Photovoltaikanlagen gehören zu den Stromerzeugern, die zukünftig unseren Energiebedarf decken sollen. Dafür nutzen sie das Sonnenlicht und produzieren daraus Strom. Die Module der Anlage müssen so angebracht werden, dass eine möglichst effiziente Ausnutzung der Sonnenstrahlen möglich ist. Häufig sind sie deshalb auf Dächern von Häusern anzutreffen. Doch wie genau funktioniert eine Photovoltaikanlage?
Eine Solaranlage besteht grundsätzlich aus den Solarmodulen, welche Gleichstrom produzieren und dem Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Zudem gehört das Montagegestell, welches die Module auf dem Dach befestigt, dazu. Außerdem ein zweiter Stromzähler, der den erzeugten, verbrauchten und eingespeisten Strom misst. Optional kann auch ein Batteriespeicher vorhanden sein, welcher den erzeugten Strom abspeichert und ihn zum späteren Zeitpunkt wieder freigeben kann.
Vereinfacht kann man sagen, dass die Solarpanels Sonnenlicht in Strom umwandeln. Dies ist aufgrund der Folien, welche aus Silizium bestehen, möglich. Wenn Sonnenstrahlen auf das Solarmodul treffen, werden die enthaltenen Elektronen angeregt und bewegen sich zum Wechselrichter. Diese Elektronen transportieren den produzierten Gleichstrom, welcher durch den Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Erst dann wird der Strom brauchbar.
Funktion eines Solarmoduls
Grundsätzlich ist die Funktionsweise einer Solaranlage recht einfach zu verstehen, doch wie genau erzeugen die Solarmodule Strom mithilfe von Sonnenenergie? Eine ausführliche Erklärung, was im Inneren eines Moduls passiert, benötigt hervorragende physikalische Kenntnisse.
Doch kurz gesagt: Die Siliziumfolien erzeugen ein elektrisches Feld. Sobald Licht darauf trifft, verändert sich die Ladung des Feldes. Die positiven und negativen Ladungsträger werden freigesetzt. Durch das Silizium kann die erzeugte Energie transportiert werden. Sobald der positive Ladungsträger auf den negativen Ladungsträger trifft, entsteht ein elektrisches Spannungsfeld. Wenn jetzt warme Sonnenstrahlen hinzukommen, dringen Photonen ein und trennen die Elektronen von den Atomen. Die Elektronen werden durch eine Kontaktschicht abgeleitet und mithilfe von Leitbahnen zum Fließen gebracht. Dieser Vorgang erzeugt elektrischen Strom.
Eine Solarzelle kann eine elektrische Spannung von etwa 0,5 Volt erzeugen. Ein Solarmodul besteht meist aus 36 bis 72 Zellen. Um den Energiehaushalt eines Hauses zu erzeugen, sind also mehrere Module notwendig. Photovoltaikanlagen bestehen je nach Energiebedarf aus 10 bis 100 Modulen.
Was passiert mit dem produzierten Strom als nächstes?
Bei der von einer Solarzelle produzierten Energie handelt es sich um Gleichstrom. Um im Haushalt verwendet zu werden, muss er zunächst in Wechselstrom umgewandelt werden. Dazu kommt der Wechselrichter zum Einsatz, der den produzierten Strom in Wechselstrom umwandelt. Mit bestimmten Solarkabeln wird Gleichstrom zum Wechselrichter geleitet und kommt als Wechselstrom wieder heraus. Erst dann kann der Strom entweder für den Haushalt genutzt werden oder in das öffentliche Netz eingespeist werden.
Wo fließt der überschüssige Strom hin?
Wenn Sie den produzierten Strom nicht unbedingt einspeisen möchten, ist die Anschaffung eines Batteriespeichers sehr ratsam. Dieser kann ihren überschüssigen Strom speichern und ihn zu einem späteren Zeitpunkt wieder freisetzen. Beispielsweise am Abend, wenn die Sonne nicht mehr scheint und die PV-Anlage keinen Strom mehr produziert. Dadurch steigern Sie ihren Eigenverbrauch um ein Vielfaches.
Funktion einer Photovoltaikanlage in 5 Schritten zusammengefasst:
Sonnenstrahlen treffen auf die Solarzellen
Die Solarmodule wandeln die Sonnenstrahlung in Gleichstrom um
Der Gleichstrom wird durch Solarkabel zum Wechselrichter geleitet
Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um
Der Strom kann nun direkt verbraucht, abgespeichert oder in das öffentliche Netz eingespeist werden
