Glossar Photovoltaik

Mit der Energiewende gelangen viele neue Begriffe in unseren Alltag. Um zu einem besseren Verständnis solarer Energieerzeugung beizutragen, stellen wir in diesem Glossar einen Auszug der wichtigsten Begriffe rund um die Photovoltaik vor. Hier finden Sie verständliche und prägnante Erläuterungen zu wichtigen Begriffen wie Energieausbeute, Wechselrichter, Solarmodul und vielem mehr.

 

A

Abschattung
Wird die Sonneneinstrahlung auf eine Photovoltaik-Anlage verringert, dann spricht man von Abschattung oder Verschattung. Dies geschieht durch den Schattenwurf eines Gebäudes oder eines Baumes. Dauert die Abschattung an, kann das den Wirkungsgrad verringern und damit den Ertrag einer Photovoltaikanlage schmälern.

Agri-Photovoltaik
Die doppelte Nutzung landwirtschaftlicher Flächen unterstützt die Energiewende mit einem erprobten Konzept. Agri-Photovoltaik (Agri-PV) ist eine Technologie, bei der Solarmodule über landwirtschaftliche genutzte Flächeninstalliert werden. Dadurch wird das Land effizienter genutzt, da Pflanzen und Solarmodule gleichzeitig auf demselben Boden existieren. Agri-PV bietet zahlreiche Vorteile, wie die Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität und die Erzeugung von erneuerbarer Energie. Agri-PV wird bereits in verschiedenen Bereichen eingesetzt und kann helfen, die Auswirkungen des Klimawandels zu reduzieren.

Amorphes Silizium
Es handelt sich um eine Technologie zur Herstellung von Solarzellen. Dabei wird das Silizium in eine amorphe, nicht kristalline Form gebracht. Im Vergleich zu kristallinen Solarzellen haben amorphe Silizium-Solarzellen den Vorteil, dass sie kostengünstiger hergestellt werden können. Außerdem können sie auch bei diffusem Licht gute Leistungen erzielen. Allerdings haben sie einen niedrigeren Wirkungsgrad und eine kürzere Lebensdauer als kristalline Solarzellen.

Ausrichtung
Eine PV-Anlage hat eine bestimmte Ausrichtung, die aus der geographischen Orientierung, dem Winkel und der Neigung der Sonnenkollektoren besteht. Die optimale Ausrichtung der Solaranlage ist abhängig vom Standort und beeinflusst den Energieertrag. Die Ausrichtung kann in Bezug auf den Azimut, die geographische Orientierung, und den Neigungswinkel beschrieben werden. In der Regel ist eine Südausrichtung mit einem Neigungswinkel zwischen 35 und 40° am effizientesten für die Energieerzeugung.

 

B

Biodiversität
Biodiversität wird schnell mit Artenvielfalt gleichgesetzt. Besser passt „Vielfalt des Lebens“, denn so lässt sich die biologische Vielfalt mit den verschiedenen Lebensräumen und Ökosysteme verbinden.

Brandschutz
Fachgerecht installierte Solaranlagen stellen kein erhöhtes Brandrisiko dar. Die Verwendung von qualitativ hochwertigen Komponenten und die Einhaltung der geltenden Normen und Vorschriften gewährleisten eine hohe Sicherheit. Eine regelmäßige Wartung und Überprüfung der Anlage durch geschultes Fachpersonal trägt dazu bei, mögliche Risiken frühzeitig zu erkennen. Zudem können diese minimiert werden.

Bürgerstrom
In einer Gemeinschaft lässt sich zusammen mehr bewegen. Solarparks wie die am Rennsteig ermöglichen das Angebot von Bürgerstrom. Bürgerinnen und Bürger der an die Solarparks angeschlossenen Städte und Gemeinden profitieren von den günstigen Erzeugerpreisen. Das Konzept des Bürgerstroms hat sich zu einem wichtigen Bestandteil der Energiewende entwickelt. Es hat das Potenzial, die Energieproduktion und den Energieverbrauch auf lokaler Ebene zu revolutionieren. Die Stromproduktionskosten des Solarparks Sonnenquellen unterliegen keinen Schwankungen wie wir sie aus fossiler Verstromung kennen. Die Menschen in der Region sind so vor stark steigenden und unberechenbaren Strompreisen geschützt.

