Nachhaltige Energie und Stromersparnis ist vielen Privatpersonen wichtig, hat aber natürlich auch in Gewerbe und Industrie große Bedeutung. Solarenergie gehört dabei zu den effektivsten erneuerbaren Quellen. Mittels einer Photovoltaikanlage kann Solarenergie in Strom umgewandelt werden, doch wenngleich in Österreich 2021 laut Statistik bereits Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von insgesamt rund 2.783 Megawatt installiert waren – ein beachtlicher Zuwachs von 739.700 Kilowatt im Vergleich zum Vorjahr, mangelt es den meisten Menschen an Know-How, wie Photovoltaik konkret funktioniert.
Eine Photovoltaikanlage besteht grundsätzlich zunächst aus Solarzellen, die sich zu einem Solarmodul zusammensetzen. Diverse Solarmodule auf einem Dach bilden einen String, der sich wiederum zu einem Solargenerator zusammensetzt. Die Funktionsweise ist im Grunde simpel: Solarzellen bestehen aus zwei Siliziumschichten mit unterschiedlicher Leitfähigkeit. Trifft Sonnenlicht und die darin enthaltenen Energieträger, auch Photonen genannt, auf das Silizium, werden negative geladene Elektronen freigesetzt. Diese werden von einem positiven geladenen Siliziumgitter auf der Rückseite der Solarzelle angezogen. Zwischen diesen unterschiedlich geladenen Siliziumschichten besteht eine Grenzschicht, die direktes Verbinden verhindert. Die Elektronen werden stattdessen durch eine Stromleitung – auf der Zelle als weiße Streifen erkennbar – geleitet und erzeugen durch diese Bewegung Strom. Da sie lediglich in eine Richtung fließen, handelt es sich hierbei zunächst um Gleichstrom.
Jede einzelne Solarzelle wird so zu einem Mini-Kraftwerk, besitzt jedoch nur eine geringe elektrische Ladung von rund 0,5 Volt. Je nach Anlage bilden 36 bis 72 Solarzellen, die durch Lötbändchen zusammengeschaltet sind, ein Solarmodul. In der Regel sind Solarmodule auf einem Rahmen aus Aluminium montiert und werden von einer Glasplatte abgedeckt. Je nach Energiebedarf einer Anlage bilden 10 bis 100 Solarmodule den Solargenerator, angebracht auf Hausdächern, Fassaden, oder mittlerweile auch in externen Solarparks zu finden.
Da der Solargenerator zunächst Gleichstrom erzeugt, muss dieser weiter in Wechselstrom umgewandelt werden, um genutzt werden zu können. Diese Aufgabe übernimmt der Wechselrichter, zweiter wesentlicher Bestandteil eine Photovoltaikanlage, der daneben auch dafür sorgt, dass die Solarmodule optimal und effizient zusammenarbeiten. Oftmals wird mehr als ein Solargenerator an den Wechselrichter angeschlossen, um die Leistung der Anlage zu steigern und zu verhindern, dass ein verschattetes Modul die Leistung des Solargenerators mindert. Die Entscheidung über eine Verkabelung diverser Module erfolgt individuell je nach Energiebedarf und Budget, da ein komplexerer Aufbau der Anlage entsprechen höhere Kosten mit sich bringt.
Der im Wechselrichter erzeugte Wechselstrom fließt im Haus anschließend in einen Stromzähler oder Ertragszähler, der den gesamten Ertrag der Photovoltaikanlage misst. Der Strom, der konkret ins Netz eingespeist wird, wird durch einen Einspeisezähler gemessen. Auf diese Weise wird der Eigenverbrauch der Anlage bestimmt, der sich aus der Differenz des im Ertragszähler und Einspeisezähler gemessenen Stroms ergibt. Ein Bezugszähler misst im Gegensatz dazu den Strom, der zusätzlich, wenn nötig, aus dem öffentlichen Netz bezogen wird, beispielsweise wenn kein Solarstrom erzeugt wird oder dessen Speicher leer ist.
Das Energiemanagement einer Photovoltaikanlage ist somit ebenso intelligent wie effektiv: Wird im Haus kein Strom verbraucht, fließt die Gesamtmenge der erzeugten Solarenergie in das öffentliche Stromnetz. In der Realität ist dieser Fall jedoch höchst selten, da viele Geräte im Haushalt auch im Standby-Modus Energie verbrauchen. Wird Strom benötigt, wird dieser Eigenbedarf gemessen und die entsprechende Strommenge fließt direkt ins Haus. Ist die Bedarfsmenge jedoch größer – beispielsweise, wenn ein Herd eingeschaltet wird – als die Solaranlage produzieren kann, fließen 100 Prozent des eigenerzeugten Stroms zum Eigenverbrauch ins Haus, zudem wird ein Anteil von öffentlichem Strom hinzugekauft. Gleiches gilt für den Stromverbrauch nachts, wenn die Photovoltaikanlage selbst keinen Strom produzieren kann – in diesem Fall wird der Strom zu 100 Prozent aus dem öffentlichen Versorgungsnetz gespeist.
Der Nutzer einer Photovoltaikanlage kann sich hinsichtlich im Hinblick auf sein Energiemanagement für das Rückspeisen in das öffentliche Netz oder die komplette Eigennutzung entscheiden, wobei beide Alternativen sowohl Vor- wie auch Nachteile bieten. Generell sollte dabei berücksichtigt werden, dass die Einspeisevergütung – also der Betrag, den der Verbraucher durch dieses Rückspeisen in das öffentliche Netz verdient – in den vergangenen Jahren tendenziell abnahm. Wieviel die Betreiber konkret daran verdienen, hängt davon ab, wann die Anlage in Betrieb genommen wurde, wie auch von der Gesamtkapazität aller Photovoltaikanlagen in Österreich, zudem gibt es zwischen den Bundesländern erhebliche Diskrepanzen [link:https://stromliste.at/nuetzliche-infos/pv-anlagen/einspeisetarife]. So gibt Energie Graz zwischen 6 und 18 Cent/ kWh Einspeisevergütung, in Salzburg liegt diese zwischen 20,58 Cent/kWh und 51,20 Cent Cent/kWh, in Wien sind es 28,62 Cent/kWh, die dem Nutzer zugesprochen werden.
Wer auf diese Rückspeisung verzichten will, kann eine Batterie verwenden, um den erzeugten Strom für eine spätere Nutzung zu speichern. Doch auch hierbei entstehen Kosten für den Stromspeicher, die oftmals nicht unwesentlich sind. Angesichts immer weiter steigender Strompreise entscheiden sich allerdings immer mehr Nutzer für den Stromspeicher in einer Batterie, zumal die Preise hierfür aufgrund der steigenden Nachfrage derzeit sinken.
Wer auf nachhaltige Energie Wert legt und bereits auf ein Elektro- oder ein Hybridauto umgestiegen ist, sollte eine Photovoltaikanlage in Betracht ziehen, um die Ladestation daheim nicht mit Strom aus dem öffentlichen Versorgungswerk, sondern eben aus der eigenen Solaranlage zu betreiben. Kommt der Strom für die Ladestation des PKW aus der eigenen Photovoltaikanlage, spart der Betreiber bis zu 80% der Treibstoffkosten im Vergleich zu Benzinautos, wodurch diese auf nur 2 Euro pro 100 Kilometern sinken.
