Photovoltaik Grundlagen
Nicht nur für all diejenigen, die sich regelmäßig über zu hohe Stromrechnungen ärgern, sondern auch für alle, die ihre Energieversorgung zukunftsfähig machen wollen, sind Photovoltaikanlagen hochinteressant. Denn einerseits senken Sie mit einer eigenen Photovoltaikanlage den Netzstrombezug und werden dadurch unabhängiger von Preiserhöhungen der Energieversorger; andererseits hilft jede installierte Photovoltaikanlage auf dem Weg zur Klimaneutralität.
Die Technologie ermöglicht es, Strom aus Sonnenenergie zu erzeugen und diesen entweder selbst zu nutzen oder ganz oder teilweise in das Stromnetz einzuspeisen. Solarstrom hat den Vorteil, dass er umweltfreundlich erzeugt wird und die Energiequelle umsonst und nahezu unendlich lange verfügbar ist. Lesen Sie auf diesen Seiten, wie Photovoltaik funktioniert und was es bei der Investition in eine PV-Anlage zu beachten gibt.
Das Wichtigste in Kürze
- Photovoltaik wandelt Sonnenlicht direkt in Strom; ein Wechselrichter macht daraus netzfähigen Wechselstrom für Eigenverbrauch oder Einspeisung.
- 2025 stammten rund 17 Prozent der deutschen Stromerzeugung aus Photovoltaik — erstmals mehr als aus Braunkohle.
- Solarthermie erzeugt dagegen Wärme für Warmwasser und Heizung — beide Techniken lassen sich am selben Haus kombinieren.
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Was ist Photovoltaik?
Photovoltaik bezeichnet die Umwandlung von Sonnenenergie (griech. phos: Licht) in Strom (-voltaik: abgeleitet von der Einheit für elektrische Spannung Volt, die nach dem Physiker Alessandro Volta benannt wurde). 2025 stammten nach Daten der Bundesnetzagentur rund 17 Prozent der deutschen Stromerzeugung aus Photovoltaik (74,1 Terawattstunden) — erstmals mehr als aus Braunkohle. Der Zubau wächst seit Jahren kräftig. Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) hängt unter anderem von ihrer Größe, der Ausrichtung des Daches, der Dachneigung und den gewählten Solarmodulen ab.
Photovoltaik heute: vom Nischenthema zur tragenden Säule
Photovoltaik ist längst keine Zukunftstechnik mehr: Mit dem Solarpaket I hat der Gesetzgeber 2024 viele Hürden abgebaut: Für Steckersolargeräte entfällt seit dem 16. Mai 2024 die zusätzliche Meldung beim Netzbetreiber, wenn sie bis 2.000 Watt Modulleistung und insgesamt 800 Voltampere Wechselrichterleistung bleiben — nötig bleibt nur der Eintrag ins Marktstammdatenregister; außerdem wurde die gemeinschaftliche Gebäudeversorgung im Mehrfamilienhaus erleichtert. Zusammen mit stark gesunkenen Modulpreisen ist der Einstieg damit so einfach wie nie; wie sich das konkret rechnet, zeigt der Beitrag zur Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Anlagen.
Wie funktioniert die Photovoltaik?
Zur Gewinnung von Strom aus Sonnenstrahlen sind Solarzellen nötig. Diese sind in der Regel aus Silizium gefertigt und werden in sogenannten Solarmodulen zusammengefasst. Technisch machen sich PV-Anlagen den photoelektrischen Effekt zunutze, durch den aus der Strahlungsenergie der Sonne elektrische Energie gewonnen werden kann. Mit der Einstrahlung von Lichtenergie auf die Zellen entsteht Gleichstrom, der anschließend von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Dieser kann entweder vom Anlagenbesitzer selbst genutzt, oder aber in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Was ist der Unterschied zur Solarthermie?
Die Antwort liegt in der Entschlüsselung des Begriffs Solarthermie: Er leitet sich von lat. sol = Sonne und griech. thermie = Wärme ab. Mit der Photovoltaik bezeichnet man die Gewinnung von Strom aus den Sonnenstrahlen mittels Solarzellen beziehungsweise –modulen. Bei der Solarthermie gewinnt man dagegen Wärme aus der Sonnenenergie, und zwar mit sogenannten Solarkollektoren. Gemeinsamkeiten bestehen darin, dass sowohl Solarmodule als auch Solarkollektoren an möglichst exponierter Stelle installiert werden sollten, um eine ausreichende Sonneneinstrahlung zu gewährleisten. Außerdem wird bei beiden Anlagen Sonnenstrahlung genutzt, um daraus Energie zu gewinnen.
Das technische Verfahren unterscheidet sich: Während die Solarzellen elektrische Energie direkt aus den Sonnenstrahlen gewinnen können, fließt bei der Solarthermie eine Leiter-Flüssigkeit durch die Solarkollektoren, die die Wärme aufnimmt und in das Haus transportiert, wo sie vor ihrer Nutzung zwischengespeichert wird.
