Stromerzeugung der Zukunft – Die Photovoltaikanlage

Die Stromerzeugung mittels erneuerbarer Energien durch Photovoltaikanlagen, Windräder oder Wasserturbinen ist schon lange kein Trend mehr. Es ist der einzige zukunftsweisende Weg – weg von Atomkraft und Kohlekraftwerken. Mit einer PV-Anlage sind Privathaushalte imstande, ihren eigenen Strom zu produzieren und sogar zu verkaufen.

Die Themen auf dieser Seite:

Welche Leistung erbringen Photovoltaikanlagen?

Welche Leistung eine PV-Anlage erbringt, hängt primär vom Standort des Gebäudes beziehungsweise der frei stehenden Photovoltaik-Anlage ab. Da sich eine Solaranlage die Kraft der Sonne zunutze macht, verringert sich die Leistung der Photovoltaikanlagen, die in nördlicheren Breitegraden aufgestellt werden. Dennoch rechnet sich die Investition in diese Art der regenerativen Energieerzeugung fast immer. Durchschnittlich erhält man in Deutschland 1.000 Kilowattstunden (kWh) eingestrahlte Sonnenenergie pro Jahr und Quadratmeter. Im Vergleich entspricht dies der Energie, die durch die Verbrennung von 100 Liter Heizöl oder 100 Kubikmetern Gas gewonnen wird.

Nimmt man einen Haushalt mit vier Personen als Beispiel, so verbraucht dieser um die 4.000 kWh Strom pro Jahr. Dieser Bedarf kann über eine Solaranlage von 40 m² abgedeckt werden.

Entwicklung der Photovoltaikleistung in Deutschland

Wann amortisiert sich eine Photovoltaikanlage?

Man muss hier zwei Kategorien der Amortisation in Betracht ziehen. Für jeden Hausbesitzer steht die Frage nach der finanziellen Amortisation der Solaranlage im Vordergrund. Um diese zu berechnen, müssen zunächst die Kosten der PV-Anlage in Augenschein genommen werden. Anschaffungskosten, Installation, steuerliche Faktoren, Versicherungsbeiträge und vollbrachte Arbeitsleistungen sind hier zu berücksichtigen. Dem gegenüber steht der Energieverbrauch, der mittels einer Solaranlage abgedeckt wird. Ein wesentlicher Faktor für die Verkürzung der Amortisationsdauer ist die Menge an überschüssiger Energie, die in das öffentliche Stromnetz eingespeist und vergütet wird. Im Durchschnitt amortisiert sich eine Photovoltaikanlage in finanzieller Hinsicht schon nach circa fünf Jahren.

Die energetische Amortisation beschreibt den Zeitraum, in der Solaranlagen so viel Energie erzeugt haben, wie für deren Produktion sowie Montage aufgewendet wurde. Heutige PV-Anlagen werden mittels modernster Technologien entwickelt, was wiederum die Herstellungskosten sowie die Produktionszeit von Photovoltaikanlagen reduziert. Zudem sind die Materialkosten einer Solaranlage recht gering. Im Beispiel einer Photovoltaikanlage mit Dünnschichtmodulen liegt die energetische Amortisationszeitspanne im Durchschnitt bei 1,5 Jahren.

Der Aufbau einer Photovoltaikanlage

Das folgende Video zeigt, wie eine moderne Photovoltaik-Hausanlage aufgebaut ist und wie sie funktioniert:

Quelle: EWS

Photovoltaik-Hausanlagen sollten mindestens aus folgenden Elementen bestehen:

