Wie funktionieren Photovoltaik & Balkonkraftwerk?

Erneuerbare Energien sind ein zentraler Schlüssel für Kommunen, Unternehmen und Privathaushalte, um eine unabhängige und möglichst kosteneffiziente Energieversorgung zu realisieren. Sehr beliebt sind im privaten Bereich neben den größeren Photovoltaik-Anlagen sogenannte Balkonkraftwerke. Doch wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage? Wie unterscheidet sich ein Balkonkraftwerk von einer PV-Anlage? Und welche der beiden Solaranlagen ist die bessere Wahl?

Lesezeit: 6-7 Minuten

Inhalt:

1. Was ist Photovoltaik?
2. Aufbau einer Photovoltaik-Anlage
3. Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage?
4. Was ist ein Balkonkraftwerk?
5. Wie lässt sich ein Balkonkraftwerk installieren?
6. Wie funktioniert ein Balkonkraftwerk?
7. Balkonkraftwerk vs. PV-Anlage: Vor- & Nachteile
8. Balkonkraftwerk & Photovoltaik-Anlage: Förderung durch EEG
9. FAQs

Bevor die Frage „Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage?“ beantwortet werden kann, sollten zunächst einmal die Komponenten einer PV-Anlage geklärt werden.

Komponenten einer PV-Anlage (Übersicht)

• Solarmodule (i. d. R. auf dem Dach)
• Unterkonstruktion, Anschlusselektrik & Verkabelung
• (Solar-)Wechselrichter wechselt Gleichstrom in Wechselstrom
• Stromzähler bemisst die Menge an Solarstrom
• Energiemanagementsystem (optional)

Was macht ein Wechselrichter?

Ein Wechselrichter, auch Drehrichter oder Inverter genannt, ist eine Art von Stromrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln kann. Da PV-Anlagen Gleichstrom produzieren, durch das allgemeine Stromnetz in Deutschland aber Wechselstrom läuft, muss der Gleichstrom konvertiert werden. 

Der Aufbau einer Solarzelle sieht wie folgt aus:

1. Kontaktfläche + Stromleitung
2. n-Schicht (negativ geladen)
3. Grenzschicht (neutral)
4. p-Schicht (positiv geladen)
5. Kontaktfläche + Stromleitung

Die Funktionsweise einer Solarzelle kann man sich in mehreren Schritten vorstellen:

1. Elektronenüberschuss in der n-Schicht

In der n-Schicht herrscht ein Elektronenüberschuss, der durch eine Verunreinigung von Phosphor erzielt wird. Die Elektronen werden von der positiv geladenen p-Schicht, welche durch die gezielte Verunreinigung von Bor einen Elektronenmangel hat, an der Unterseite der Solarzelle angezogen. Doch die eingebaute Grenzschicht (auch pn-Übergang) verhindert eine direkte Verbindung von Minus zu Plus – solange keine Sonne scheint. Die Solarzelle hat nun oben einen Minus- und unten einen Pluspol, genau wie in einer Batterie.

2. Licht macht die Solarzelle leitfähig

Trifft nun Sonnenlicht auf die Solarzelle, wird diese durch Licht und Wärme leitfähig. Denn das Sonnenlicht löst die Elektronen von ihren Atomen in der Grenzschicht, sodass diese zur p-Schicht (Pluspol) wandern können.

3. Elektronen kommen aus der n-Schicht nach

Da nun in der Grenzschicht Elektronen fehlen, kommen aus der n-Schicht (Minuspol) mit Elektronenüberschuss Elektronen nach. Diese wandern dann aus der Grenzschicht ebenfalls immer weiter nach unten.

4. Elektronen werden durchs Stromkabel gedrückt

Immer mehr Elektronen sammeln sich in der p-Schicht, bis sie letztlich nach unten durch die Stromleitungen an der Unterfläche der Solarzelle „gedrückt werden“.

5. Stromkreislauf

Solange die Sonne scheint, wandern die Elektronen stetig aus der n-Schicht in die Grenzschicht und aus der Grenzschicht in die p-Schicht und von dort über die Stromleitungen wieder zur n-Schicht – es entsteht Strom. Der Strom wird dann vom (Solar-)Wechselrichter umgewandelt und steht für die Nutzung bzw. für die Speicherung bereit.

Tipp: Als Speicher für den selbst gewonnenen Solarstrom eignen sich neben der hauseigenen Batterie auch das an die Wallbox angeschlossene Elektroauto oder Hybrid-Auto. Alle Infos zu Photovoltaik-Anlagen von swb finden Sie übrigens unter swb solar komfort.

Ein Balkonkraftwerk kann prinzipiell in wenigen Schritten installiert werden: einfach die Solaranlage festmachen, ausrichten und einstecken. Vergessen Sie aber nicht, dass eine Anmeldung beim Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur (MaStR) binnen eines Monats nötig ist. Das geht auch online.

Regelungen für Balkonkraftwerke – Solarpaket I

• Die Einspeiseleistung von Balkonkraftwerken darf maximal 800 Watt betragen.
• Die frühere Anmeldung beim Netzbetreiber ist nicht mehr nötig, eine einfache Anmeldung beim Marktstammdatenregister ist ausreichend.
• Rückwärts drehende Stromzähler werden temporär geduldet.
• Balkonkraftwerke sind auch ohne Zweirichtungszähler nutzbar.
• Schukostecker sind als „Energiesteckvorrichtung“ zulässig.
• Mietende dürfen ein Balkonkraftwerk installieren, sofern kein triftiger Grund von Seiten des Vermietters bzw. der Eigentümergesellschaft dagegen spricht.

