Photovoltaik

Was ist Photovoltaik?

Photovoltaik (oft kurz „PV“) bezeichnet die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Praktisch bedeutet das: Trifft Licht auf eine Solarzelle, entsteht eine elektrische Spannung – ähnlich wie bei einer Batterie, nur dass die „Energiequelle“ hier das Licht ist.

Im Unternehmenskontext ist Photovoltaik weniger ein einzelnes Bauteil, sondern ein Gesamtsystem aus Solarzellen bzw. Modulen und der dazugehörigen Elektronik, die die erzeugte Energie nutzbar macht. Gerade diese Elektronik entscheidet häufig darüber, wie zuverlässig, sicher und wirtschaftlich ein PV-System im Alltag arbeitet.

Wofür wird Photovoltaik eingesetzt?

Photovoltaik wird überall dort eingesetzt, wo Strom aus Licht gewonnen und vor Ort genutzt, gespeichert oder ins Netz eingespeist werden soll. Typische Einsatzfelder sind:

• Gebäude und Gewerbe: Dach- und Fassadenanlagen zur Eigenversorgung oder Einspeisung.
• Industrieanlagen: Lastspitzenreduktion, Eigenstrom, Versorgung dezentraler Verbraucher.
• Infrastruktur: PV-gestützte Versorgung für Messstationen, Verkehrs- und Leitsysteme.
• Off-Grid/Autarkie: Energieversorgung ohne Netzanschluss, z. B. in Außenanlagen oder mobilen Anwendungen.
• IoT und Sensorik: Kleine PV-Module zur Unterstützung oder Verlängerung von Batterielaufzeiten.

In vielen dieser Anwendungen ist neben dem PV-Modul insbesondere die Leistungselektronik (z. B. DC/DC-Wandler, Ladeelektronik, Wechselrichter, Schutzschaltungen) der entscheidende „Übersetzer“ zwischen Solarzelle, Speicher und Verbraucher.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Der physikalische Kern ist der sogenannte photoelektrische Effekt in Halbleitern: Licht löst in der Solarzelle Ladungsträger aus, wodurch Gleichstrom entsteht. Diese Energie ist jedoch nicht automatisch in der Form verfügbar, die ein Gerät, ein Speicher oder das Stromnetz benötigt.

In der Praxis besteht ein PV-System deshalb aus mehreren Funktionsblöcken:

• PV-Modul(e): Erzeugen Gleichstrom, abhängig von Licht, Temperatur und Verschattung.
• Leistungselektronik: Passt Spannung und Strom an (z. B. über DC/DC-Wandlung) und optimiert den Arbeitspunkt (MPPT), um möglichst viel Energie zu ernten.
• Speicheranbindung (optional): Ladecontroller, Batteriemanagement (BMS) und Schutzfunktionen sorgen für sichere Speicherung.
• Netz- oder Lastanbindung: Wechselrichter (DC/AC) oder geregelte DC-Ausgänge versorgen Verbraucher oder speisen ins Netz ein.
• Überwachung und Kommunikation: Mess- und Regeltechnik, Datenlogging, Schnittstellen (z. B. Ethernet, Funk) für Monitoring und Wartung.

Für die Elektronikentwicklung und -fertigung ist dabei wichtig: PV-Anwendungen sind oft im Außenbereich, müssen Temperaturschwankungen, Feuchte und Überspannungen (z. B. durch Blitznähe) aushalten und über viele Jahre stabil funktionieren.

Warum ist Photovoltaik für Unternehmen relevant?

Photovoltaik ist für Unternehmen relevant, weil sie Projekte und Produkte beeinflusst, in denen Energieeffizienz, Autarkie oder Nachhaltigkeit eine Rolle spielen – und weil die Anforderungen an die Elektronik hoch sind. Daraus ergeben sich typische Entscheidungs- und Kostenfaktoren:

• Zuverlässigkeit über lange Laufzeiten: PV-Systeme werden auf viele Jahre Betrieb ausgelegt; Ausfälle führen zu Ertrags- und Servicekosten.
• Sicherheit und Schutzkonzepte: DC-Seiten, Überspannungsschutz, thermische Auslegung und Fehlerfälle (Hotspots, Kurzschluss, Verpolung) müssen berücksichtigt werden.
• Qualität in Entwicklung und Fertigung: Robust dimensionierte Bauteile, geeignete Materialien, nachvollziehbare Prüfstrategien (z. B. In-Circuit- und Funktionstest) senken das Risiko späterer Feldprobleme.
• Kosten und Time-to-Market: Saubere Auslegung und frühzeitige Fertigungsgerechtheit (DfM/DfT) vermeiden teure Iterationen und beschleunigen die Serienüberführung.
• Digitalisierung und Monitoring: Daten über Ertrag, Temperaturen oder Fehlerzustände ermöglichen Fernwartung und planbare Instandhaltung – das reduziert Betriebskosten.

Photovoltaik ist damit nicht nur „Solarstrom“, sondern häufig ein Zusammenspiel aus Energiemanagement, Leistungselektronik und digitaler Überwachung – also Themen, die in Entwicklungs- und Fertigungsprojekten konkrete technische und wirtschaftliche Auswirkungen haben.

Wenn Photovoltaik Teil eines Produkts oder Systems ist, lohnt sich häufig ein Blick auf die gesamte Kette von Design bis Serienumsetzung; dazu passt der Überblick zu unserem Full Service EMS.