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So funktioniert die Photovoltaikanlage

Der Einsatz moderner Solarstromtechnik entlastet nicht nur unsere Umwelt: Immer mehr Hausbesitzer nutzen ihre Dachflächen, um finanzielle Erträge zu erwirtschaften oder ihre Energiekosten zu senken.

Mittlerweile kann rein rechnerisch der Jahresstromverbrauch einer Durchschnitts- Familie von 40 Quadratmetern Modulfläche auf dem eigenen Dach gedeckt werden. Doch auch kleinere Anlagen können bereits finanziell interessant sein. Weil Sonnenstrom eine der klimafreundlichsten Energieformen ist und daher förderungswürdig, gibt es nicht nur für die Einspeisung ins Netz eine über 20 Jahre gesetzlich garantierte Vergütung vom Versorger, sondern auch für die Nutzung im Haus.

: Solarstrom-Bausatz: Module und Wechselrichter sind die wichtigsten Stücke, sie müssen gut aufeinander abgestimmt sein. Foto: SolarWorld

Kernstück einer Solarstromanlage sind Fotovoltaik-Module, die aus Sonnenlicht umweltfreundlichen Gleichstrom produzieren. Die meistverwendeten Zellen bestehen, stark vereinfacht, aus zwei Schichten unterschiedlich behandelten, mit Fremdatomen gezielt „verunreinigten“ Siliziums, geschützt unter einer Glasschicht liegend. Trifft Licht auf dieses Solarsandwich, entsteht zwischen den Schichten eine Spannung, die man über Kontakte oben und unten abgreifen kann. Schaltet man einen Verbraucher dazwischen, fließt Gleichstrom. Ein Wechselrichter wandelt diesen Strom in haushaltsüblichen Wechselstrom um, der dann ins öffentliche Netz gespeist wird. Die Zellen werden im Werk zu Modulen zusammengefasst. Eine Fotovoltaik-Anlage besteht also im Wesentlichen aus den Solarmodulen mit Trägergerüst, den Kabelverbindungen und dem Wechselrichter. Hinzu kommt der Einspeisezähler. Es gibt keine beweglichen Teile, daher kaum Wartungsaufwand. Eine sichere Sache ist eine solche Anlage jedoch nur, sofern sie von Fachleuten geplant und installiert wird, die Erfahrung mit dieser Technik nachweisen können.

Einen reibungslosen Betrieb mit maximalen Erträgen gewährleisten Systeme, in denen hochwertige und aufeinander abgestimmte Komponenten zum Einsatz kommen. Bei einer Betriebszeit von über 20 Jahren ist die Qualität von eingesetzten Produkten und Installation besonders wichtig. Orientierung bietet hier das TÜV-Zeichen.

Wirtschaftlicher Nutzen der Solarstromanlage

Hausbesitzer mit Anschluss ans öffentliche Netz können entweder den kompletten Ertrag einspeisen und pro Kilowattstunde 20 Jahre lang gute 33 Cent vom Netzbetreiber erhalten oder einen Teil selber verbrauchen. Was tatsächlich gemäß EEG – Erneuerbare-Energien-Gesetz – ebenfalls vergütet wird, mit circa 18, ab 30 Prozent Eigenverbrauch mit 22 Cent. Mittels sogenannter „Homesystems“, zu denen unter anderem leistungsfähige Akkus gehören, lässt sich dieser Anteil noch erhöhen (Für den Fall des Stromausfalls ist man dann gut gerüstet). Mit steigenden Strompreisen wird diese Variante interessanter werden.

Für die Anlagenfinanzierung stellt die Kreditanstalt für Wiederaufbau zinsgünstige Kredite zur Verfügung. Umfassende Beratung zu Wirtschaftlichkeit, Technik und Finanzierung erhalten Bauherrn bei Beratungs- und Installationsunternehmen.

: Bisher war die netzgekoppelte Anlage die Norm, die sämtlichen erzeugten Strom einspeist, und daher Einspeisezähler (unten rechts) und Bezugszähler (unten links) benötigt. Foto: Wagner Solar

Aufbau von Solarzellen – Photoelektrischer Effekt

Marktführend sind Solarzellen aus Silizium. Die dunkelblauen bis schwarzen monokristallinen Zellen erreichen Wirkungsgrade von 11 bis 16 Prozent. Etwas preiswerter sind Module mit polykristallinen Solarzellen. Diese bestehen aus mehreren Siliziumkristallen und schimmern unterschiedlich blau. Sie erreichen Wirkungsgrade von 10 bis 14 Prozent. Module mit Dünnschicht-Solarzellen spielen bei privaten Solaranlagen bislang nur eine kleine Rolle. Sie erreichen Wirkungsgrade von acht bis zehn Prozent sind aber vielfältiger einsetzbar.

Die Solarzellen wirkt der fotoelektrische Effekt, dessen schlüssige Erklärung Albert Einstein seinerzeit den Nobelpreis eingebracht hat: Licht besteht aus Energiepaketen, „Quanten", die Elektronen aus ihrer Umlaufbahn um die Atomkerne herauslösen können. Genau das passiert in der von der Sonne beschienenen Solarzelle. Diese negativ geladenen Teilchen wollen nun gerne wieder zu ihrem positiv geladenen Atomkern oder wenigstens zur nächsten freien Stelle, wollen „rekombinieren". Doch der Aufbau der Solarzelle verhindert das, sorgt dafür, dass sie sich oben, die Fehlstellen sich unten konzentrieren, womit oben ein negativer, unten ein positiver Überschuss entsteht. Dazwischen herrscht Spannung. Zurück finden die Elektronen nur über einen Umweg, eine Brücke. Sind aber Elektronen unterwegs, nennt man das – Strom.

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