Photovoltaik-Glossar: Einfach erklärt, Was bedeutet was?

Photovoltaik einfach erklärt. Glossar. Was ist was?

Photovoltaik einfach erklärt:

Glossar: Was bedeutet was?

Die Welt der Photovoltaik kann auf den ersten Blick komplex erscheinen, aber sobald man die Schlüsselbegriffe versteht, wird vieles klarer. Dieses Glossar bietet eine verständliche Einführung in die wichtigsten Begriffe rund um Photovoltaikanlagen. Es richtet sich an alle, die eine Solaranlage in Erwägung ziehen oder mehr über die Technologie erfahren möchten. Jeder Begriff wird einfach und übersichtlich erklärt, sodass auch technische Konzepte leicht verständlich werden.

  1. Photovoltaik (PV)

Photovoltaik ist die Technologie, die Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandelt. Dabei wird in Solarzellen der sogenannte photoelektrische Effekt genutzt, um die Energie der Sonnenstrahlen direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Diese Technologie wird weltweit eingesetzt, um umweltfreundlichen Strom zu erzeugen.

  1. Solarzelle

Eine Solarzelle ist das kleinste Bauelement einer Photovoltaikanlage. Sie besteht aus Halbleitermaterial, typischerweise Silizium, das Licht absorbiert und in Strom umwandelt. Durch den photoelektrischen Effekt werden Elektronen freigesetzt, die dann als Strom fließen. Viele Solarzellen werden in einem Solarmodul kombiniert, um die Energieproduktion zu steigern.

  1. Solarmodul

Solarmodule bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Solarzellen. Sie werden verwendet, um Sonnenenergie in Elektrizität umzuwandeln und sind in verschiedenen Größen und Leistungen erhältlich. Je nach Art und Anzahl der Module kann eine Photovoltaikanlage genug Strom für ein einzelnes Haus oder sogar ein ganzes Unternehmen erzeugen.

  1. Wechselrichter

Der Wechselrichter ist ein wesentlicher Bestandteil einer Photovoltaikanlage. Er wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der in Haushalten und Gewerbebetrieben verwendet wird. Ohne Wechselrichter wäre der erzeugte Strom nicht kompatibel mit dem Stromnetz.

  1. Nennleistung

Die Nennleistung gibt an, wie viel Strom ein oder mehrere Solarmodul unter Standardbedingungen erzeugen können. Dieser Wert wird in Kilowatt-Peak (kWp) gemessen und gibt die maximale Leistung der Anlage bei optimaler Sonneneinstrahlung an. Er ist ein entscheidender Faktor bei der Dimensionierung einer Photovoltaikanlage.

  1. Kilowatt-Peak (kWp)

Kilowatt-Peak (kWp) ist die Maßeinheit, die angibt, wie viel Leistung eine Photovoltaikanlage gleichstromseitig (DC) unter optimalen Bedingungen erbringen kann. Dieser Wert dient als Richtwert, um die Größe und Leistungsfähigkeit einer Anlage zu beschreiben. Ein kWp entspricht dabei einer Leistung von 1.000 Watt unter optimalen Bedingungen, was über eine Stunde andauernder Leistung einer elektrischen Energie von einer Kilowattstunde (kWh) entspricht.

  1. Engpassleistung

Die Engpassleistung beschreibt die Maximalleistung einer Photovoltaikanlage bezogen auf das leistungsschwächste Glied der Komponentenkette. Dies kann die Gesamtheit der Modulleistung in kWp sein oder aber auch die Leistung, welche der Wechselrichter verarbeiten kann. Da die maximale Modulleistung (kWp) in der Praxis aufgrund mehrerer vom Optimum abweichender Faktoren meist nur wenige Tage im Jahr erreicht wird, wird diese oft größer dimensioniert als die Wechselrichterleistung. Somit ist die Engpassleistung einer üblichen PV-Anlage mit 12kWp und 10kW Wechselrichterleistung beispielweise 10kW

  1. Temperaturkoeffizient

Der Temperaturkoeffizient beschreibt die Veränderung der Leistung eines Solarmoduls in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Solarmodule arbeiten bei kühlen Temperaturen effizienter, während ihre Leistung bei hohen Temperaturen abnimmt. Ein niedriger Temperaturkoeffizient bedeutet, dass das Modul auch bei Hitze relativ effizient bleibt. Das ist besonders wichtig in heißen Regionen oder bei integrierten Dachinstallationen, welche mangels Hinterlüftung schlecht gekühlt werden.