  • Photovoltaik Generator – Mehrere Solarzellen (zwischen 30 und 70 Stück), die in sogenannten Photovoltaikmodulen Sonnenstrahlen in Strom umwandeln. Meist werden mehrere dieser Photovoltaikmodule auf Dächern oder auf frei stehenden Gerüsten angebracht.
  • Photovoltaik Wechselrichter – Der Solar Wechselrichter hat die Aufgabe, den erzeugten Strom der Solarmodule zu transformieren. Die Module produzieren solaren Gleichstrom – der PV Wechselrichter wandelt diesen in Wechselstrom um.
  • Gleichstrom- und Wechselstromverkabelung – Verbindet die einzelnen Elemente der Photovoltaikanlagen.
  • Zählerschrank mit Stromkreisverteilung für Photovoltaikanlagen – Diese beinhalten den Bezugs- und Einspeisezähler sowie den Stromzähler für die Eigenstromnutzung.
  • Photovoltaik Speicher – Um den Solarstrom speichern zu können, wird der erzeugte Strom an einen PV Speicher geleitet. Die Idee hinter dem Photovoltaik Speicher ist es, den produzierten Strom für den eigenen Haushalt zu bewahren, anstatt bei Nacht oder schlechtem Wetter den nötigen Strom aus dem öffentlichen Netz beziehen zu müssen.


Dachgebundene Anlagen zur Stromerzeugung auf privaten und öffentlichen Gebäuden sind derzeit die häufigste Anwendungsform von Photovoltaikanlagen. Die Anlagen sind zumeist an das Netz des Energieversorgers angeschlossen, um entweder Strom einzuspeisen oder bei Produktionsschwankungen Strom zu beziehen. Man spricht auch von netzgekoppelten Anlagen.
Von einer Inselanlage spricht man, wenn der erzeugte Strom direkt vom Erzeuger wieder verbraucht wird. Inselanlagen sind unabhängig vom Stromnetz!

Photovoltaik-Inselanlagen als Lichtquelle

Privathaushalten, die mittels Solarstrom kostensparend und umweltschonend für Licht sorgen möchten, stehen viele Möglichkeiten zur Verfügung. Die Vorteile von Solarbeleuchtungssystemen liegen auf der Hand. Sie sind autark, da sie keine Verbindung an das öffentliche Stromnetz benötigen. Somit sind die einzelnen, klimafreundlichen Solarlichtquellen sehr flexibel einsetzbar. Nach den doch recht hohen Anschaffungskosten für die Photovoltaikanlage fallen nach Inbetriebnahme nur geringe laufende Kosten an. Dies ist die Grundlage eines sehr guten Kosten- / Nutzen-Verhältnisses. Einerlei, ob im privaten, kommunalen oder gewerblichen Bereich, die Investition in Solarbeleuchtungssysteme macht sich schon innerhalb weniger Jahre bezahlt.

Solarbeleuchtung im privaten und gewerblichen Bereich

Solarbeleuchtung für den Garten

Solarbeleuchtung für den GartenUm den eigenen Garten mit stilvollen Lichtelementen zu verschönern und auszuleuchten, eignen sich an Photovoltaikanlagen gekoppelte Beleuchtungssysteme hervorragend. Die Akkus der Lampen werden tagsüber mittels des kleinen integrierten Solarmoduls aufgeladen. Über einen Lichtsensor schaltet sich die Beleuchtung bei Dunkelheit automatisch ein. Je nach Modell haben die Solarlampen bei vollen Stromspeichern eine Leuchtkapazität von 12 bis zu 20 Stunden. Vom Design und der Vielfältigkeit des Farbspektrums der LEDs sind hier nur wenige Grenzen gesteckt. Diese Solarbeleuchtungssysteme eignen sich besonders für Gärten, die keinen Zugang zum öffentlichen Stromnetz haben.

Solarbeleuchtung für Werbe- und Hausschilder

Solarbeleuchtung für das HausschildPV-Anlagen für die Solarbeleuchtung von Werbe- und Hausschildern stellen für Unternehmen und auch Privathaushalte eine perfekte Lösung dar. Dank der Solartechnik arbeiten die Beleuchtungssysteme unabhängig vom öffentlichen Stromnetz. Abhängig von der zu beleuchtenden Fläche können die LED-Strahler bezüglich der Größe und Stärke unterschiedlich dimensioniert werden. Die Solarspeicher fassen genügend Stromreserven, um auch in sonnenarmen Perioden eine Beleuchtungszeit von sechs Stunden täglich bis zu sechs Tage lang zu gewährleisten. Das Licht der LEDs zieht keine Insekten an, was eine diesbezügliche Verschmutzung des Schildes vermeidet.

