Unter einer Photovoltaikanlage versteht man eine Anlage zur Solarstromerzeugung. Diese besteht im einfachen Fall aus einem oder mehreren Solarmodulen und einem Wechslerichter, der den erzeugten Solarstrom von Gleich- in Wechselspannung umwandelt. Die Leistung üblicher Photovoltaikanlagen reicht vom niedrigen einstelligen kW-Bereich, wie er für Hausdachanlagen üblich ist, bis hin zu einigen MW für gewerbliche Dachanlagen, während Freiflächensolaranlagen üblicherweise mindestens im MW-Bereich angesiedelt sind.

Im direkten Vergleich zeigen die Modultypen individuelle Unterschiede. Monokristalline Module sind etwas teuer, aber sehr effektiv, während ein polykristallines Modul im Unterschied dazu preiswerter ist, aber geringere Wirkungsgrade aufweist.

Allgemein gilt: Ein Satteldach mit einer Ausrichtung nach Süden, Westen oder Osten sowie einer Neigung von ca. 30-45 Grad ist perfekt für eine Solaranlage geeignet. In der Regel sind nur reine Norddächer für Photovoltaik nicht geeignet. Ost/Westdächer sind, wenn auf Eigenverbrauch optimiert, sogar besser nutzbar als Süddächer. Generell sind die Module in den vergangenen Jahren technisch optimiert und ermöglichen fast jedem Hausbesitzer die Produktion des eigenen Stroms.

Ein Modul hat eine Größe von ca. 2 m². Wird eine Anlage mit 8 Modulen (Leistung pro Modul 400 w, Gesamtleistung 3,2 kWp) installiert, werden ca. 18 m² benötigt. Die Montage der Module kann sowohl horizontal, als auch vertikal, erfolgen.

Photovoltaik ist die direkte Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in Strom mittels aus einzelnen Solarzellen aufgebauten Solarmodulen. Das Wort kommt von „Photon“ (griechisch: Licht) und „Volta“ (italienischer Erfinder, nach dem die Einheit der elektrischen Spannung „Volt“ benannt wurde).

Eine Solarzelle ist zumeist eine sehr dünne Scheibe aus Silizium und etwa 15 x 15 cm groß. Auf der Vorder- und der Rückseite sind Kontaktbänder befestigt, die den vom Sonnenlicht in der Zelle erzeugten Strom abführen. Das Silizium wird aus Quarzsand hergestellt.

Die Bauzeit einer Photovoltaikanlage hängt von der Leistungsgröße und den bautechnischen Gegebenheiten ab. Bei Anlagen bis 10 kWp erfolgt die Installation in 1 bis 3 Werktagen.

PV-Anlagen können problemfrei auf Flachdächern installiert werden. In diesem Fall werden die Module mit Hilfe eines Montagesystems schräg aufgestellt, so dass sie die optimale Südausrichtung und eine günstige Neigung erhalten. Gleichzeitig ist mit der Schrägaufstellung der Module der Reinigungseffekt und eine ausreichende Belüftung gesichert. Hierbei ist ein ausreichend großer Abstand zwischen den Modulen wichtig, da es sonst zu einer Verschattung und somit zu einer Ertragsminderung kommt. Zur Installation der gleichen Leistung ist die benötigte Flachdachfläche in etwa doppelt so groß wie bei einer Schrägdachvariante.

Wp steht für Wattpeak oder auf deutsch Wattspitze. Das ist eine Einheit, die sich in der Photovoltaik eingebürgert hat. Sie gibt die Leistung an, die ein Solarmodul bei voller Sonnenbestrahlung mittags zwischen April und September erreichen kann.

Die Höhe der erzeugten Solarstrommenge hängt vom Standort, der Neigung und Ausrichtung und der verwendeten Solarmodule ab. Eine Photovoltaik-Anlage in Lettland erzeugt im Schnitt je kWp rund ca. 900 Kilowattstunden Strom (wird eine Anlage mit 4 kWp montiert, erhält man 3600 kWh pro Jahr).

Photovoltaik-Module nutzen nicht nur das direkte Sonnenlicht, das nur bei klarem Himmel auftritt, sondern auch die diffuse Strahlung, die durch die Wolken tritt. Je heller es ist, desto mehr Leistung bringen die Module – egal, ob dabei die Sonne direkt zu sehen ist oder nicht.

Über viele Jahre und bei vielen verschiedenen Anwendungen hat die Photovoltaik ihre Zuverlässigkeit bewiesen. Die Photovoltaik wird seit den 1960er Jahren in der Weltraumfahrt genutzt und hat sich dort bewährt. In Deutschland wurden viele tausend kleine und große Anlagen seit den 1990er Jahren errichtet. Man rechnet derzeit mit einer Lebensdauer von ca. 30 Jahren mit einer jährlichen Abnahme der Modulleistung von 0,3 bis 0,5 Prozent. Danach können das Deckglas und der Metallrahmen und teilweise auch die Solarzellen z.B. für die Herstellung neuer Solarmodule recycelt werden.

Um die hineingesteckte Energie wieder zu erzeugen, muss die Solaranlage etwa zwei Jahre lang Energie produzieren. Bei einer Lebensdauer von mind. 25 Jahren wird sie also mehr als das zehnfache an sauberen Strom erzeugen als zu ihrer Herstellung benötigt wurde.

Eine Photovoltaikanlage besteht aus folgenden Komponenten, die individuell aufeinander abgestimmt sind und somit an die baulichen Grundgegebenheiten des Hauses angepasst werden:

Solarmodule, die aus der Sonnenenergie Gleichstrom erzeugen.
Wechselrichter, die den Gleichstrom in netzkompatiblen Wechselstrom umwandeln.
Einspeisezähler, der den eingespeisten Strom in das Stromnetz misst.
Verkabelung und Montagegestell, auf dem die Solarmodule befestigt werden.
Stromspeicher (optional), der den erzeugten Solarstrom zwischenspeichert.

Idealerweise wird der Wechselrichter an einem geschützten Ort, der auch im Sommer nicht zu warm wird, installiert. Wenn im Haus kein geeigneter Montageort vorhanden ist, gibt es auch Wechselrichter, die außen angebracht werden können.

Normalerweise nicht, denn dank der glatten Moduloberfläche sorgen in der Regel Regen und Schnee für die Reinigung.

Für eine vierköpfige Familie kann man im Jahr mit insgesamt 3.500 bis 4.500 kWh Stromverbrauch rechnen, wenn nicht mit Strom geheizt oder Warmwasser bereitet wird. Zur Erzeugung dieser Strommenge benötigt man je nach Zelltyp 30 – 40 m² Modulfläche. Dies entspricht etwa einer Anlagenleistung von 5 kWp. Lässt die Dachfläche eine größere Leistung zu, kann diese je nach Kundenwunsch natürlich auch genutzt werden.

Eine Photovoltaikanlage kann jederzeit mit einem Batteriespeicher nachgerüstet werden.