Vor- und Nachteile von Balkonkraftwerken:

Vorteile

• Möglichkeit zur Eigenstromerzeugung
• Größere Unabhängigkeit vom Energieversorgungsunternehmen
• Energiekostenersparnisse durch Eigenverbrauch
• Geringe Investitionskosten & schnelle Amortisierung (ca. 5 Jahre)
• Flexibilität in der Anbringung & Installation
• Portabel & abnehmbar z. B. bei Umzug
• Von der Mehrwertsteuer befreit
• Regionale Förderprogramme

Nachteile

• Begrenzte Leistungsfähigkeit (bis 800 W)
• Effizienz abhängig von der Ausrichtung des Balkons und der Sonneneinstrahlung
• Verlieren im Laufe der Jahre an Leistung

Vor- und Nachteile von Photovoltaik-Anlagen:

Vorteile

• Effiziente Möglichkeit zur Eigenstromerzeugung
• Größere Unabhängigkeit vom Energieversorgungsunternehmen
• Investition für die Zukunft (bis zu 30 Jahre haltbar)
• Spürbare Energiekostenersparnisse bei viel Eigenverbrauch, etwa in Kombination mit einer Wärmepumpe
• Zusätzlicher finanzieller Ertrag durch die Einspeisevergütung des EEG
• Höhere Leistungsfähigkeit als Balkonkraftwerke
• Potenzielle Wertsteigerung der Immobilie
• Von der Mehrwertsteuer befreit (auf privaten Gebäuden bis 30 kWp)
• Förderungen je nach Land und Region

Nachteile

• Hohe Investitionskosten & langwierige Amortisierung (ca. 10-15 Jahre)
• Aufwändige Installation & Anbringung durch Fachkräfte
• Verlieren im Laufe der Jahre an Leistung

Fazit

Ist ein Balkonkraftwerk oder eine Photovoltaik-Anlage die bessere Wahl? Pauschal lässt sich dies natürlich nicht sagen, da dies von den jeweiligen Voraussetzungen abhängt. Balkonkraftwerke sind für Mieterinnen und Mieter*, die ein bisschen unabhängiger sein möchten, jedenfalls eine interessante Option.

Balkonkraftwerke benötigen übrigens keine Zustimmung des Vermietenden mehr, müssen aber fachgerecht angebracht werden. Ausnahmen gibt es bei triftigen Gründen gegen eine Mini-PV-Anlage  seitens der vermietenden Person. Durch die direkte Nutzung des Stroms und die Einspeisemöglichkeit kann sich der Erwerb eines Balkonkraftwerkes bereits nach wenigen Jahren amortisieren.  

Photovoltaik-Anlagen stellen insgesamt eine leistungsstärkere Lösung dar, die insbesondere für Hausbesitzerinnen und Hausbesitzer* interessant ist, die einen hohen Eigenverbrauchsanteil realisieren können. Obwohl es zumindest etwas bürokratischen Aufwand zu Anfang gibt und die Amortisierung im Vergleich zu Mini-PV-Anlagen deutlich länger dauert, haben PV-Anlagen auf lange Sicht ein deutlich größeres Einsparpotenzial bei den Energiekosten.

Hinweis: Bei beiden Typen von PV-Anlagen müssen die entsprechenden Regularien beachtet werden – auch in Bezug auf eine finanzielle Vergütung. Informieren Sie sich im Vorfeld über die Vorschriften sowie über die Bedingungen für potenzielle Förderungen.

Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) werden Photovoltaik-Anlagen sowie andere erneuerbare Energiequellen gefördert. Auch für Balkonkraftwerke gibt es viele Fördermöglichkeiten.

Photovoltaik-Anlagen: Einspeisevergütung

Die Spanne der aktuellen Einspeisevergütungen für PV-Anlagen bis 100 KWp reicht von 7,78 bis 10,35 Cent/kWh (01. Februar bis 31. Juli 2026). Die Höhe der Förderung hängt dabei von der Leistungsfähigkeit der Anlage ab (10/40/100 kW) und ob teil- oder volleingespeist wird. Volleinspeisung erhält grundsätzlich höhere Prämien. Einspeisevergütungen behalten 20 Jahre lang ihre Wertigkeit, danach werden sie reduziert oder entfallen.

Achtung: Für neue PV-Anlagen seit Februar 2025 gibt es Einschränkungen bei EEG-Vergütungen im Fall von negativen Strompreisen, also in den Phasen, in denen insgesamt zu viel Strom produziert wird. Aktuell gibt es darüber hinaus Überlegungen seitens der Bundesregierung, die Einspeisevergütung für neue PV-Anlagen bis 25 kWp ab 2027 zu streichen.  

Balkonkraftwerke: Einspeisevergütung

Auch mit Balkonkraftwerken können Prämien erzielt werden. Das bedeutet, dass der überschüssige, unverbrauchte Strom der Mini-Solaranlagen selbst genutzt oder mit Vergütung ins Stromnetz eingespeist werden kann. In der Regel wird ein Großteil des Stroms aus Balkonkraftwerken jedoch sofort selbst verbraucht. In einigen Fällen kann sich ein Balkonkraftwerk mit Stromspeicher lohnen.