Solarbeleuchtung für die Hausnummer

Solarbeleuchtung für die HausnummerStylish, modern und vor allem funktional sind beleuchtete Hausnummern. In Verbindung mit einer integrierten PV-Anlage benötigen die Hausnummern keinen Anschluss an ein Stromnetz. Ist der Solarstromspeicher der Photovoltaikanlage komplett aufgeladen, kann er je nach Modell auch mal mehrere Wochen ohne Sonnenlicht auskommen. Das Ein- und Ausschalten der LED-Leuchtmittel funktioniert über einen Lichtsensor. Je nach Standpunkt der Hausnummer können bei einigen Modellen die Solarmodule getrennt angebracht und über ein Kabel verbunden werden. Somit ist gewährleistet, dass die beleuchtete Hausnummer auch in schattigen Bereichen mit genügend Solarstrom versorgt wird.

Solarbeleuchtung für Hofeinfahrten

Solarbeleuchtung für HofeinfahrtenEin weiterer Einsatzbereich für Beleuchtungssysteme mit Photovoltaikanlage ist das Ausleuchten von Garagenvorplätzen, Hofeinfahrten oder Treppenaufgängen. Auch hier ist die Anbindung an ein Stromnetz nicht nötig. Die Leuchtmittel können über ein Verbindungskabel mit der PV-Anlage verbunden werden und somit selbst in Schattenbereichen für Helligkeit sorgen. Eingeschaltet werden die LED-Strahler über einen Bewegungsmelder. Dieser reagiert je nach Modell sowohl auf Bewegung wie auch auf Wärme. Die Solarbatterie kann genügend Strom speichern, um das Beleuchtungssystem selbst über mehrere sonnenarme Wochen zu versorgen.

Solarbeleuchtung im öffentlichen Bereich

Laut dem Bundesamt für Umwelt, Naturschutz, Bau- und Reaktorsicherheit werden in Deutschland zwischen drei und vier Milliarden Kilowattstunden Strom allein für die Beleuchtung von Straßen, Wegen, Plätzen und sonstigen öffentlichen Räumen verbraucht. Für die einzelnen Kommunen entfallen zwischen 30% und 50% des jährlichen Stromverbrauchs auf die Straßenbeleuchtung. Mittels PV-Anlage und dem Einsatz Strom sparender Leuchtmittel wie beispielsweise LED-Lampen, können laut der Deutschen Energie Agentur (dena) bis zu 80% des Stromverbrauchs für Straßenbeleuchtung eingespart werden.

Solarbeleuchtung für Straßen

Solarbeleuchtung für StraßenDiese Lichtquellen benötigen keinen Anschluss an das öffentliche Stromnetz. Somit können auch entlegene Gebiete ausgeleuchtet werden. Die PV-Anlagen der einzelnen Lampen wandeln Sonnenlicht in Strom um. Dieser wird dann innerhalb des Beleuchtungssystems gespeichert. In Verbindung mit Regelungs- und Steuersystemen, welche Ladung und Entladung überwachen, wird auch bei schlechten Lichtverhältnissen genügend Strom gesammelt. Mittels Bewegungsmelder spendet die Solarbeleuchtung – beispielsweise in Parks oder auf Fußgängerwegen – nur dann Licht, wenn dieses tatsächlich benötigt wird.

