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So funktioniert Solarenergie


Im üblichen Sprachgebrauch wird der Begriff Solarenergie meist für zwei Arten der Energiegewinnung durch Sonnenstrahlen verwendet. Dabei beschreibt die Solarthermie die Wärmegewinnung und die Photovoltaik die Stromerzeugung.
 

Die Solarthermie zur Wärmegewinnung


Der Ursprung

Die wärmende Kraft der Sonnenstrahlen wurde schon im alten Ägypten, in der Antike oder von den Hochkulturen in Südamerika genutzt. Schon damals wurden Brennspiegel zum Heizen verwendet oder damit Flammen, z.B. das Olympische Feuer, entfacht.
 

Die Funktionsweise

Die einfachste und ursprünglichste Form findet man in der Architektur. Schon unsere Vorfahren bauten ihre Häuser und Hütten so, dass die Mittagshitze möglichst abgehalten und die Abendsonne am besten genutzt werden konnte. Dieses Prinzip findet immer noch in Gewächshäusern und Wintergärten Anwendung.
Mittels Solarthermiekollektoren kann man heute Warmwasser erzeugen oder Gebäude heizen. Dabei erwärmen die Sonnenstrahlen die, in den Kollektoren enthaltene, Wärmeträgerflüssigkeit. Über einen Wärmetauscher wird dann entweder der Trinkwasserspeicher oder die Heizflüssigkeit erhitzt.
 

Die Photovoltaik als Stromlieferant


Was bedeutet "Photovoltaik"?

Die Übersetzung des Begriffs „Photovoltaik“ beschreibt im Grunde schon seine Funktionsweise.
„Photos“ ist altgriechisch und bedeutet Licht. Volt ist die Einheit der elektrischen Spannung (nach dem Physiker Alessandro Volta). Somit beschreibt Photovoltaik eine Technik, mit der Licht (meist Sonnenlicht) in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
 

Die Funktionsweise

Eine Solarzelle besteht aus einer positiven und einer negativen Schicht. Fällt nun Licht ein, entsteht zwischen den beiden Schichten Gleichstrom, der mit einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und in das öffentliche Netz eingespeist oder gleich genutzt werden kann.
Zur Herstellung von Solarzellen werden Halbleiter benötigt. Diese können weder den Isolatoren, noch den Leitern zugeordnet werden, da die jeweilige Eigenschaft temperaturabhängig ist. Das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial ist Silizium (Si). Durch die Einbringung weiterer chemischer Elemente (sog. Dotierung) werden die elektrischen Eigenschaften verbessert.
Um den Wirkungsgrad einzelner Solarzellen zu erhöhen, werden sie in einem Modul kombiniert. Eine PV-Anlage besteht aus einer Vielzahl von Modulen, die in sogenannten Strings miteinander verschaltet werden. Die Anzahl an möglichen, zu einer Photovoltaikanlage verschaltbaren, Modulen ist nahezu unbegrenzt und wird in der Praxis durch den zur Verfügung stehenden Platz und die finanziellen Mittel begrenzt.
Die Leistungseinheit Wp (Watt-Peak) bezeichnet die Maximalleistung („peak“ = engl. Höchstwert, Spitze) einer Solarstromanlage unter genormten Bedingungen (1000 Watt pro Quadratmeter bei einer Modultemperatur von 25° C und einer Luftmasse von 1,5 AM). Damit lassen sich Photovoltaikmodule Normen und vergleichen.


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