Photovoltaik – Strom aus Sonnenenergie

Mit einer Photovoltaikanlage lässt sich Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Dem zugrunde liegt der sogenannte Photoeffekt, der bereits im 19. Jahrhundert entdeckt, aber erst im Laufe des 20. Jahrhunderts physikalisch erklärt und dementsprechend genutzt werden konnte. Erstes Einsatzgebiet war die Raumfahrt. Heute findet sich diese Technik auf vielen Hausdächern und versorgt die Bewohner mit Strom aus kostenloser Sonnenenergie. Photovoltaik eignet sich jedoch auch, um die Energiekosten gewerblicher und kommunaler Nutzer zu reduzieren und gleichzeitig einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Wir zeigen Ihnen Vorteile von Photovoltaik auf, erklären die Funktionsweise und klären häufig gestellte Fragen.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Die Funktionsweise der Photovoltaik beruht auf den Solarzellen. Diese wandeln Strahlungsenergie in elektrische Energie um. Sie lassen sich zu Modulen verbinden und auf Dächern, an Fassaden sowie auf freien Flächen installieren. Prinzipiell lässt sich die Stromerzeugung in zwei Schritte unterteilen:

• Energiegewinnung: Fällt Licht auf die Photovoltaik-Module (PV-Module), werden in den Solarzellen Elektronen freigesetzt. An den elektrischen Kontakten sammeln sich die positiven bzw. negativen Ladungsträger, wodurch zwischen Vorder- und Rückseite der Zelle eine Gleichspannung entsteht. Dieser photoelektrische Effekt kommt ohne mechanische oder chemische Reaktionen aus und ist somit verschleiß- und wartungsfrei.
• Stromumwandlung: Der vom Solargenerator erzeugte Gleichstrom wird anschließend vom Wechselrichter (häufig auch als Solarwechselrichter oder Netzeinspeisegerät [NEG] bezeichnet) in netzkonformen Wechselstrom (230 bzw. 400 Volt Wechselspannung bei 50 Hz) umgewandelt. Geprüfte Sicherheitsstandards und ausgereifte Prozessortechnik sowie Leistungselektronik der neuesten Generation sorgen für eine effektive Umwandlung des Solarstroms. Der erzeugte Wechselstrom kann dann im eigenen Haus genutzt oder in das öffentliche Netz eingespeist werden.

Übrigens: Es gibt einen Unterschied zwischen Solar- und Photovoltaikanlage. Eine Solaranlage ist der Oberbegriff für Systeme, die Sonnenenergie nutzen, darunter Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen), die Sonnenlicht in Strom umwandeln, und solarthermische Anlagen, die Sonnenenergie zur Erzeugung von Wärme verwenden.

Die verschiedenen Modul-Arten

Wie effizient die Funktionsweise der Photovoltaik ist, hängt vom Herstellungsverfahren der Solarzellen ab. Bei den Viessmann Photovoltaik-Modulen lässt sich unterscheiden zwischen monokristalline und polykristalline Zellen:

• Monokristalline Zellen: Leistungsfähige Zellen aus reinen Einkristallen (Wirkungsgrad: 14 bis über 19 Prozent)
• Polykristalline Zellen: Herstellung aus gegossenen Siliziumblöcken mit Kristallen unterschiedlicher Orientierung (Wirkungsgrad: 12 bis über 17 Prozent)

Sowohl die monokristallinen als auch die polykristalline Viessmann Solarzellen eignen sich für den Einsatz in Wohnhäusern, im kommunalen sowie gewerblichen Bereich. Bei der Wahl der für Sie am besten geeigneten Option unterstützt Sie ein Viessmann Fachpartner.

Die Vorteile der Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage trägt bei laufend steigenden Energiekosten dazu bei, Geld zu sparen und zusätzlich die Abhängigkeit von Energieversorgern zu verringern. Der selbst produzierte Strom kann für den Eigenbedarf genutzt oder aber in das öffentliche Netz eingespeist werden. Durch die gesetzlich geregelte Vergütung oder die Einsparung durch Eigenverbrauch rechnet sich die Investition bereits nach wenigen Jahren. In jedem Fall ist damit eine Wertsteigerung der Immobilie verbunden.

Mit der Installation von PV-Modulen setzt der Betreiber konkrete Schritte zur Reduzierung von CO₂-Emissionen um und trägt damit aktiv zum Klimaschutz bei. Bereits 8,5 Quadratmeter Photovoltaikfläche reichen aus, um den durchschnittlichen Stromverbrauch eines Bundesbürgers zu decken.

Einspeisevergütung und Eigenverbrauch bei Photovoltaik

Besitzern von Photovoltaikanlagen bieten sich derzeit zwei Möglichkeiten, den erzeugten Strom zu verwerten. Der Strom kann entweder vollständig ins Netz eingespeist oder teilweise beziehungsweise vollständig selbst genutzt werden. In beiden Fällen gilt: Eine Photovoltaikanlage lohnt sich. 

