Photovoltaik: Wie funktioniert Solarenergie und wie viel kostet sie?
- Veröffentlicht: 31.08.2022
- 20:45 Uhr
- Galileo
Bei der Energiewende könnte Photovoltaik, also das Umwandeln von Sonneneinstrahlung in elektrische Energie, eine zentrale Rolle spielen. Wie Photovoltaik-Anlagen aufgebaut sind und funktionieren und wie viel sie kosten. Im Clip: Solardächer für die Autobahn.
Das Wichtigste zu Photovoltaik-Anlagen
Kurz gesagt beinhaltet Photovoltaik (PV), die Einstrahlung der Sonne mithilfe von Solarzellen in elektrische Energie (Strom) umzuwandeln.
Der Begriff setzt sich aus dem griechischen Wort "phos", das im Deutschen "Licht" bedeutet, und einer Abwandlung von "Volt", der Einheit für elektrische Spannung, zusammen.
Photovoltaik-Anlagen, etwa auf Hausdächern, bestehen nicht nur aus den Solarzellen der Solarmodule. Zu ihnen gehört etwa auch ein Wechselrichter.
So setzt sich eine Photovoltaik-Anlage zusammen
Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage?
Die Solarzellen der Solarmodule einer Photovoltaik-Anlage verwandeln - vereinfacht gesagt - Sonnenstrahlen in Strom.
Etwas genauer wandeln die Solarzellen die Energie der Sonnenstrahlen, die durch kleine Lichtteilchen (Photonen) getragen wird, in elektrische Energie um.
Ein Wechselrichter, der neben den Solarmodulen ebenfalls zu einer PV gehört, macht aus dem erzeugten Gleichstrom wiederum Wechselstrom. Der kann ins Stromnetz eingespeist werden.
Funktion einer Solarzelle genauer erklärt
Im Video erklärt der Physik - simpleclub mehr im Detail, wie die Solarzelle einer Photovoltaik-Anlage funktioniert.
Externer Inhalt
Photovoltaik als eine erneuerbare Energieform
Übergeordnet betrachtet ist Photovoltaik ein Teil der Solartechnik - neben der Solarthermie (ST). Beide nutzen die Sonneneinstrahlung, um daraus Energie zu gewinnen. Im Gegensatz zur Photovoltaik wandelt die Solarthermie die Einstrahlung der Sonne jedoch nicht in elektrische Energie um, sondern in Wärmeenergie.
Sowohl Photovoltaik als auch Solarthermie gehören als Teile der Solartechnik - neben Wasser- und Windkraft - zu den erneuerbaren Energieformen. Denn ihre Quelle ist, etwa im Gegensatz zu Öl oder Gas, nicht endlich. Sie spielen daher eine wichtige Rolle in der Energiewende. Kein Wunder, dass Deutschland auf große Solarparks setzt.
Deutschlands größte Solar-Anlage: Der EnBW-Solarpark Weesow-Willmersdorf
In Brandenburg, rund 26 Kilometer nordöstlich von Berlin, hat das Energieversorgungs-Unternehmen EnBW zum Jahresende 2020 den derzeit größten Solarpark Deutschlands in Betrieb genommen.
Der Solarpark Weesow-Willmersdorf umfasst eine Fläche von 209 Hektar, wovon 164 Hektar mit 465.000 Modulen bebaut sind. Mit dem jährlichen Ertrag von rund 180 Millionen kWh können rechnerisch bis zu 50.000 Haushalte umweltfreundlich mit Strom versorgt werden.
Um den Solarpark so schonend wie möglich für die Umwelt und im Einklang mit der Natur zu gestalten, wurde bewusst nicht das gesamte Gelände verbaut, sondern es besitzt noch Freiflächen für die Biodiversität.
Was kostet eine Photovoltaik-Anlage?
💰 Die Kosten für eine Photovoltaik-Anlage lässt sich an den Kosten pro Kilowatt Peak (kWp) ablesen. kWp ist ein besonderes Maß, das ausschließlich zur Messung der Leistung in der Photovoltaik verwendet wird - es steht für die Höchstleistung, die eine Anlage erbringen kann.
🏠 Kleine Photovoltaik-Anlagen mit drei bis vier kWp kosten im Schnitt rund 1.700 bis 1.600 Euro pro kWp. Größere Anlagen mit acht bis zehn kWp sind mit 1.400 bis 1.300 Euro pro kWp etwas günstiger.
