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Photovoltaik (griechisch: Photo = Licht und Volt = Einheit für elektrische Spannung = V) heißt die Technik, mit der Sonnenlicht direkt in Strom umgewandelt wird. Vollkommen geräuschlos und ohne Abgase arbeiten die Anlagen, die Strom direkt vom Hausdach liefern. Diese Technik ist zum Inbegriff einer umweltfreundlichen Energieversorgung geworden.

Eine lange Geschichte

Der photoelektrische Effekt wurde bereits im Jahr 1839 von dem französischen Physiker Becquerel entdeckt. Die Erklärung dieses Effektes gelang aber erst Albert Einstein 66 Jahre später. Dafür erhielt er im Jahr 1921 den Nobelpreis für Physik. Mit der Entwicklung der ersten Siliziumzelle 1954 in den USA (Wirkungsgrad 6 Prozent) wurde ein technischer Durchbruch erzielt. Die Kommerzialisierung begann mit den unverzichtbaren Anwendungen zur Energieversorgung von Satelliten (erstmalig 1958). Erst durch die Ölkrisen in den Siebzigerjahren wurde das allgemeine und das Forschungsinteresse an dieser „heimischen“ Energiequelle geweckt. Später, im Zuge des Ölpreisverfalls wurden wichtige Jahre für die technische Entwicklung verschenkt. Angeregt durch die Klimadiskussion in den Neunzigerjahren waren aber weltweit Staaten und vor allem Unternehmen bereit, viel Kapital in die Solarzellenentwicklung und deren Produktion zu stecken. Wirkungsgrade von 19 Prozent für in Serie gefertigte Anlagen und Laborwirkungsgrade von mehr als 30 Prozent stellen internationale Maßstäbe dar.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Mit der Verabschiedung des Gesetzes für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz, kurz: EEG) wurden in Deutschland die Weichen für den Einstieg ins Solarzeitalter gestellt. Zentrales Element des Gesetzes sind feste Vergütungssätze für Strom aus Erneuerbaren Energien, der in das Stromnetz eingespeist  wird. Nach dem EEG erhält der Anlagenbetreiber eine Mindestvergütung, die sich nach dem Jahr der Inbetriebnahme richtet und dann für weitere 20 Jahren gilt. Die Vergütung wird dabei über ein Umlagesystem finanziert (EEG-Umlage).

Bereits kurz nach seiner Einführung hat das EEG zu einem Boom der regenerativen Stromerzeugung und hier insbesondere der Photovoltaik geführt. Um der Marktentwicklung Rechnung zu tragen, wird die Höhe der Einspeisevergütung regelmäßig angepasst. Um wieviel Prozent der Satz abgesenkt wird, richtet sich nach der in einem festgelegten Zeitraum neu installierten PV-Leistung.Das Marktwachstum hat zur Entwicklung einer sehr dynamischen Solarindustrie mit ca. 150.000 Arbeitsplätzen im Bereich der Photovoltaik (2011) geführt.

Aktuelle Situation

Die Nutzung der Solarenergie hat sich in den vergangenen Jahren rasant entwickelt. Sie ist aus der deutschen Stromerzeugung nicht mehr wegzudenken. Im Jahr 2011 war ein Rekordwachstum von 7.500 Megawattpeak (MWp), davon ca. 850 MWp in NRW, auf insgesamt rund 24.800 MWp installierter Solarstrom-Kapazität zu verzeichnen. 1,09 Mio. Photovoltaikanlagen sparten so mehr als 12,5 Mio. t CO₂ ein. Aktuell decken 18.400 GWh Solarstrom den Jahresstrombedarf von etwa 4,6 Millionen Haushalten. Bedingt durch innovative Technologien und einen deutlichen Ausbau der Produktionskapazitäten produzieren Solaranlagen Strom mittlerweile unter dem Preisniveau von Haushaltsstrom Tarifen.

Der Umweltvorteil

Mit dem Stromertrag einer 5-kWp-Anlage werden in Nordrhein-Westfalen pro Jahr ca. 2.500 kg Kohlendioxidemissionen eingespart. Die energetische Rücklaufzeit („Erntefaktor“ bzw. das Verhältnis von Energieertrag der Anlage und der zu ihrer Herstellung benötigten Energie) liegt heute bei 1 bis 4 Jahren.

Anlagen

Entscheidungshilfe zum Einbau einer Photovoltaikanlage [69,46 kb]

Technik und Funktionsweise

Das Silizium, aus dem im wesentlichen die Solarzellen bestehen, ist nach dem Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erdrinde und steht damit praktisch unbegrenzt zur Verfügung. Zudem ist es ungiftig und kann nicht korrodieren.

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