Eigenverbrauch der PV-Anlage wird attraktiver

In den vergangenen Jahren war das vollständige Einspeisen des Solarstroms finanziell attraktiver. Doch sinkende Einspeisevergütungen und steigende Stromkosten machen den Eigenverbrauch zunehmend interessanter. Da Stromkosten pro Kilowattstunde oft höher sind als die Einspeisevergütung, wird der erzeugte Photovoltaik-Strom vermehrt selbst genutzt oder in Batterien gespeichert, und nur Überschüsse werden ins Netz eingespeist. Dies ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt, das vorschreibt, dass Energieversorger den nicht selbst genutzten Strom abnehmen müssen. Sinnvoll ist die Speicherung dabei vor allem bei Anlagen, die seit dem 25.02.2025 ans Netz gehen. Denn bei diesen gibt es durch das Solarspitzengesetz keine Einspeisevergütung mehr, wenn der Strompreis an der Börse negativ ist. Ein gut geplantes Anlagenkonzept mit abgestimmten Komponenten maximiert den Eigenverbrauch. 

Komplettlösung: Photovoltaikanlage mit Wärmepumpe kombinieren

Die effizienteste Art der elektrischen Wärmeerzeugung ist die Wärmepumpe, die aus einer Kilowattstunde Strom bis zu vier Kilowattstunden Wärme erzeugt – unter Nutzung kostenloser Umweltwärme. Mit Solarstrom kann die Wärmepumpe kostengünstig Räume und Trinkwasser erwärmen. Eine Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe optimiert den Eigenverbrauch, indem die Wärmepumpe den Betrieb an die Stromerzeugung anpasst. Viessmann hat für diese Anwendung ein entsprechend abgestimmtes System von Photovoltaikanlage und Wärmepumpe entwickelt.

Dr. Frank Voßloh erklärt für Klassikradio unter anderem, wie Fachhandwerker und unabhängige Berater bei Interesse an einer Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik unterstützen:

Photovoltaikanlage mit Stromspeicher

Tagsüber kann eine ausreichend große Photovoltaikanlage den Strombedarf eines Einfamilienhauses decken. Der fluktuierenden Stromerzeugung stehen allerdings unterschiedliche Verbrauchsspitzen gegenüber. So etwa für den Betrieb von Geschirrspüler, Waschmaschine oder Trockner aber auch der Wärmepumpe, die während der Heizperiode mehr Strom für die Umwälzpumpe benötigt.

Ein Stromspeicher-System wie der Vitocharge VX3 von Viessmann gleicht diese Spitzen aus, indem es den benötigten Strom aus seinen Batterien liefert und den Eigenverbrauch sowie die Anlageneffizienz steigert. Überschüssiger Strom wird ins Netz eingespeist und vergütet, wenn kein Haushaltsstrombedarf besteht und der Speicher voll ist.

Die richtige Planung ist wichtig für einen wirtschaftlichen Betrieb

Damit die Technik wirtschaftlich und zuverlässig arbeitet, sind einige Punkte zu beachten. So kommt es neben einer hohen Produkt- und Ausführungsqualität auch auf die richtige Planung an. Wer eine Photovoltaikanlage kaufen möchte, sollte daher zunächst zusammen mit einem unserer Partner prüfen, ob die Voraussetzungen gegeben sind. 

Ausrichtung, Neigung und Verschattung der Dachflächen

Süddächer ohne Verschattung sind optimal für Photovoltaik. Mit einer Neigung von 30 bis 40 Grad treffen die Sonnenstrahlen dabei ideal auf die Solarmodule auf, sodass die Zellen viel Strom gewinnen. Ist die Neigung günstig, die Ausrichtung aber nach Osten oder Westen verschoben, fällt der Ertrag im Durchschnitt um zehn bis 20 Prozent geringer aus. Wer die Einbußen ausgleichen möchte, muss eine größere Photovoltaikanlage kaufen. Welche Leistung auf dem eigenen Dach möglich ist, zeigt die Viessmann-Flächenmatrix. Dabei geben Interessenten Breite und Höhe der Dachfläche an und erhalten schnell eine Aussage darüber, wie viele Module sich installieren lassen.

Kosten und Förderung von Photovoltaik

Die Kosten für eine Photovoltaik variieren abhängig von örtlichen Gegebenheiten. Faktoren, wie die folgenden wirken sich unterschiedlich auf die Kosten aus:

• Anzahl und Art der PV-Module
• Leistung der Anlage
• Montage und Installation
• Kapazität eines Stromspeichers

Wer in eine Photovoltaikanlage investieren möchte, kann staatliche Unterstützung in Anspruch nehmen. Grundsätzlich gibt es zwei Säulen bei der Förderung von Photovoltaik: die Unterstützung durch das EEG und über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Die EEG-Förderung ist festgelegt und richtet sich nach dem Installationszeitpunkt. Die aktuelle Förderhöhe stellt die Bundesnetzagentur zur Verfügung. Eine Förderung über die KfW erfolgt mit dem Programm 270. Über dieses können Sie einen Kredit beantragen für den Kauf, den Aufbau und die Erweiterung einer Photovoltaikanlage. Über dasselbe Programm ist im Übrigen auch ein neuer Stromspeicher förderfähig. Weiterführende Informationen zu Förderung und Kosten finden Sie in unseren Ratgebern:

FAQ rund um Photovoltaik

Welche Dachform ist für den Betrieb einer PV-Anlage geeignet und ist eine regelmäßige Reinigung notwendig? Diese und weitere Fragen beantworten wir im Folgenden.