Was ist Photovoltaik?

Der Begriff Photovoltaik erklärt sich fast von selbst: Er setzt sich zusammen aus dem griechischen Phos (Licht) sowie Volt (Maßeinheit für elektrische Spannung). Es geht also um die Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Dieses Phänomen konnte erstmals in den fünfziger Jahren genutzt werden. Vor allem in der Weltraumforschung war dies ein beachtlicher Fortschritt, um beispielsweise den Energiebedarf von Satelliten zu decken. In der Gegenwart hat sich die Energiegewinnung durch Photovoltaik zu einer wichtigen Energiequelle auch auf unserer Erde entwickelt. Sie zählt zu den erneuerbaren und somit umweltfreundlichen Energien.

Werdegang der Photovoltaik

Obwohl der photovoltaische Effekt bereits 1839 durch Alexandre Edmond Becquerel (1820-1891) entdeckt wurde, konnte er erst über 100 Jahre später praktisch genutzt werden. In dieser Zeitspanne arbeiteten viele Wissenschaftler an der Entwicklung bis zum ersten Modul, so auch der berühmte Wissenschaftler Albert Einstein. Die PV (Photovoltaik) wurde erstmals für Satelliten verwendet. Batterien, Brennstoffzellen, Nuklearzellen im herkömmlichen Sinn kamen damals nicht in Frage: Nach kurzer Zeit wäre die mitgelieferte Energie aufgebraucht und der Satellit damit unbrauchbar geworden. Durch die Entwicklung leistungsfähiger Solarzellen aus Silizium war die PV ideal für diese Anwendung. Ihre Vorteile lagen auf der Hand:

• Praktisch unbegrenzte Kapazität der Energiequelle (die Sonne)
• Keine Abfallprodukte (Abgase, Rückstände, usw.)
• Absolute Wartungsfreiheit der Bauteile
• Hohe Zuverlässigkeit, da keine beweglichen Teile vorhanden sind

Im Privatgebrauch fand die Photovoltaik erst später Einzug, vor allem bei Inselanlagen, wie Almhütten welche sonst keine elektrische Versorgung hätten. In Orten, wo das Stromnetz verfügbar war, kam Photovoltaik eher selten zur Anwendung. Hier waren meistens die damals hohen Anschaffungskosten und der noch geringe Wirkungsgrad verantwortlich.

Seit der Jahrhundertwende erlebt die Photovoltaik einen unglaublichen Aufschwung. Durch die globale Klimaerwärmung, zunehmenden Umweltverschmutzung und des immer größer werdenden Energiebedarfes entschlossen einige Länder in Photovoltaik zu investieren. So auch Italien. Für alle, welche eine Photovoltaik-Anlage montierten, garantiert der Staat einen beachtlichen Beitrag pro produzierten kWh.

Gegenwart & Zukunft der Photovoltaik

Photovoltaik ist aufgrund von Umweltverschmutzung und fehlender erneuerbaren Energien stark im Aufschwung. Durch die staatliche Förderung seit dem Jahre 2005 ist Photovoltaik auch wirtschaftlich besonders interessant.

Die Entwicklung zeigt sinkende Preise und steigende Wirkungsgrade auf. Es gibt ein neues Gesetz, welches bei Neubauten eine Photovoltaik-Anlage vorschreibt. Dadurch soll erreicht werden, dass bis zum nächsten Jahrhundert (2100) über 90% der benötigten Energie durch Photovoltaik gedeckt wird. Mit berücksichtigt ist dabei auch der steigende Energiebedarf als auch die Energie, welche momentan von Fahrzeugen und anderen mobilen Quellen stammt.

Vorteile einer Photovoltaikanlage

Ein großer Vorteil: Photovoltaikanlagen lassen sich auf nahezu jede ungenutzte Fläche montieren.Die Photovoltaik ist heute eine Energiequelle mit vielen Vorteilen, die für sich sprechen:

• Die Energiequelle Sonne ist kostenlos und praktisch unerschöpflich
• Die Photovoltaik ist äußerst umweltschonend, da keinerlei Abgase oder Rückstände entstehen
• Die Anlagen sind beliebig erweiterbar; d.h. die Leistung einer PV-Anlage kann auch nachträglich relativ einfach erhöht werden (professionelle Planung vorausgesetzt!)
• Es gibt keine Mindestgröße von PV-Anlagen. Ein Atomkraftwerk mit einer Leistung von nur 3kW kann nicht gebaut werden.
• PV-Anlagen sind von wenigen kW (Kilowatt) bis zu MW (Megawatt) realisierbar
• Hohe Lebensdauer, wartungsarm und einfach im Aufbau, da sie ohne beweglichen Teile auskommt
• Bei kleinen Leistungen eine extrem mobile Energiequelle
• Dezentrale Energieversorgung, dadurch Unabhängigkeit von Energiekrisen

Durch die Förderung des Staates ist eine Photovoltaik-Anlage im Durchschnitt in 10 Jahren abbezahlt. Bei einer Garantie von 20 Jahren und einer Lebensdauer, die wesentlich höher ist, kann man Photovoltaik mit einer langlaufenden Aktie vergleichen, ohne Risiko

Arten von PV-Anlagen

Grundlegend wird zwischen zwei Arten von Photovoltaikanlagen unterschieden:

• Netzparallele Photovoltaikanlage (On-Grid)
• Insel-Photovoltaikanlage (Off-Grid)

Eine Netzparallele Photovoltaikanlage wird - wie der Name schon sagt - parallel zum öffentlichen Stromnetz betrieben. Diese Anlage besteht im Wesentlichen aus einem Photovoltaikgenerator, der sich aus mehreren Photovoltaikmodulen zusammensetzt, einem sogenannten Inverter, der die erzeugte Energie von Gleich- in Wechselstrom umwandelt und verschiedenen Messeinrichtungen.
Hierbei kann die erzeugte Energie sowohl vor Ort verbraucht werden, als auch an den Netzbetreiber abgegeben und somit anderen Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden.

Eine Insel-Photovoltaikanlage funktioniert hingegen autonom und wird ohne einen Anschluss an das Stromnetz betrieben. Hier wird der Photovoltaikgenerator durch einen Batteriespeicher, ein Ladegerät oder einen Batteriewechselrichter und je nach Bedarf z. B. durch ein kleines Wasserkraftwerk oder ein Diesel-Aggregat erweitert.
Die erzeugte Energie wird im Batteriespeicher zwischengespeichert und je nach Bedarf an die Verbraucher abgegeben.
Diese Variante wird häufig an abgelegenen und schwer zugänglichen Orten (z. B. Almhütten) eingesetzt.