Wie funktioniert Photovoltaik?

Im Prinzip ganz einfach, Sonnenlicht rein – Strom raus!

 
Das ist natürlich die extrem vereinfachte Version. Wir möchten ihnen nicht die physikalischen Details beschreiben, sondern den Aufbau einer typischen netzgekoppelten Anlage.

Das Hauptmerkmal von netzgekoppelten PV-Anlagen ist ihre Anbindung an das öffentliche Stromversorgungsnetz. Seit dem 1.000-Dächer-Förderprogramm (1991 - 1995) werden verstärkt netzgekoppelte PV-Anlagen in Deutschland errichtet. Mit dem 100.000-Dächer-Programm (1999 bis 2003) und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG, seit 1. 4. 2000) hat die Bundesregierung erfolgreiche Markteinfürungsprogramme für netzgekoppelte PV-Anlagen gestartet, die weltweit viel Beachtung finden.

 

Eine netzgekoppelte PV-Anlage besteht im Wesentlichen aus den folgenden Hauptkomponenten:

- PV-Generator (mehrere PV-Module in Reihen- und Parallelschaltung mit Montagegestell)

- Generatoranschlusskasten (mit Schutztechnik)

- Wechselrichter

- Zählerschrank mit Stromkreisverteilung, Bezugs- und Einspeisezähler und Hausanschluss

 

Der Platzbedarf für eine PV-Anlage richtet sich unter anderem nach den verwendeten Modultypen. Man unterscheidet zwischen monokristallinen, polykristallinen sowie verschiedenen Dünnschicht Modulen.

 

ZellmaterialBenötigte PV-Fläche für 1 kWp 
Monokristallin7 - 9 m2
Hochleistungszellen6 - 7 m2
Polykristallin7,5 - 10 m2 
Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) 9 - 11 m
Cadmiumtellurid (CdTe)12 - 17 m2 
Amorphes Silizium14 - 20 m

 

Neben den Modulen ist der Wechselrichter die wichtigste Komponente einer netzgekoppelten Anlage. Die Auswahl muss sehr sorgfältig geschehen und erfolgt in der Regel mit einer entsprechenden Simulationssoftware.

 
Wechselrichter wandeln die von den Modulen kommende Gleichspannung in netzkonforme Wechselspannung um.

 
In unseren Breiten werden Wechselrichter unterdimensioniert, d.h. bei einer installierten PV-Leistung von 5 kWp wird ein Wechselrichter mit ca. 4,8 kW Leistung eingesetzt. Der Grund hierfür liegt im Wirkungsgrad des Wechselrichters, die Unterdimensionierung sorgt dafür, dass auch bei der hauptsächlich vorkommenden Teillast der optimale Arbeitspunkt gefunden wird.

Die Verluste an den Tagen mit maximaler Einstrahlung sind zu vernachlässigen.