Eine Photovoltaik-Anlage besteht im Grunde aus zwei wichtigen Komponenten: den Solarmodulen und dem Wechselrichter. Die Module werden in der Regel auf dem Dach, aber auch auf Freiflächen montiert. Trifft Sonnenlicht darauf, entsteht elektrischer Gleichstrom (DC). Dieser wird durch Kabel bis zu einem Wechselrichter weitergeleitet und dort zu Wechselstrom (AC) umgewandelt zu werden. Der Wechselstrom kann dann im Haushalt verwendet oder ins Stromnetz eingespeist werden.
Eine PV-Anlage besteht aus den Solarmodulen, sowie dem Wechselrichter. Zusätzlich kommen Komponenten zur Installation und Montage hinzu. Bei Interesse kann ein Energiespeicher mit verwendet werden um den Autarkiegrad zu erhöhen.
Der produzierte Strom hängt von verschiedenen Einflüssen und Faktoren ab. Neben der Installationsart, dem Wetter kann auch die Solarstrahlung vor Ort unterschiedlich sein. Die Leistung die unter standardisierten Bedingungen erbracht wird, kann in der Einheit Kilowatt Peak angeben werden. Grundsätzlich kann man sagen, dass eine Anlage in Deutschland damit einem Kilowatt Peak pro Jahr 850 – 1.200 Kilowattstunden Strom erzeugen kann.
Im Prinzip funktioniert eine netzgekoppelte Photovoltaik Solaranlage ganz einfach: Während Licht auf die Solarzellen fällt, erzeugen diese daraus Gleichstrom. Die einzelnen Solarzellen sind zu größeren Solarmodulen verschaltet. Die einzelnen Solarmodule sind wiederum zu einer Solarfläche z.B. auf dem Dach zusammengeschaltet. Der erzeugte Gleichstrom wird mithilfe des Wechselrichters zu Wechselstrom umgewandelt. Dank der Umwandlung kann der Wechselstrom direkt ins öffentliche oder privat genutzte Stromnetz eingespeist werden. Dadurch können Stromkosten reduziert werden und gleichzeitig ein Beitrag zur Energiewende getragen werden.
Für die Verwirklichung der Energiewende ist die Umstellung der Energieerzeugung nötig. Besonders der Einsatz von erneuerbaren Energien wirkt sich doppelt auf die Energie- und Umweltbilanz aus. Durch Nutzung regenerativer Stromquellen (wie z.B. Photovoltaik) werden die Emissionen vermieden, die bei der Stromproduktion konventioneller Kraftwerke anfallen. Außerdem erhöht sich der Energienutzungsgrad, da weniger Verlustenergie bei der Erzeugung der Endenergie entsteht. Dies erhöht die Energieeffizienz des jeweiligen Systems, da bei Photovoltaik-Anlagen die Endenergie der Primärenergie entspricht und somit die Verluste beim Übergang zur Nutzenergie nur vom Wirkungsgrad des jeweils verwendeten Geräts abhängig sind.
Regenerative Energien, wie Photovoltaik, können die Umwandlungsverluste und Emissionen in Kraftwerksprozessen minimieren bzw. vollständig eliminieren. Dies bedeutet aus technischer Sicht, dass die Energiewende einen enormen Nutzungsvorteil mit sich bringt.
Die Sonneneinstrahlung liegt bei jährlich etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter in Deutschland. Im Sommer ist die Einstrahlung 5-mal höher als im Winter. Die Anzahl der Sonnenstunden beträgt jährlich rund 2.000 Stunden. Zum Vergleich – ein Jahr hat 8.760 Stunden. Der regionale Standort ist entscheidend dafür, wie hoch die Stromerträge einer Photovoltaikanlage sind. Um diese für eine Region abschätzen zu können, gibt es vom Deutschen Wetterdienst (DWD) eine Einstrahlungskarte. Dadurch zeigt sich, dass besonders in Süd-Deutschland eine Photovoltaik-Anlage noch vorteilhafter ist als im Norden von Deutschland..
Die Kosten für eine Solaranlage sind aufgrund der sinkenden Preise für die einzelnen Bestandteile in den letzten Jahren gesunken. So können vor allem Hausbesitzer weiterhin von einer Anlage auf dem eigenen Dach profitieren: Durch die Ergänzung eines Solarspeichers können sie den produzierten Strom jederzeit zum Eigenverbrauch nutzen und sich so weitgehend unabhängig von den steigenden Strompreisen machen.