  1. Bifaziale Module

Bifaziale Module sind eine fortschrittliche Art von Solarmodulen, die auf beiden Seiten Licht aufnehmen können. Dadurch können sie nicht nur direktes Sonnenlicht, sondern auch das von der Umgebung reflektierte Licht nutzen. Diese Module sind besonders effektiv in Umgebungen, in denen viel Licht von der Bodenoberfläche oder anderen Oberflächen reflektiert wird, wie etwa bei aufgeständerten Freiflächenanlage oder Überdachungen.

  1. Batteriespeicher

Ein Batteriespeicher ist eine wichtige Ergänzung zu einer Photovoltaikanlage, um den erzeugten Strom zu speichern und später zu nutzen, wenn keine Sonne scheint, wie z.B. nachts oder bei schlechtem Wetter. Batteriespeicher erhöhen den Eigenverbrauch und die Unabhängigkeit vom Stromnetz, indem sie überschüssigen Strom zwischenspeichern, der später genutzt werden kann.

  1. Netzeinspeisung

Bei der Netzeinspeisung wird der von der Photovoltaikanlage erzeugte überschüssige Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Betreiber erhalten dafür eine Einspeisevergütung, was die Wirtschaftlichkeit der Anlage erhöhen kann. In Ländern mit gut geregelten Einspeisevergütungen nahe dem Marktpreis für Strom oder darüber, ist dies ein wichtiger Aspekt bei der Finanzierung von PV-Anlagen.

  1. Eigenverbrauch

Der Eigenverbrauch bezeichnet den Anteil des von der Photovoltaikanlage erzeugten Stroms, der direkt vor Ort genutzt wird. Ein hoher Eigenverbrauch wirkt sich positiv auf die Amortisationszeit aus, da weniger Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen werden muss. Moderne Anlagen können mithilfe von Batteriespeichern den Eigenverbrauch weiter steigern.

  1. Bezugszähler

Der Bezugszähler misst den Strom, den ein Haushalt oder Unternehmen aus dem öffentlichen Netz bezieht, wenn die Photovoltaikanlage nicht genug Strom produziert. Dies ist vor allem nachts oder bei schlechtem Wetter der Fall. Der Zähler ermittelt den genauen Energieverbrauch und dokumentiert auch die Einspeisung überschüssigen Stroms ins Netz.

  1. Solarthermie

Solarthermie und Photovoltaik unterscheiden sich in ihrer Funktionsweise grundlegend. Während Photovoltaikanlagen Strom erzeugen, nutzen Solarthermieanlagen die Sonnenenergie, um Wärme zu erzeugen, beispielsweise zur Erwärmung von Wasser oder zur Unterstützung der Heizungsanlage. Beide Systeme können auf Dächern installiert werden, haben aber unterschiedliche Anwendungen.

  1. Wechselstrom (AC) vs. Gleichstrom (DC)

Photovoltaikanlagen erzeugen Gleichstrom (DC), der in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden muss, um in Haushalten und Gewerbebetrieben verwendet werden zu können. Der Wechselrichter übernimmt diese Umwandlung. Haushaltsgeräte und das Stromnetz arbeiten alle mit Wechselstrom, weshalb diese Umwandlung essenziell ist.

  1. Montagesysteme

Montagesysteme sind die Strukturen, die verwendet werden, um Solarmodule sicher auf Dächern oder im Freiland zu befestigen. Sie sind so ausgelegt, dass sie den Modulen maximale Sonneneinstrahlung bieten und gleichzeitig sicher gegen Wind- und Wetterbedingungen sind. Verschiedene Montagesysteme sind für unterschiedliche Dachtypen und Geländeformen verfügbar.

