Funktionsweise der Photovoltaik

Mit einer Photovoltaikanlage wird über den sogenannten photoelektrischen Effekt in den Solarzellen Strom produziert. Eine einzige Solarzelle produziert jedoch nur wenig Strom, sodass mehrere Solarzellen in Photovoltaik Modulen zusammengefasst werden. Um den gewonnen Gleichstrom zu nutzen, wird ein Wechselrichter benötigt, der den Strom in Wechselstrom verwandelt. Im Gegenzug für die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz erhält der Betreiber die Photovoltaik Einspeisevergütung.

 Planung

Wer sich für eine Photovoltaikanlage entscheidet, sollte vorab einige Fragen klären. Schließlich soll die Anlage mindestens 20 Jahre Solarstrom produzieren und Gewinne erwirtschaften. Folgende Punkte müssen bei der Planung berücksichtigt werden:

Verfügbare Dachfläche, Ausrichtung und Neigung

Art und Qualität der Photovoltaik Module

Investitions- und Betriebskosten

Finanzierung mit Eigen- oder Fremdmitteln?

Einspeisevergütung und sonstige Fördermittel

Wie entstand die Photovoltaik?

Der Begriff „Photovoltaik“ geht auf den französischen Physiker Alexandre-Edmond Becquerel (1820 - 1891) zurück. Dieser hat bei Experimenten das photoelektrische Prinzip entdeckt, das bis heute die Grundlage für alle weiteren technischen Entwicklungen bildet.

 Wie genau entsteht elektrische Energie aus Sonnenlicht?

Solarzellen sind Kristallplatten mit zwei unterschiedlichen Siliziumschichten. Durch gezielte Verunreinigung (Dotierung) mit anderen chemischen Elementen besitzen diese Schichten eine unterschiedliche Leitfähigkeit. Abhängig von der Leitfähigkeit weisen die Schichten einen negativen oder positiven Ladungsüberschuss auf.

 Im Übergangsbereich der aneinanderstoßenden Schichten entsteht so ein elektrisches Feld. Wird dotiertes Silizium dem Sonnenlicht ausgesetzt, so wird es von Lichtteilchen - den Photonen - getroffen. Diese Photonen lösen Elektronen aus den Siliziumatomen und trennen die Ladungsträger im Inneren des Materials. Dadurch verliert das Silizium seine Neutralität und wird elektrisch leitend. Werden die beiden elektrisch positiv und negativ geladenen äußeren Bereiche der Solarzelle durch eine elektrische Leitung miteinander verbunden, fließt durch diese Leitung nutzbarer elektrischer Gleichstrom.

Solarzellen sind dünne, meist quadratische Scheiben aus Silizium. Es gibt, je nach Fertigungsprozess, monokristalline und polykristalline Solarzellen. Die verschiedenen Technologien unterscheiden sich in den Wirkungsgraden, das heißt der Flächenbedarf ist unterschiedlich, um die gleiche elektrische Leistung zu erzeugen. Der energetische Aufwand zur Herstellung von monokristallinen Solarzellen ist deutlich höher als für die Herstellung von polykristallinen und damit auch der Preis.

Schaltet man die Solarzellen hintereinander und trifft Sonnenlicht auf die Zellen, wird eine Modulspannung erzeugt. Allerdings wird dabei die Sonnenenergie nicht vollständig genutzt.

Beispielsweise werden bei optimalen Verhältnissen 1000 Watt Strahlungsenergie, die auf einen qm fallen, nur in rund 150 Watt elektrische Energie umgewandelt. Alleine 50 % der Strahlungsenergie gehen schon durch Reflektion verloren. Weitere Effekte, wie eintretende Wärmeverluste, verstärken den Energieverlust.

Für eine Begrenzung dieser Reduktionseffekte, spielt vor allem die Qualität der verwendeten Komponenten einer Solaranlage eine entscheidende Rolle.

Grundsätzlich bedeutet Photovoltaik , dass Sonnenenergie über Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt wird. Neben den Solarzellen, spielen weitere Komponenten, wie ein Wechselrichter oder ein Einspeise- und Bezugszähler , eine wichtige Rolle damit der erzeugte Solarstrom genutzt werden kann.

Sonnenenergie – eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle

Die Sonne ist unsere kosmische Energiequelle, die alles Leben entstehen lässt und erhält. Was wir als warmen Sonnenschein auf der Haut spüren, ist wissenschaftlich betrachtet die Restwärme einer 15.000.000 °C heißen thermonuklearen Reaktion tief im Sonneninneren. Die dabei frei werdende Energie strahlt von der Sonnenoberfläche mit einer so gigantischen Leistung ins All, dass trotz der rund 150 Millionen Kilometer, die unsere Erde von der Sonne trennen, immer noch etwa eine Million Kilowatt pro Quadratkilometer bei uns ankommen. Und das für die nächsten vier Milliarden Jahre.

 Sind Photovoltaikanlagen auch in meiner Region sinnvoll?

Sonnenenergie ist eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle – deutschlandweit! Selbst im hohen Norden unseres Landes belegt die Sonnenstatistik Voraussetzungen, um aus ihr Kapital zu schlagen und die Umwelt zu entlasten.

Die langjährige Sonnenstunden-Statistik des Deutschen Wetterdienstes beweist es: Ob in Schleswig-Holstein oder Bayern, in allen Regionen Deutschlands trifft genug Sonnenenergie auf die Erde, um profitabel genutzt zu werden.