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Photovoltaikanlage
Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen oder PVA) erzeugen unter Ausnutzung des photovoltaischen Effekts elektrische Energie durch die direkte Umwandlung von Sonnenenergie.
Ein Photovoltaik-Kraftwerk, auch als Solarstromanlage bezeichnet, besteht aus mehreren Solarmodulen, die in Reihe geschaltet sind. Wesentlicher Bestandteil eines Solarmoduls ist die Solarzelle, die aus Silizium oder einem organischen Kunststoff bestehen kann. Über Spiegel oder vergleichbare Linsensysteme werden die Sonnenstrahlen gebündelt und auf die Solarzellen gelenkt. Durch den photoelektrischen Effekt werden durch Sonnenstrahlen einer bestimmten Frequenz im Silizium Elektronen freigesetzt und dadurch der elektrische Strom erzeugt. Eine einzelne Solarstelle produziert nur etwa 0,5 Volt. Der Strom, der durch die Reihenschaltung der Solarmodule entsteht, kann – bei Nutzung einer Inselanlage – in einem Akkumulator gespeichert werden. Bei einer Hybridanlage wird der erzeugte Gleichstrom über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und anschließend direkt in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Der Energieertrag der Photovoltaikanlage gibt an, wie viel Strom die Anlage in einem festgelegten Zeitraum in das Netz einspeisen kann. Ein hoher Energieertrag verlangt eine optimale Abstimmung der Module einer Photovoltaikanlage untereinander und auf das Lastprofil des Stromnetzes.
Die Unterscheidung der Photovoltaikanlagen in Insel- und Hybridsysteme hängt nicht zuletzt vom jeweiligen Einsatzbereich ab. Inselanlagen sind nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen, sondern speichern den erzeugten Strom in Bleiakkumulatoren oder Solarbatterien. Beide Speichereinheiten stellen Gleichstrom zur Verfügung, der jedoch mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt werden kann. Praktische Anwendungen für Solar-Inselanlagen sind Wohnmobile, Parkscheinautomaten oder Satelliten und Raumfahrzeuge.
Bei Hybridsystemen arbeitet die Anlage zur Erzeugung des erforderlichen Stroms neben der Photovoltaikanlage mit anderen Energieerzeugern zusammen, beispielsweise einer Windkraftanlage. Ist die Hybridanlage netzgekoppelt mit dem öffentlichen Stromnetz, muss der erzeugte Strom in Wechselstrom umgewandelt und mit dem Netzstrom synchronisiert werden. Neueste Photovoltaikanlagen, die beispielsweise das Straßenbahnstromnetz versorgen, können Strom ohne Umwandlung direkt in das Netz einspeisen.
Die größten Photovoltaikanlagen können heute bis zu 20 Megawatt erzeugen und bestehen aus Tausenden von Solarmodulen. Die größten Solarstromanlagen sind in Deutschland, Spanien und den Vereinigten Staaten im Praxiseinsatz. Weltweit wurden im Jahr 2007 über 3500 GWh Strom in Photovoltaik-Kraftwerken zur Verfügung gestellt.
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