  1. Amortisationszeit

Die Amortisationszeit beschreibt, wie lange es dauert, bis sich die Investition in eine Photovoltaikanlage durch Einsparungen bei den Stromkosten und mögliche Einspeisevergütungen ausgezahlt hat. Typischerweise liegt die Amortisationszeit einer gut geplanten Anlage zwischen 6 und 12 Jahren, je nach Standort, Stromverbrauch und Förderungen. Nach dieser Zeit produziert die Anlage praktisch „kostenlosen“ Strom.

  1. Einspeisevergütung

Die Einspeisevergütung ist der vom Energieversorger festgelegte Preis, den Betreiber von Photovoltaikanlagen erhalten, wenn sie ihren überschüssigen Strom ins öffentliche Netz einspeisen. Die meisten Energieversorger agieren neben Ihrer Rolle als Stromlieferant auch als Abnehmer für eingespeisten Strom. In vielen Ländern gibt es zudem staatliche Programme zur Förderung der erneuerbaren Energien, bei denen Betreiber für jede eingespeiste Kilowattstunde vergütet werden. Dies kann die Rentabilität der Anlage erheblich verbessern.

  1. Modulwirkungsgrad

Der Modulwirkungsgrad ist ein Maß dafür, wie effizient ein Solarmodul das einfallende Sonnenlicht in Strom umwandelt. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Energie wird auf derselben Fläche erzeugt. Dieser Wert ist besonders wichtig, wenn der verfügbare Platz für die Module begrenzt ist. Typische Wirkungsgrade moderner Solarmodule liegen zwischen 20% und 23%.

  1. Netzausfall und Notstromversorgung

Bei einem Stromausfall schaltet sich eine normale Photovoltaikanlage ab, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden. In Kombination mit einem Batteriespeicher oder speziellen Notstromsystemen kann eine Anlage jedoch so konfiguriert werden, dass sie auch bei Netzausfällen Strom liefert und somit eine gewisse Energieunabhängigkeit bietet.

  1. Strang / String

Die einzelnen Solarmodule werden üblicherweise seriell zusammengeschalten, wodurch ein Modul-Strang bzw. String entsteht. Die Länge eines Strings ist dabei durch die anliegende Spannung der einzelnen Module begrenzt. Liefert ein Modul beispielsweise 40 Volt, so liegen an einem String mit 20 Modulen bereits 800 Volt Gleichspannung an. Die meisten Systeme sind sowohl modulseitig als auch wechselrichterseitig auf 1.000V oder 1.500V begrenzt. Würde ein String die zulässige Gesamtspannung überschreiten, müssten die überzähligen Module zu einem zweiten separaten String verschalten werden.

  1. Moduloptimierer / Leistungsoptimierer

Bei Moduloptimierern bzw. Leistungsoptimierern handelt es sich um etwa handgroße Kästchen, in denen Leistungselektronik verbaut ist, welche die Arbeitseffizienz eines Modulstrings erhöht. Im Falle eines Modulstrings ohne Moduloptimierer beeinflussen sich die seriell verschalteten Module durch äußere Einflüsse wie Verschattungen oder Verschmutzungen gegenseitig in ihrer Leistungsabgabe. Moduloptimierer gleichen durch Anpassung der jeweiligen Modulströme die elektrischen Dysbalancen auf Modulebene aus und führen somit zu einer erhöhten Anlageneffizienz. Da diese Optimierer allerdings einen weiteren Kostenfaktor darstellen, sollte vorab geprüft werden, ob deren Einsatz rentabel ist oder nicht.

Fazit

Photovoltaikanlagen bieten zahlreiche Vorteile, und das Verständnis der zugrunde liegenden Begriffe ist der Schlüssel zu einer fundierten Entscheidung. Eine gut geplante und richtig dimensionierte Photovoltaikanlage kann nicht nur den Stromverbrauch eines Haushalts oder Unternehmens erheblich senken, sondern auch einen wertvollen Beitrag zum Umweltschutz leisten.

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