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Photovoltaik: Nachhaltiger Solarstrom

  • Produzieren Sie Ihren eigenen Strom für das Heizen, Warmwasser und mehr
  • Bleiben Sie auch in Zukunft unabhängig von schwankenden Energiepreisen
  • Reduzieren Sie Ihre Energiekosten auf ein Minimum

Photovoltaikanlagen - der letzte Schritt zu maximaler Effizienz

Die Sonne ist ein gigantisches Kraftwerk, das unsere Erde nicht nur mit Wärme, sondern auch mit Licht versorgt. Schon im 19. Jahrhundert wurde der photoelektrische Effekt entdeckt – also die Möglichkeit, die Energie des Lichts in elektrischen Strom umzuwandeln. Obwohl Albert Einstein die theoretischen Erkenntnisse noch einmal vertiefte, gelang erst den Weltraumpionierinnen und -pionieren in den 1950er Jahren die praktische Nutzung. Denn mit dieser Technik ließen sich Satelliten dauerhaft mit Strom versorgen. Für zivile Anwendung wurde Photovoltaik erst nach der Energiekrise 1973 interessant, als es darum ging, Alternativen zu den fossilen Brennstoffen Gas und Öl zu finden. Heute sind Photovoltaikanlagen weit verbreitet und für Verbraucherinnen und Verbraucher eine beliebte Möglichkeit, die eigenen Energiekosten zu senken. Wenn Sie auch das Sonnenlicht nutzen wollen, um daraus Elektrizität zu gewinnen, dann finden Sie in diesem Beitrag alles Wissenswerte:

Wie genau funktionieren Photovoltaik-Anlagen?

Grundlage für die Funktionsweise der Photovoltaik ist der Photoeffekt. Dieser beschreibt die benötigte Energie zum Anheben eines Elektrons auf ein höheres Energieniveau. Bei einer Photovoltaikanlage wird hauptsächlich das sichtbare Spektrum des Lichtes genutzt um Strom zu erzeugen.

Photovoltaik-Anlagen folgen einem einfachen Grundprinzip: mittels des Photoeffekts in der Solarzelle, wird das einfallende Sonnenlicht in Gleichstrom verwandelt. Anschließend transformiert ein Wechselrichter den Gleichstrom daraufhin in konventionellen Wechselstrom. Photovoltaik-Anlagen werden üblicherweise auf Hausdächern oder Freiflächen installiert. Die maximale Leistung erzielen Photovoltaik- Anlagen, wenn sie südlich ausgerichtet werden und auf verschattungsfreien Flächen mit einer Neigung von ca. 30-35° installiert werden. Der Großteil des Stromertrags wird in der Regel für den eigenen Haushalt verwendet. Überschüssiger Strom kann jedoch über einen Stromzähler in das Netz der öffentlichen Energieversorgung eingespeist werden.

Und wie funktionieren Photovoltaikzellen?

Photovoltaik- oder Solarzellen sind zentrale Bestandteile einer Photovoltaik- bzw. Solaranlage und bestehen aus 2 Siliziumhälften. Diese sind aber nicht gleich beschaffen: In der oberen Hälfte herrscht ein Elektronenüberschuss, während die untere zu wenig Elektronen enthält. Die überschüssigen Elektronen von oben versuchen nun, die Elektronenlücken unten zu füllen.

Da Elektronen negativ geladene Teilchen sind, lädt sich die obere Hälfte positiv auf, während die untere negativ wird. Wir haben also – wie bei einer Batterie – einen Plus- und einen Minuspol. Trifft jetzt Licht auf die Solarzelle, wird das überschüssige Elektron wieder aus der unteren Hälfte gelöst und fließt zum Pluspol – das ergibt elektrischen Strom, den wir anzapfen können.

Personen ohne Fachkenntnisse müssen da schon genau lesen, um das zu verstehen. Wenn es nämlich so einfach wäre, dann hätte Albert Einstein für die Erforschung dieses Effekts auch nicht den Nobelpreis bekommen. Zum Glück muss man die Funktionsweise der Solarzellen nicht im Detail verstehen, um ihren Vorteil nutzen zu können: nämlich die Produktion elektrischer Energie aus Sonnenlicht.

Wussten Sie...?

Am 1. Oktober 2021 trat in der Steiermark eine neue Solarpflicht in Kraft. Wohngebäude mit 100 m² Grundfläche müssen eine PV-Anlagen mit mind. 3 m² oder solarthermische Anlagen mit mind. 1 m² errichten. Solarenergie ist damit bei Neubauten im Bundesland Steiermark verpflichtend.