Bürgersolaranlage
Eine Bürgersolaranlage ist eine Gemeinschaftsanlage, die von mehreren Bürgern betrieben wird und entweder Photovoltaik- oder Solarthermie nutzt. Die gemeinsame Nutzung der Anlage ermöglicht eine Verteilung der Kosten und damit eine preiswertere Nutzung. Das Modell ist auch für Privatpersonen interessant, die keine eigene Dachfläche haben, aber trotzdem erneuerbare Energien nutzen möchten. Kommunen initiieren solche Projekte teilweise, um ihre eigenen Flächen, wie z. B. Sporthallen, zu nutzen.

Bypass-Diode
Eine Bypass-Diode ist eine Diode, die in einem Solarpanel verbaut ist. Sie verhindert, dass es bei partieller Abschattung zu einem Ausfall des gesamten Panels kommt. Die Diode leitet den Strom um die abgeschatteten Zellen herum. Dadurch wird Überhitzung und Schäden durch zu hohe Spannung verhindert. Die Verwendung von Bypass-Dioden erhöht die Effizienz und Lebensdauer von Solarpanelen.

 

C

Cloud-Effekt
Wo Licht ist, ist auch Schatten. Das trifft auch auf Photovoltaikanlagen zu und wirkt sich negativ auf die Stromproduktion aus. Wenn Wolken vorüberziehen, reduziert sich die Strahlungsintensität der Sonne und somit auch die Stromausbeute der Anlage. Sobald die Wolken weitergezogen sind, produzieren die Solarzellen wieder mit voller Leistung. Der Cloud-Effekt kann je nach Standort und Wetterbedingungen erheblichen Einfluss auf die Effizienz und den Ertrag von Photovoltaikanlagen haben.

 

D

Dekarbonisierung
Dekarbonisierung ist ein Prozess, bei dem man versucht, die Menge an Kohlenstoffemissionen zu reduzieren oder zu beseitigen. Dies ist wichtig, um den Treibhauseffekt zu verringern. Dafür ist es erforderlich, mehr erneuerbare Energien zu nutzen und fossile Brennstoffe durch umweltfreundliche Alternativen zu ersetzen. So ist eine nachhaltigere und klimafreundlichere Energieversorgung möglich. Die Dekarbonisierung gilt als wichtigster Treiber im Übergang zu einer zukunftsfähigen Wirtschaft.

E

Einspeisevergütung
Das Einspeisevergütungssystem unterstützt die Nutzung von erneuerbaren Energien. Es legt fest, wie viel Geld man für Strom bekommt, den man in das öffentliche Stromnetz einspeist. In Deutschland müssen die Betreiber des Stromnetzes diesen Strom abnehmen. Der Betrag, den man bekommt, hängt von der Art der erneuerbaren Energie ab. Zum Beispiel bekommt man mehr Geld für eine kleine PV-Anlage als für ein großes PV-Kraftwerk. Der Betrag, den man bekommt, ist für 20 Jahre nach der Inbetriebnahme festgelegt. Man muss einen Einspeisezähler benutzen, um den Betrag zu erfassen. Die Rechnung wird entweder an den Netzbetreiber gestellt oder direkt vom Netzbetreiber durch eine Gutschrift abgerechnet.

Eingrünung
Um PV-Freiflächenanlagen in die Landschaft zu integrieren, werden sie mit Hecken umzäunt. Dies nennt man Eingrünung und soll dazu dienen, visuelle Störungen zu vermeiden. Dadurch wird verhindert, dass das Landschaftsbild durch die PV-Anlage beeinträchtigt wird und regionale Charakteristik verloren geht. Mit der Eingrünung sind PV-Anlage harmonischer in die Umgebung integriert und der Erholungswert der Umgebung bleibt erhalten.