Je größer die Anlage ist, desto mehr Fläche steht zur Energiegewinnung zur Verfügung. Im Gegensatz zur Solarthermie kann es sich bei der Photovoltaik lohnen, die Anlage größer als für den Eigenbedarf nötig zu planen, weil eingespeister Solarstrom grundsätzlich vergütet wird; bei neuen Anlagen entfällt die EEG-Vergütung seit 2025 jedoch in Zeiten negativer Börsenstrompreise.
Photovoltaik oder Solarthermie — was leistet was?
| Photovoltaik | Solarthermie | |
|---|---|---|
| Liefert | Strom | Wärme |
| Kernbauteile | Solarmodule mit Solarzellen, Wechselrichter | Sonnenkollektoren mit Leiterflüssigkeit, Pufferspeicher |
| Umgang mit Überschuss | Einspeisung ins Stromnetz wird vergütet — größere Auslegung kann sich lohnen | Wärme nur begrenzt speicherbar — Anlage wird auf den Bedarf ausgelegt |
| Platzbedarf am Haus | Dach- oder Fassadenfläche, möglichst unverschattet | kleinere Kollektorfläche, ebenfalls möglichst sonnig |
| Kombinierbar? | ja — getrennte Flächen einplanen | ja — auch als Ergänzung zur Heizung |
Vorteile der Photovoltaik
Der größte Vorteil einer eigenen PV-Anlage liegt nahe: Mit der Sonne steht eine beinahe unerschöpfliche Energiequelle zur Verfügung, die dazu noch völlig kostenfrei ist. Somit ist die solare Stromerzeugung nicht nur umweltfreundlich, gleichzeitig macht man sich unabhängiger von der künftigen Entwicklung der Strompreise. Natürlich entstehen Kosten für Anschaffung und Installation der Anlage; ob sie sich schnell amortisieren, hängt vor allem von Investitionskosten, Eigenverbrauch, Strompreis und Einspeisevergütung ab. Neben der EEG-Vergütung kommen KfW-Kredite sowie teils kommunale oder Landeszuschüsse für Photovoltaikanlagen infrage, was die Wirtschaftlichkeit verbessern kann.
Darüber hinaus erzeugen PV-Anlagen auch bei diffuser oder geringer Sonneneinstrahlung Strom; der Ertrag ist dann aber niedriger als bei direkter Sonne. Ein Nachführen der Module an den jeweiligen Sonnenstand ist für typische Dachanlagen nicht nötig und in den meisten Fällen auch nicht wirtschaftlich. Die Erzeugung von Sonnenstrom verursacht weder Geräusche noch Gerüche, die zu Beschwerden führen könnten. Außerdem fällt der Wartungsaufwand für die Anlagen, wenn sie erst einmal in Betrieb sind, sehr gering aus.
Nachteile der Photovoltaik
Auch bei Photovoltaikanlagen gibt es ein paar negative Aspekte: Die Investitionskosten für Photovoltaikanlagen sind vergleichsweise hoch, bis zu einem gewissen Maße aber auch von der Dimensionierung der Anlage sowie ihrer Qualität abhängig.
Außerdem erzeugt die Anlage selbst zwar keine Emissionen, bei der Produktion der Module wird dennoch CO2 freigesetzt. Außerdem können einzelne Bauteile — etwa Lötverbindungen — Blei enthalten; bei ordnungsgemäßer Rücknahme und Entsorgung gehen davon keine Schäden aus. Energetisch amortisiert sich ein Modul laut Fraunhofer ISE in etwa ein bis zwei Jahren, über die Lebensdauer fällt die Ökobilanz damit klar positiv aus.
Photovoltaik: Stärken und Grenzen
Vorteile
- Kostenlose, nahezu unerschöpfliche Energiequelle — macht unabhängiger von der Strompreis-Entwicklung
- Leiser, geruchloser Betrieb ohne bewegliche Teile; der Wartungsaufwand bleibt gering
- Auch bei diffusem Licht wird Strom erzeugt — ein Nachführen der Module ist meist unnötig
Nachteile
- Vergleichsweise hohe Anfangsinvestition, abhängig von Größe und Qualität der Anlage
- Bei der Modulproduktion entsteht CO₂ — energetisch amortisiert sich ein Modul aber in etwa ein bis zwei Jahren (Fraunhofer ISE)
- Module gehören am Lebensende in die fachgerechte Rücknahme, da einzelne Bauteile Blei enthalten können
Fördermöglichkeiten für Solaranlagen Hilfe bei der Finanzierung einer Photovoltaik-Anlage Photovoltaik-Anlagen werden in Deutschland auf mehreren Wegen gefördert, da sie als… weiterlesen