Komponenten einer Photovoltaikanlage

Solarmodul

Wechselrichter

Batteriespeicher

Steuerung

Messgerät

Solarmodul

Solarmodul

Für die Erzeugung von Energie benötigt die PV-Anlage sehr viele dieser gerade beschriebene Solarzellen. Diese werden miteinander verbunden und bilden so das Solarmodul, das durch eine Glasscheibe vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt wird. Eine Photovoltaikanlage besteht in der Regel aus mehreren Modulen, abhängig vom zur Verfügung stehenden Platz.

Wechselrichter

Wechselrichter

Mit dem erzeugten Strom gibt es aber ein kleines Problem: Es handelt sich dabei um Gleichstrom. In der Regel benötigen wir aber Wechselstrom im Haushalt. Dafür gibt es den sogenannten Wechselrichter, der den Strom aus den Solarmodulen von Gleich- in Wechselstrom umwandelt, bevor er ins Stromnetz gelangt.

Batteriespeicher

Batteriespeicher

Damit Sie den tagsüber erzeugten Strom auch dann noch nutzen können, wenn die Sonne längst untergegangen ist, verfügen viele Photovoltaikanlagen über einen Speicher in Form einer Lithiumbatterie. Es gibt auch Speicher aus Bleizellen, die etwas günstiger sind als die Lithiumvariante, aber diese können nicht so oft aufgeladen werden und nutzen daher schneller ab.

Steuerung

Steuerung

Mit einer Steuerung können Sie festlegen, was mit dem produzierten Strom passiert: Soll er ins Netz eingespeist werden oder wollen Sie in selbst nutzen? Das können Sie entweder individuell regeln oder feste Prozentsätze festlegen, zum Beispiel 70 % Eigennutzung und 30 % Einspeisung.

Messgerät

Messgerät

Zu guter Letzt können Sie mit einem Messgerät die Leistung der Anlage bzw. einzelner Module überprüfen und so frühzeitig erkennen, ob Funktionsstörungen vorliegen.

Vorteile der Photovoltaik

Die Photovoltaik erobert Österreich – das kann man mit Fug und Recht behaupten. Denn während im Jahr 2010 die über Photovoltaik erzeugte Strommenge noch bei unter 100 Megawatt lag, so hatte sich dieser Wert bis Ende 2016 auf 1.000 Megawatt verzehnfacht. Bis Ende 2020 hat sich die erzeugte Strommenge abermals auf 2.000 Megawatt verdoppelt.

Zusätzlich hat sich die österreichische Bundesregierung mit dem Energie-Ausbau-Gesetz selbst das Ziel gesetzt, bis 2030 100% des gesamten österreichischen Stromverbrauchs aus erneuerbare Energien zu beziehen. Auf den Bereich Photovoltaik würde dadurch bis Ende 2030 ein weiterer Bedarf von 11 Terrawatt fallen - das wäre ca. das sechsfache der gesamten Strommenge des Jahres 2020. In jedem Fall ist die Tendenz weiterhin steigend.

Niedrigere Stromkosten

Wenn Sie den erzeugten Strom selbst im Haushalt nutzen, müssen Sie entsprechend weniger bei Ihrem Energieversorger kaufen.

Unabhängigkeit von der Strompreisentwicklung

Je mehr Strom Sie für sich selbst produzieren und je weniger Sie dazu kaufen müssen, desto weniger belasten Sie steigende Strompreise.

Sichere, saubere und ausgereifte Technologie

Sie gewinnen nicht nur umweltfreundliche Energie aus Sonnenlicht, sondern tun dies auch noch mit verblüffend hoher Effizienz.

Geld verdienen durch Netzeinspeisung

Wenn Sie Ihren erzeugten Solarstrom ins örtliche Netz einspeisen, können Sie Monat für Monat ein kleines Zusatzeinkommen generieren.

Natürlich gibt es auch Nachteile, die wir hier nicht verschweigen wollen: Die Investitionskosten für eine PV-Anlage sind relativ hoch und Sie benötigen eine größere Fläche, wenn Sie mehrere Module aufstellen wollen. Zudem sind Sie natürlich abhängig von der Sonneneinstrahlung.

Kosten einer Photovoltaikanlage

Da wir gerade von Investitionskosten gesprochen haben, wollen wir uns diesen Aspekt einmal näher anschauen – fangen wir mit den Modulen an. Je nach Größe, Leistung und Art des Moduls müssen Sie hier 150 bis 350 € investieren. Ein Wechselrichter kostet zwischen 1.000 und 2.500 € – für kleine Anlagen kommen Sie aber auch mit 500 bis 700 € aus.

Die Montagekosten hängen von verschiedenen Faktoren ab: Natürlich von der Größe der PV-Anlage, aber auch davon, wie gut der Aufstellungsort (in der Regel das Dach) zu erreichen ist. Im Schnitt sollten Sie mit 1.500 € rechnen.