Erneuerbare Energien (EE)
Erneuerbare Energien sind Energiequellen, die für den Menschen unendlich lange verfügbar sind. Die meisten erneuerbaren Energien stammen von der Sonne. Obwohl sich die Sonne letztendlich verbraucht, ist ihre Lebensdauer aus unserer Perspektive nahezu unbegrenzt. Es gibt drei Hauptquellen für erneuerbare Energie: Solarstrahlung, Erdwärme (Geothermie) und Gezeitenkraft. Diese Energiequellen können entweder direkt oder indirekt genutzt werden. Sie werden in Form von Biomasse, Wind, Wasserkraft, Umgebungswärme und Wellenenergie umgewandelt.

 

F

Faire Flächenplanung
Der Begriff „faire Flächenplanung“ bezieht sich auf die Planung und Nutzung von Flächen für die Installation von PV-Anlagen unter Berücksichtigung der Auswirkungen auf die Umwelt, die lokale Bevölkerung und andere Interessengruppen. Eine faire Flächenplanung zielt darauf ab, die Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesellschaft zu minimieren und gleichzeitig den Ausbau erneuerbarer Energien zu fördern. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass PV-Anlagen bevorzugt auf bereits genutzten Flächen installiert werden oder dass Ausgleichsmaßnahmen für die Beeinträchtigung von Natur- und Landschaftsschutzgebieten vorgenommen werden.

Flächenkulisse
Die Flächenkulisse bezieht sich auf die räumliche Verteilung und Anordnung der PV-Freiflächenanlagen. Sie berücksichtigt Faktoren wie Geländetopografie, Schattenwurf, Abstand zu anderen Infrastrukturen und Gebäuden sowie ökologische Auswirkungen. Die Flächenkulisse ist ein wichtiger Faktor bei der Planung und Genehmigung von PV-Freiflächenanlagen. Sie soll eine effiziente Nutzung der verfügbaren Fläche ermöglichen.

Fernüberwachung
PV-Freiflächenanlagen sind mit Sensoren und Überwachungseinrichtungen ausgestattet, die Daten über den Betriebszustand der Anlage sammeln und übermitteln können. Auf diese Weise können Abweichungen und Störungen schnell erkannt werden. Dadurch können sie behoben werden, um den reibungslosen Betrieb der Anlage zu gewährleisten.

Freiflächenanlage
Eine Freiflächenanlage ist eine Art von Photovoltaikanlage, die auf offenen Flächen wie Feldern, Wiesen oder Brachland installiert wird. Im Gegensatz zu Anlagen auf Dächern sind Freiflächenanlagen oft größer und können mehr Solarenergie erzeugen. Sie bestehen aus Reihen von Solarzellen, die Sonnenlicht in Strom umwandeln und zur Stromversorgung beitragen.

 

G

Gigawatt
Ein Gigawatt (GW) ist eine Maßeinheit für die Leistung von Energie. Umgerechnet sind das 1 Million Kilowatt beziehungsweise 1 Milliarde Watt. Auf den ersten Blick ist klar, es geht um sehr große Energiemengen.  Die Vorsilbe Giga macht es einfacher, diese enormen Energiemengen zu beschreiben.

Gigawattstunde
Ist viel elektrische Leistung im Spiel, werden oft große Energiemengen erreicht. Um nicht mit Zahlen mit acht oder mehr Nullen zu rechnen, verwendet man die Vorsilbe Giga. Damit stellt man gigantische Energiemengen dar, die in einer Stunde z.B. in Kraftwerken oder Industriebetrieben erzeugt oder verbraucht werden. Eine Gigawattstunde (GWh) entspricht der Energie, die ein Kraftwerk mit einer Leistung eines Gigawatts pro Stunde erzeugt.

Gleichstrom
Im Gegensatz zum Wechselstrom fließ Gleichstrom immer nur in eine Richtung. Eine Photovoltaikanlage erzeugt Gleichstrom. Dieser wird in der Regel über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. So kann er entweder in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder direkt verbraucht werden.

Globalstrahlung
So wird die Menge an Sonnenenergie bezeichnet, die auf eine bestimmte Fläche der Erdoberfläche trifft. Die Globalstrahlung wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Dazu gehören die geografische Lage, das Wetter und die Tageszeit. Diese Strahlung ist wichtig, um den erwarteten Energieertrag einer Photovoltaikanlage zu berechnen.

