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Photovoltaikanlagen

Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht in Strom um. Dies geschieht mit Hilfe von Solarzellen, die meist aus dem Halbleiter Silizium bestehen. Sein Vorteil: Es wird aus Quarzsand gewonnen, ist also reichlich vorhanden.

Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht elektrisch leitfähig werden. Um eine Stromspannung erzeugen zu können, wird der Halbleiter, in diesem Fall das Silizium, dotiert. Das heißt, es werden bestimmte chemische Elemente (z. B. Bor oder Phosphor) so eingebracht, dass p-leitendes und n-leitendes Silizium entsteht. Unter Lichteinfall kann man mit p-leitendem Silizium einen positiven und mit n-leitendem Silizium einen negativen Ladungsträgerüberschuss erzielen („Photoeffekt“).

Über die Grenzschicht zwischen p- und n-leitendem Silizium baut sich ein elektrisches Feld auf, bei dem mit Metallkontakten eine elektrische Spannung abgegriffen werden kann. Wird der äußere Kreis durch einen elektrischen Verbraucher geschlossen, fließt konstanter Gleichstrom.

Solarzellen gibt es mit unterschiedlichen Wirkungsgraden. Monokristalline Dickschichtzellen aus Silizium ermöglichen höhere Wirkungsgrade, sind aber aufwendiger herzustellen und entsprechend teurer. Polykristalline Dickschichtzellen aus Silizium sind kostengünstiger, erzielen aber einen geringeren Wirkungsgrad. Noch niedriger ist der Wirkungsgrad bei Dünnschichtzellen aus amorphen Silizium. Ihr Plus ist aber die platzsparende Bauweise. Sie kommen daher zum Beispiel als Fassadenelement zum Einsatz.

Um für unterschiedliche Anwendungsbereiche geeignete Spannungen bzw. Leistungen bereitstellen zu können, werden Solarzellen zu größeren Einheiten (Modulen) miteinander verschaltet. Dabei werden sie meist in transparentem Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet, mit einem Alu-Rahmen versehen und mit Glas abgedeckt.

z. B. Monokristallines Solarmodul Premium L mono Next Generation der Firma Solar-Fabrik AG

Die typischen Nennleistungen solcher Module liegen zwischen 10 und 100 Wpeak. Die Produktgarantie der Hersteller erstreckt sich in der Regel auf 10 und die Leistungsgarantie im Schnitt auf 25 Jahre.

Soll der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom zum Betrieb von handelsüblichen Haushaltsgeräten mit 230 Volt Wechselspannung genutzt werden, muss er in Wechselstrom umgewandelt werden. Hierfür benötigt man einen Wechselrichter. Dasselbe gilt, wenn man den mittels Photovoltaik gewonnenen Strom ins öffentliche Stromnetz einspeisen will. Aus Abrechnungsgründen wird dazu ein geeichter Stromzähler benötigt, den der Betreiber des Stromnetzes für eine geringe Jahresmiete zur Verfügung stellt. Die Vergütung erfolgt nach dem Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG).

Daneben gibt es auch netzunabhängige „Inselanlagen“. Sie bieten sich überall dort an, wo elektrische Energie benötigt wird, der Anschluss ans Stromnetz jedoch zu aufwendig wäre (z. B. Wochenend-/Ferienhäuser).

Mehr zum Thema „Photovoltaik“ finden Sie auf den Webseiten des Bundesverbands Solarwirtschaft (BSW) sowie der EnergieAgentur.NRW.

 

 

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