Ein Speicher schlägt mit weiteren 5.000 bis 20.000 € zu Buche. Das hört sich erstmal viel an, aber bedenken Sie, dass Sie den Speicher nicht unbedingt benötigen. Wenn Sie zum Beispiel Ihren Solarstrom komplett oder zu einem großen Teil ins Netz einspeisen, ist der Speicher überflüssig.


Die PV-Anlage sollte einmal im Jahr von einem Profi gewartet werden. Dies können Sie mit ihrer Elektrikerin bzw. ihrem Elektriker zum Beispiel bereits bei der Montage besprechen. Eine Wartung kostet in etwa 200 € im Jahr.

Da aufgrund von Verschmutzung der Module die Leistung um bis 20 % abfallen kann, sollten Sie diese regelmäßig alle zwei Jahre reinigen lassen – jährlich, wenn Sie in der Nähe von Feldern oder viel befahrenen Straßen wohnen. Das kostet etwa 2 € pro Quadratmeter.

Es empfiehlt sich, Ihre Photovoltaikanlage versichern zu lassen. Die Versicherung sollte Schäden durch Hagel, Sturm, Feuer, Überspannung und Schneedruck abdecken und kostet zwischen 50 und 80 € jährlich.

Hier finden Sie alle Informationen über die Kosten einer Photovoltaikanlage.

Planung einer Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage ist für nahezu jeden Haustyp geeignet, egal, ob Sie einen Altbau oder einen Neubau, ein Ein- oder ein Mehrfamilienhaus mit Solarmodulen bestücken wollen. Und sogar im Winter können diese das Sonnenlicht in Strom umwandeln, wenn auch weniger effektiv als im Sommer. Achten Sie nur darauf, dass die Module regelmäßig von Schnee befreit werden.

Wenn Sie eine PV-Anlage für Ihr Haus planen, sollten Sie zunächst die Größe ermitteln. Die hängt zum einen von der zur Verfügung stehenden Fläche auf dem Dach ab, zum anderen von der Strommenge, die Sie erzeugen möchten. Auch der Wirkungsgrad spielt eine wichtige Rolle. Dieser beschreibt das Verhältnis aus eingehendem Licht zu gewonnenem Strom. Je höher, desto effizienter. Eine Anlage mit hohem Wirkungsgrad benötigt daher auch weniger Modulfläche und damit weniger Platz. Bei der Berechnung der benötigten Fläche kann Ihnen ein Fachbetrieb helfen.

Wenn Sie noch unabhängiger von externen Versorgern werden wollen, dann bietet sich die Kombination der Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe an. Diese versorgt Ihr Haus mit Wärme für Heizung und Wasser und benötigt dafür weder Öl noch Gas, sondern nur elektrischen Strom, den Sie auf Ihrem Dach selbst produzieren.

Last but not least sollte noch erwähnt werden, dass eine moderne Photovoltaikanlage eine Lebensdauer von bis zu 30 Jahren hat – regelmäßige Wartung und gute Pflege vorausgesetzt.

Montagevarianten einer Photovoltaikanlage

Aufdachmontage

Diese Variante wird in der Regel bei Satteldächern angewendet, die mit einer Photovoltaik-Anlage nachgerüstet werden. Bevor Sie beginnen, sollten Sie aber unbedingt prüfen, ob Ihr Dach nicht vorher saniert werden muss. Bei der Montage werden Schienen mit Haken und Schrauben an den Dachsparren befestigt. An dieser Konstruktion werden dann die Module befestigt.

Flachdachmontage

Hier wird zunächst ein Gestell auf dem Dach montiert, sodass die Module schräg aufgestellt werden können. Wichtig ist es dabei, dass die einzelnen Module ausreichend Abstand haben, damit sie sich nicht gegenseitig verschatten.

Für alle Varianten gilt: Für eine effiziente Stromgewinnung sollten die Module in süd-westlicher bis süd-östlicher Richtung ausgerichtet sein.

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Kosten der Photovoltaik

Wer sich für eine Photovoltaik Anlage entscheidet muss mit Anschaffungskosten sowie laufenden Kosten rechnen, jedoch wird die Anschaffung einer solchen Anlage gefördert. Alles zu den Kosten und der Wirtschaftlichkeit, finden Sie hier.

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Solarstrom ist umweltfreundlich, nachhaltig und ressourcenschonend. Deshalb gibt es vom Bund, den meisten Ländern und von den Stromversorgern Förderprogramme für Photovoltaikanlagen. Welche Förderprogramme Sie nutzen können, finden Sie über unsere Fördermittelsuche heraus.

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