Grüner Strom
Strom, der aus erneuerbaren Energien wie Photovoltaik-Anlagen, Windkraftanlagen oder Wasserkraftwerken erzeugt wird. Ohne den klimaschädlichen Ausstoß von Kohlendioxid hilft er die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern.

 

H

Haltbarkeit
Photovoltaik-Module sind in der Regel sehr langlebig und können Jahrzehnte lang Strom erzeugen. Die meisten Unternehmen, die sie herstellen, bieten Garantien von mindestens 20-25 Jahren.

 

I

Inverter
Vgl. Wechselrichter

 

J

Junction Box
Die sogenannte Junction Box ist eine elektrische Komponente in der Photovoltaikanlage. Sie dient dazu, die Verkabelung der Solarmodule zu vereinfachen und zu schützen. Sie ist in der Regel am unteren Ende jedes Moduls angebracht und verbindet die einzelnen Module zu einem Stromkreis. Die Junction Box schützt die Anlage vor Überhitzung und Feuchtigkeit. Dadurch trägt sie zur Sicherheit und Effizienz der Anlage bei.

 

 K

Kilowatt
Kilowatt ist eine Maßeinheit für die elektrische Leistung. Es gibt an, wie viel Energie pro Sekunde verbraucht oder erzeugt wird. Ein Gerät mit einer Leistung von 1 Kilowatt verbraucht oder erzeugt also 1000 Watt an elektrischer Energie pro Sekunde.

Kilowattstunde
Eine Kilowattstunde (kWh) ist eine Einheit, mit der man die Menge an elektrischer Energie messen kann. Sie wird verwendet, um den Verbrauch oder die Erzeugung von Energie in einer Stunde anzugeben. Man kann es sich wie die Menge Strom vorstellen, die ein Gerät aus der Steckdose zieht. Dieser Strom wird in einer Stunde verbraucht. Oder er wird in eine Batterie in einer Stunde gespeichert. Ein Beispiel: Wenn eine Glühbirne 100 Watt verbraucht, und sie eine Stunde lang eingeschaltet bleibt, hat sie eine Kilowattstunde Strom verbraucht.

Kilowattpeak (kWp)
Kilowattpeak (kWp) ist eine Maßeinheit, mit der die Leistung von Photovoltaik-Modulen angegeben wird. Sie gibt an, wie viel Leistung ein Modul unter Standardbedingungen bei voller Sonneneinstrahlung produzieren kann. Ein kWp entspricht dabei 1000 Wattpeak.

Kommunale Teilhabe
Kommunale Teilhabe bedeutet, dass die Einwohner einer Gemeinde oder Kommune an einem Projekt beteiligt werden können. Zum Beispiel an einer PV-Freiflächenanlage. Sie können dadurch finanziell profitieren und haben auch eine Mitbestimmungsmöglichkeit. So kann die lokale Bevölkerung von einer sauberen Energieerzeugung profitieren und gleichzeitig an der Umsetzung des Projekts beteiligt sein.

Kristallines Silizium
Eine Art von Silizium, das in den meisten kommerziell erhältlichen Solarzellen verwendet wird. Kristallines Silizium hat eine regelmäßige kristalline Struktur und ist effizienter als amorphes Silizium.

 

L

(elektrische) Leistung
Die Leistung einer PV-Anlage sagt aus, wie viel elektrische Energie pro Zeiteinheit produziert wird. Das wird in Watt oder Kilowatt gemessen. Die Solarenergie, die auf die PV-Module trifft, wird in elektrische Energie umgewandelt und als Leistung abgegeben. Ein wichtiger Faktor bei der Berechnung der Leistung ist die Energieeffizienz der PV-Anlage, die angibt, wie viel Solarenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Je höher die Energieeffizienz, desto mehr Energie wird produziert.

Leistungstoleranz
Solarmodule werden industriell gefertigt. Dabei kann es fertigungsbedingt Abweichungen in der Leistung der Module kommen. Die Leistungstoleranz gibt an, wie viel die tatsächliche Leistung einer Photovoltaikanlage von der Nennleistung abweichen darf. Die Leistungstoleranz wird in Prozent angegeben und ist üblicherweise zwischen +/- 3% und +/- 5%.

