Eine Photovoltaikanlage wandelt mittels Solarzellen einen Teil der Sonnenstrahlung in elektrische Energie um. Die dabei typische direkte Art der Energiewandlung bezeichnet man als Photovoltaik. Die Leistung von üblichen Photovoltaikanlagen reicht von niedrigen einstelligen kW-Bereich, wie er für Hausdachanlagen üblich ist, bis hin zu einigen MW für gewerbliche Dachanlagen.

Je nach Anlagengröße und -typ werden einzelne Solarmodule in Reihe zu sogenannten Strings verschaltet. Die Solarmodule, im technischen Einsatzfall, kleinste zu unterscheidende Bausteine einer Solaranlage, bestehen aus einer Reihenschaltung von Solarzellen, welche hermetisch gekapselt, und für eine Reparatur nicht mehr zugänglich sind.

 Durch die Reihenschaltung von Solarmodulen addiert sich die Spannung bis zur maximal möglichen Systemspannung von 1000 V. So erfüllt man die Sicherheitsvorschriften nach Schutzklasse II, auf die die heutigen Solarmodule geprüft werden.

 Die Solarmodule werden in der Regel auf einer Unterkonstruktion befestigt, welche die Module idealerweise so ausrichtet, dass der höchstmögliche oder ein möglichst gleichbleibender Energieertrag über das Jahr gewährleistet wird (z. B. in Deutschland Richtung Süden und auf circa 30° angewinkelt für höchsten Energieertrag bzw. Richtung Süden und auf circa 55° angewinkelt für gleichbleibendsten Energieertrag über das Jahr). Die Unterkonstruktion kann auch der Sonne nachgeführt (astronomisch, sensorisch) sein, um eine höhere Energieausbeute zu erreichen.

 Bei einer netzgekoppelten Anlage, wird mit Hilfe eines Wechselrichters der in den Solarmodulen entstehende Gleichstrom in Wechselstrom gewandelt und ins Stromnetz eingespeist. Abgesehen von den Umwandlungsverlusten, geschieht dies in der Regel vollständig, solange das Netz in hinreichender Qualität (Spannung/Frequenz) zur Verfügung steht.

Durch die Verbindung zu einem großen Verbundnetz (z. B. dem öffentlichen Stromnetz) kann sichergestellt werden, dass zu jedem Zeitpunkt genügend Verbraucher vorhanden sind, die den Solarstrom sofort nutzen können. Eine Zwischenspeicherung, Pufferung ist dabei unnötig. Diese Betriebsart nennt man auch Netzparallelbetrieb.

 

Bauformen

 

Aufdachanlage

Die häufigste Anlageform ist die Aufdachanlage, bei der das vorhandene Gebäude die Unterkonstruktion für die PV-Anlage trägt. Es ist die jeweils höchstmögliche Förderung möglich, da der Gesetzgeber die Dachflächen als bereits vorhandene „natürliche“ Empfangsflächen, ohne zusätzlichen Flächenbedarf betrachtet. Bei geneigten Dächern kann man in der Regel auf eine Unterkonstruktion zur Ausrichtung der Solarflächen verzichten. Aber oft verhindern die Dachneigung und die horizontale Ausrichtung des Hauses eine wirklich optimale Ausrichtung der Anlage.

 

Die derzeit größte begehbare Aufdachanlage Europas befindet sich in Heiden. Sie ist die Musterausstellung eines Energieunternehmens mit insgesamt 2423 Modulen verschiedener Modultypen und soll 334.789 kWh pro Jahr produzieren.[2]

 

Plug-In-Anlagen

 

Plug-In-Photovoltaikanlagen (auch bekannt als Plug & Save) sind kleine und einfache Anlagen, die mit einem integrierten Mikrowechselrichter ausgestattet sind und dem Endverbraucher betriebsfertig vorkonfektioniert angeboten werden. Solche unkomplizierten bürgernahen Solarmodule können auch ohne Fachmann ans heimische Wechselstromnetz angeschlossen werden. Sie senken so möglicherweise die private Stromrechnung, sie sind aber nicht dazu bestimmt, Strom ins öffentliche Netz zu liefern oder gar an die finanzielle Rückvergütung durch die Netzbetreiber zu gelangen.