erklärt

Photovoltaik einfach erklärt

Lichtstrahlen treffen auf ein Solarpanel und lösen dort den photoelektrischen Effekt aus. Dadurch wird Gleichstrom produziert. Der Gleichstrom wird dann vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, damit er im Haushalt nutzbar wird.

Photovoltaik (PV) ist also ein Verfahren, bei dem Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Begriff setzt sich aus den griechischen Wörtern „Photos” (Licht) und „Volt” (Maßeinheit für elektrische Spannung) zusammen.

In den folgenden Abschnitten beschreiben wir kurz, welche Rolle die verschiedenen Photovoltaik Komponenten dabei haben. Weiter unten gehen wir auf technischer Ebene tiefer darauf ein, wie genau eine PV-Anlage funktioniert.

Solarpanel

In einem Solarpanel (Solarmodul) sind durchschnittlich 60 einzelne Solarzellen, in denen das Licht in elektrische Energie umgewandelt wird. Es besteht normalerweise aus insgesamt sechs Schichten.

Der Aufbau eines Solarpanels, die verschiedenen Schichten werden sichtbar gemacht
So ist ein Solarpanel aufgebaut.

Diese Schichten sorgen unter anderem dafür, dass das Solarmodul vor äußeren Einwirkungen geschützt wird und wasserdicht ist. So kann eine lange Lebensdauer, hohe Leistungsfähigkeit und ein maximaler Photovoltaik Ertrag erreicht werden.

Was Sie sich also merken können: Ohne Solarpanel könnten wir die Sonnenstrahlen nicht in Strom umwandeln.

Mehr Detailinformationen finden Sie hier: Solarpanel

Wechselrichter

Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom, der von den Solarmodulen kommt, in Wechselstrom um und macht ihn dadurch im Haushalt nutzbar. Daher wird er oft als das Herz der Solaranlage bezeichnet.

Neben der Umwandlung des Gleichstroms hat der Wechselrichter auch noch andere Aufgaben. Dazu gehören z.B. Netz- und Anlagenüberwachung sowie Leistungsmaximierung.

Mehr darüber erfahren Sie hier: Wechselrichter

Stromzähler

Ein Stromzähler zählt, wie viel Strom von der PV-Anlage erzeugt wird, wie viel davon selbst verbraucht wird und wie viel ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.

Am besten eignen sich dafür sogenannte „Smart Meter”. Das sind die modernsten Stromzähler, die z.B. auch die Direktvermarktung von Solarstrom ermöglichen.

Mehr Informationen finden Sie hier: Stromzähler

Stromspeicher

Stromspeicher speichern den tagsüber produzierten Strom, falls er nicht direkt genutzt wird. Wenn man eine Solaranlage mit Speicher hat, kann man den Solarstrom also zeitunabhängig nutzen. Dadurch macht man sich zum Großteil unabhängig vom Netzstrom und kann die Stromkosten um bis zu 80 % senken.

Hier erfahren Sie mehr: Stromspeicher

Solarmodul mit Solarstromspeicher.

Wallbox

Eine Wallbox ist eine E-Auto-Ladestation. Die Kombination aus Wallbox und Photovoltaik lohnt sich besonders, weil dadurch die Tankkosten extrem gesenkt werden können. Das zeigt der Vergleich:

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Alles über die E-Auto-Ladestation erfahren Sie hier: Wallbox

Energiemanager

Der Energiemanager steuert die komplette Solarlösung intelligent aus. Er ist sozusagen das Gehirn der Solaranlage. Speicher, Wallbox & Co. sind über den Energiemanager verbunden, damit z.B. der Speicher zur richtigen Zeit oder das E-Auto nur mit günstigem Solarstrom aufgeladen wird.

Der Enpal Energiemanager liegt durch die Enpal App übrigens direkt in Ihrer Hand. Optimierter Stromverbrauch, intelligentes Laden und viele weitere Funktionen steuern Sie mit nur wenigen Klicks. Hier können Sie mehr erfahren: Energiemanager

Der Enpal Energiemanager mit der Enpal App.

Montagekomponenten

Natürlich gehört zu einer PV-Anlage auch das Montagegestell und die Verkabelung. Denn die Solarmodule können nicht einfach lose auf das Hausdach gelegt werden. Sie werden mit Dachhaken an den Dachsparren befestigt und verkabelt. Der in den Solarpanels erzeugte Strom wird dann über diese Verkabelung ins Hausinnere zum Wechselrichter geleitet. Mehr dazu finden Sie hier: Photovoltaik Montage

Photovoltaik Funktion für Experten: Was genau passiert in einer Solarzelle?

Eine Solarzelle besteht in der Regel aus drei Schichten Silizium. Die obere Schicht ist sog. „n-dotiertes“ Silizium. Das heißt, dass es negativ geladen ist. Die untere Schicht hingegen ist „p-dotiert“, also positiv geladen. In der mittleren sog. Grenzschicht werden die Elektronen abgefangen, die sich in den Schichten lösen, wenn Licht auf die Solarzelle trifft. Dies ist der oben beschriebene Gleichstrom.

Schon gewusst?

Meistens wird für Solarzellen das Halbleitermaterial Silizium verwendet, da es  das zweithäufigste chemische Element der Erde ist. Tatsächlich sind ca. 15% der Erdmasse Silizium.

Wie günstig ist Photovoltaik?

Wer seinen eigenen Strom mit einer PV-Anlage produziert, profitiert über die gesamte Lebensdauer der PV-Anlage von „kostenlosem” Strom. Da die Anschaffung einer Solaranlage aber mit relativ hohen Kosten verbunden ist, können auch die Kosten für Solarstrom auf eine Kilowattstunde heruntergebrochen werden. Das sind die sogenannten Stromgestehungskosten.

Die Stromgestehungskosten sind von verschiedenen Faktoren abhängig, u.a. von der Größe der Photovoltaikanlage, der Sonneneinstrahlung und der Leistungsfähigkeit der Solarmodule. Laut Fraunhofer ISE liegen die Stromgestehungskosten für eine Kilowattstunde Solarstrom bei 3 - 11 Cent. Damit ist Solarstrom mindestens 3x so günstig wie Strom aus dem Netz (aktuell 40 Cent/kWh mit Strompreisbremse, Stand: Dezember 2023).

Mehr über die Kosten einer Solaranlage erfahren Sie hier: Solaranlage Kosten

Fazit: Photovoltaik funktioniert!

Eigentlich gibt es nur eins, was man sich merken muss: Photovoltaik funktioniert! Sobald Licht auf die Solaranlage trifft, wird Strom produziert. Damit macht man sich unabhängig von schwankenden Strompreisen, spart langfristig Kosten und schützt die Umwelt.

Hier können Sie herausfinden, ob sich eine PV-Anlage auch für Ihr Haus lohnt:

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