Solarbeleuchtung für den Straßenverkehr

Solarbeleuchtung für den StraßenverkehrIm Straßenverkehr finden PV-Anlagen im Zusammenspiel mit Warnleuchten Verwendung. Die LED-Lampen warnen Verkehrsteilnehmer schon von Weitem über eventuelle Gefahrenquellen wie Baustellen, Autobahnausfahrten, unübersichtliche Kreuzungen und Straßenverläufe oder Geisterfahrer. Je nach Modell kann das Solarmodul auch separat zum Leuchtmittel zur Sonne hin ausgerichtet werden. Der Lichtsignalgeber ist somit dem individuellen Straßenverlauf anpassbar und von jeglichem Stromnetz unabhängig. Mit einem leistungsstarken Stromspeicher können diese Systeme auch mal 24 Stunden am Tag durchlaufen.

Solarbeleuchtung für Bushaltestellen

Solarbeleuchtung für BushaltestellenPhotovoltaikanlagen, die mittels Solarstrom für die Ausleuchtung von Bushaltestellen eingesetzt werden, finden besonders in ländlichen Bezirken immer größeren Anklang. Verständlich, denn diese Bushaltestellen müssen nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden werden. Das Solarmodul lädt tagsüber einen Stromspeicher auf. Dieser kann genügend Strom aufnehmen, um auch bei schlechtem Wetter die Haltestelle mehrere Tage lang mit Strom zu versorgen. Die LEDs der Lichtquelle können über eine Helligkeitssteuerung bei Einbruch der Dunkelheit automatisch eingeschaltet werden. Bushaltestellen mit Solarbeleuchtung sind fast komplett wartungsfrei und verursachen minimale laufende Kosten.

Solarbeleuchtung für Loipen

Solarbeleuchtung für LoipenFür Langlaufloipen sind solarstrombetriebene Beleuchtungssysteme prädestiniert. Die Photovoltaikanlage befindet sich oberhalb der LED-Strahler auf einem hohen Mast. Somit können die angebrachten LED-Leuchten das Gebiet um das Beleuchtungssystem großflächig ausleuchten. Der gesammelte Solarstrom wird in einem Akku gespeichert und zur benötigten Zeit entnommen. Die Energiereserve von vollen Akkus sollte im besten Fall – bei einer Beleuchtungszeit von maximal 9 Stunden täglich – für mehrere Tage reichen. Sowohl die PV-Anlage wie auch die LED-Lampen sind extrem wartungsarm und überzeugen durch eine lange Lebensdauer.

Solar-Signalleuchten für die Schifffahrt

Solar-Signalleuchten für die SchifffahrtUm einkommende Schiffe vor Küstenregionen, Untiefen oder Hafeneinfahrten frühzeitig zu warnen, setzt die Seefahrt seit jeher auf Leuchttürme. In der heutigen Zeit sind die meisten Leuchttürme mit Solar-Signalleuchten ausgestattet. Die PV-Anlage liefert genügend Strom, um hunderte von LED-Leuchten zu versorgen. Die Leuchtkraft dieser Solar-Signalleuchten für Leuchttürme reicht aus, um über mehrere nautische Meilen sichtbar zu sein. Diese Hochleistungs-Photovoltaikanlagen lassen sich in bestehende Stromversorgungen älterer und küstennaher Leuchttürme mühelos integrieren. Moderne, kleinere Leuchttürme kommen ausschließlich mit dem produzierten Strom der eigenen PV-Anlage aus.

Solar-Signalleuchten für Wasserstraßen

Solar-Signalleuchten für WasserstraßenPhotovoltaikanlagen, die zur Stromgewinnung auf Markierungsbojen eingesetzt werden, sind aus dem maritimen Bereich nicht mehr wegzudenken. Kein Hafen, keine Seestraße oder Küstenregion kommt heute ohne diese autark funktionierenden Markierungsbojen aus. Besonders dann nicht, wenn Bereiche auf hoher See mittels Leuchtsignalen erkenntlich gemacht werden müssen. Solare Markierungsbojen sind meist mit dem Meeresboden verankerte Schwimmkörper, auf deren Spitze eine leistungskräftige Photovoltaikanlage für die Stromversorgung der LED-Leuchten sorgt. Die PV-Anlage muss genügend Strom produzieren, um zudem einen kleinen Computer mit Funkverbindung zu versorgen.

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