🏡 Als übliche Größe für Privathaushalte gilt eine Photovoltaik-Anlage mit drei bis zehn kWp Leistung auf circa acht Quadratmeter Dachfläche für die Solarmodule. Eine PV-Anlage erzeugt pro Jahr zwischen 950 und 1.200 Kilowattstunden (kWh) Strom.
💶 Preislich liegt eine private Photovoltaik-Anlage für ein Einfamilienhaus je nach Größe durchschnittlich zwischen 5.400 und 13.300 Euro (Steuern, Installationskosten und Preis für die Inbetriebnahme der Anlage inklusive).
🧑🤝🧑 In Deutschland verbrauchen zwei Personen durchschnittlich 2.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr im Mehrfamilienhaus beziehungweise 3.000 kWh im Einfamilienhaus (ohne Warmwasser). Bei einem Strompreis von 32 Cent pro kWh (Durchschnitt 2021) entspricht das jährlichen Stromkosten in Höhe von 640 beziehungsweise 960 Euro.
📅 Eine Photovoltaik-Anlage ist also eine langfristige Investition. Sie kostet zunächst viel Geld, hilft dir aber dabei, über die Jahre hinweg Stromkosten einzusparen.
📑 Je nach Region und Stadt kannst du solche eine Anlage für 60 bis 200 Euro im Monat bei den örtlichen Versorgern mieten. Der Vorteil: Du musst nicht finanziell in Vorleistung gehen und dich nicht um Wartung oder Betrieb kümmern. Der Nachteil: Die Mietverträge haben oft sehr lange Laufzeiten von 18 bis 20 Jahren, durch welchen sich die Mietkosten meist auf einen hohen fünfstelligen Betrag summieren.
❗ Der Verbraucherzentrale zufolge ist eine gemietete Anlage somit fast immer deutlich teurer als eine gekaufte, manchmal um das Zwei- bis Dreifache.
Welche Förderungen gibt es für private Photovoltaik-Anlagen?
🔋 Wenn du weniger Photovoltaik-Strom für dich selbst verbrauchst, als du erzeugst, fließt ein Teil deines selbstgemachten Stroms in das öffentliche Netz. Dafür kannst du eine kleine Einspeisevergütung (etwa sechs bis neun Cent pro Kilowattstunde, Stand: Juli 2022) erhalten. Die Höhe hängt davon ab, wie groß deine Anlage ist und wann du sie in Betrieb genommen hast: Bezahlt wird diese Vergütung im Jahr der Inbetriebnahme und weitere 20 Kalenderjahre.
🔋 Die bundeseigene Förderbank KfW unterstützt den Kauf von Photovoltaik-Anlagen mit zinsgünstigen Darlehen. Auch wenn du im Rahmen einer Sanierung für energieeffizientere Wohngebäude eine Photovoltaik-Anlage installieren willst, gewährt die KfW unter bestimmten Voraussetzungen Zuschüsse dafür.
🔋 Auch in manchen Kommunen, Regionalverbänden oder in einigen Bundesländern gibt es Zuschüsse für Photovoltaik-Anlagen oder für Batteriespeicher, wenn du eine Photovoltaikanlage anschaffst. Wende dich dazu am besten an örtliche Klimaschutzmanager:innen oder Energieberater:innen.
FAQ zu Photovoltaik-Anlagen
Photovoltaik (PV) lohnt sich vor allem, je höher der Eigenverbrauch von deinem selbstproduzierten Solarstrom ist. Außerdem lohnt PV sich, je mehr energieintensive Anschaffungen wie ein Elektroauto oder eine Wärmepumpe gemacht werden.
Wie und ob du für deine Photovoltaik-Anlage gefördert wirst, hängt zum Teil davon ab, in welcher Kommune beziehungsweise in welchem Bundesland du lebst. Die bundeseigene Förderbank KfW bietet aber zinsgünstige Kredite an. Wenn du weniger Strom verbrauchst, als du mit deiner Anlage produzierst, kannst du deinen Überschuss ins Stromnetz einspeisen und dafür eine Zeit lang Geld bekommen.
Photovoltaik (PV) und Solarthermie (ST) gehören zur Solartechnik. Beide Methoden erzeugen aus der Sonneneinstrahlung Energie. Photovoltaik erzeugt elektrische Energie, Solarthermie hingegen Wärmeenergie.