 

M

Megawattstunde
Mega findet umgangssprachlich immer noch großen Anklang und steigert als Vorsilbe selbst „super“. Als Maßeinheit für Energie, abgekürzt, MWh, trifft man Megawattstunden als Leistungsangabe für eine Photovoltaikanlage. Wenn für eine PV-Anlage eine Angabe von 1 MWh gemacht wird, dann heißt das, dass die Anlage eine Leistung von 1 Megawatt pro Stunde abgibt.

Modulreinigung
Eine PV-Anlage kann durch Schmutz- und Emissionsablagerungen deutliche Leistungseinbußen erfahren. Ähnlich wie bei der Verschattung führen diese Ablagerungen zu einem Ertragsverlust. Die Leistungsfähigkeit der PV-Module kann jedoch durch regelmäßige Reinigungen erhalten werden.

 

N

Naturschutz
Beim Naturschutz geht es heute darum Tieren, Pflanzen und Landschaften vor menschlichen Einflüssen zu schützen. Natürlichen Lebensräume und die Artenvielfalt sollen erhalten bleiben. Bei der Planung und Errichtung zum Beispiel von Photovoltaik-Freiflächenanlagen müssen daher auch ökologische Aspekte berücksichtigt werden.

 

O

Ohm
Ohm ist die Einheit des elektrischen Widerstands und beschreibt, wie stark ein Material den Stromfluss behindert. Der Ohm’sche Widerstand beeinflusst den Energieverlust in einer Photovoltaikanlage. Er spielt eine wichtige Rolle bei der Dimensionierung von elektrischen Leitungen und der Auslegung von Wechselrichtern.

 

P

Photovoltaik
Die Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht wird Photovoltaik genannt. Dafür werden spezielle Solarzellen aus Halbleitern wie Silizium verwendet. Diese nutzen eine Wechselwirkung zwischen Licht und Halbleitermaterial, die als photoelektrischer Effekt bekannt ist.

Photovoltaikmodule
Ein PV-Modul besteht aus mehreren siliziumbasierten Solarzellen, die in Reihe oder parallel geschaltet sind. Um die Solarzelle vor Umwelteinflüssen zu schützen, nutzt man üblicherweise Glasplatten und/oder Folien.

Photovoltaischer Effekt
Unser Sonnenlicht besitzt viel Energie. Sehr viel Energie. Die Energiemenge reicht sogar aus, um damit Elektronen in Silizium-Kristallen so stark anzuregen, dass ein Stromfluss entsteht. Baut man in den Silizium-Kristall Stoffe wie z.B. Phosphor und Bor ein, so kann man durch den Photovoltaischen Effekt mehr Strom gewinnen. Dieser Vorgang wird als „Dotieren“ bezeichnet. Dadurch verbessert sich die Effektivität einer Solarzelle und der Stromfluss sowie die Stromausbeute werden erhöht.

 

R

Reinigung
Photovoltaikanlagen sind regelmäßig Witterungseinflüssen wie Staub, Pollen, Laub und Vogelkot ausgesetzt, die die Leistung der Anlage reduzieren können. Deshalb ist es wichtig, die Solarmodule regelmäßig zu reinigen. Dabei werden spezielle Reinigungsmittel verwendet werden, um Schäden an der Anlage zu vermeiden.

Rückseitenfolie
Die Rückseitenfolie ist eine Schicht auf der Rückseite von Photovoltaikmodulen, die als Feuchtigkeitsschutz und Isolierung dient. Sie ist meist aus Kunststoff und trägt zur Stabilität des Moduls bei.

 

S

Speicher
Der Strom von Photovoltaik-Anlagen kann auf verschiedene Arten gespeichert werden. Grundsätzlich unterscheiden man zwischen Stromspeicher wie zum Beispiel einem Lithium-oder Blei-Akku und Energiespeicher. Energiespeicher nehmen Strom auf. Sie geben aber einen anderen Energieträger wieder ab, zum Beispiel Wärme (Power-to-Heat) oder synthetisch erzeugtes Gas (Power-to-Gas).

 

T

Tierwohl-PV
Tierwohl-Photovoltaik lässt sich als eine Variante der Agri-Photovoltaik verstehen. Denn auch bei der Tierwohl-PV wird die zur Verfügung stehende landwirtschaftliche Fläche doppelt genutzt. Tierwohl-Photovoltaik-Systeme können in verschiedenen Bereichen der Tierhaltung eingesetzt werden, wie zum Beispiel bei der Geflügelhaltung, Schweine- oder Rinderhaltung. Die Solarmodule in diesen Systemen dienen als Dach. Sie bieten Schatten und Schutz vor Regen und Wind. Die Tiere grasen oder halten sich auf der darunterliegenden Weide auf. Auch Biotopverbünde können fortbestehen.

 

U

Unterkonstruktion
Die Unterkonstruktion bezeichnet das Gestell, auf dem die Photovoltaik-Module befestigt werden. Sie muss so ausgelegt sein, dass sie das Gewicht der Module tragen kann und den Wind- und Schneelasten standhalten kann. Die Unterkonstruktion kann aus verschiedenen Materialien wie Aluminium oder Stahl bestehen und muss je nach Standort und Anlage individuell geplant werden.

 

V

Volatilität
Die Stromerzeugung mit Photovoltaik ist abhängig von der Sonneneinstrahlung und der Sonnenscheindauer, natürlich auch von der Jahres- oder Tageszeit. Mit anderen Worten: PV-Anlagen sind abhängig von den Wetterbedingungen und damit zum Teil großen Schwanken ausgesetzt. Bei einem bewölkten Himmel gibt es weniger Solarstrom als bei einem strahlend blauen, wolkenlosen Himmel. Dann können die Sonnenstrahlen ungehindert auf die Solarmodule treffen.

 

W

Wartung
In regelmäßigen Abständen sollten auch Freiflächen-PV-Anlagen gewartet werden. In der Regel umfasst das die Reinigung der Solarzellen und die Überprüfung der Elektronik. Pflanzenwuchs, Verschmutzung durch Vögel oder Staubablagerungen können dazu führen, dass die Leistung der Anlage beeinträchtigt wird.

Watt
Wenn man sich noch grob an den Physikunterricht erinnert, dann ordnet man Watt als ist eine physikalische Einheit ein. In Watt wird die Leistung von elektrischen Geräten angegeben. Bei elektrischen Anlagen und Kraftwerken braucht man schnell eine Vorsilbe wie Mega, Giga oder Terra. Diese sind notwendig, um die oft sehr großen Leistungswerte zu beschreiben.

Wechselstrom
Fön, Computer oder LED-Schreibtischlampen werden bei uns mit Wechselstrom betrieben. Der Name kommt daher, weil der Strom etwa 50-mal pro Sekunde die Richtung ändert. Man sagt, dass die Frequenz 50 Hertz (Hz) beträgt. In Deutschland sind zwar 50 Hz als Standard festgelegt. In der Praxis kommen aber 50 bis 60 Hz vor. Diese schnelle Änderung der Stromrichtung ermöglicht es uns, elektrische Energie auf sichere und effiziente Weise zu nutzen.

Wechselrichter
Die Photovoltaik und unser Stromnetz brauchen einen Übersetzer, damit der erzeugte Strom fließen kann. Das macht der Wechselrichter. Er wandelt den Gleichstrom aus der PV-Anlage in Wechselstrom um, den unser Stromnetz bis zur Steckdose weiterleiten kann.

Wirkungsgrad
Wie effizient eine PV-Anlage Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandelt, lässt sich an ihrem Wirkungsgrad ablesen. Je höher der Wirkungsgrad der PV-Anlage, desto effizienter wird der Strom erzeugt. Der Wirkungsgrad wird in der Regel in Prozent angegeben.

 

Z

Zellwirkungsgrad
Wie effizient eine einzelne Solarzelle das einfallende Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandelt, wird durch den Zellwirkungsgrad beschrieben. Ein höherer Zellwirkungsgrad bedeutet eine bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Energie und damit auch höhere Stromerträge. Der Zellwirkungsgrad ist daher ein wichtiger Faktor bei der Wahl der richtigen Solarmodule für eine Photovoltaikanlage.