Photovoltaik Energie

Fotovoltaik Energie

Die Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. sind wichtig für die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Fotovoltaik - Elektroenergie aus der Sonne Die Photovoltaik ist die unmittelbare Umsetzung von Sonnenstrahlung in Strom. Auch wenn der technologische Vorsprung der zugrundeliegenden Technologien seit Beginn des neuen Millenniums gewaltig ist, so ist dies doch eine verhältnismäßig teure Möglichkeit, Strom auf der Grundlage regenerativer Energien zu erzeugen. Nichtsdestotrotz ist ihr Anteil an der globalen Stromversorgung stark angestiegen.

Allein die Jahresinstallation von PV-Anlagen stieg von 2014 bis 2015 um 50 GW auf 227 GW. Die Photovoltaik hat ihren Anteil an der globalen Stromversorgung deutlich erhöht. Die weltweite Jahresproduktion von Photovoltaikmodulen stieg von rund 35 MW im Jahr 1999 auf rund 37 GW im Jahr 2013, womit die Gesamtnennleistung von Photovoltaik-Anlagen auf fast 140 GW peak stieg.

Im Jahr 2013 hätte diese Leistung fast ein Prozentpunkt der weltweiten Elektrizitätsversorgung abdecken können. Die Photovoltaik ist die unmittelbare Umsetzung von Sonnenstrahlung in Strom. Wird ein Photon, also ein Lichtpartikel, in geeignete Stoffe aufgenommen, bilden sich in diesen Stoffen fast freie, elektrisch leitende Ladungen; die Energie der Teilchen wird weitgehend auf diese Ladungen überführt.

Bei Photovoltaik-Wandlern werden diese Ladeträger gezielt in Solarzelle, nach positiver und negativer Ladung aufgeteilt, zu Außenelektroden befördert und damit aufgeladen. Zwischen den beiden Messketten wird daher eine Stromspannung erzeugt. Dank dieser Spannungen können die Ladeträger einen Elektrostrom generieren und in einem Außenkreis arbeiten.

Bei der entsprechenden Energie handelt es sich um konvertierte Solarenergie. Einerseits müssen die energieerregten Ladungen rasch zu den Elektronen transportiert werden, da auch in den Absorberwerkstoffen Vorgänge stattfinden, in denen die durch die Absorption von Licht entstehenden kostenlosen Ladungen wieder zerstört werden. Bei diesen Rekombinationsvorgängen wird ihre Energie im Grunde genommen in ungewollte Hitze umgerechnet.

Andererseits muss sichergestellt sein, dass die Energiewandler das weite Sonnenspektrum mit um den Faktor 8 unterschiedlichen Photonen-Energien effektiv umsetzen. Last but not least ist es wichtig, die dazugehörigen Energiewandler kostengünstig zu fertigen. Zu diesem Zweck werden in einer Photovoltaik-Anlage eine große Anzahl von Zellen zu so genannten Solar-Modulen zusammengeschaltet, um so effizient wie möglich Strom zu erzeugen, denn im besten Fall kommt die Strahlenenergie pro Zeit und Gebiet von der Sonneneinstrahlung nur 1000W/m² an.

Durch die Effizienz der besten Photovoltaik-Anlagen können heute bis zu ca. 120 W/m und mehr Strom produziert werden. Mit 38,5 Terrawattstunden machten Photovoltaik-Anlagen im Jahr 2014 5,9 Prozentpunkte der Bruttostromproduktion in Deutschland aus. Damit liegen sie weit hinter der Windkraft (13 Prozent) und kurz hinter der Biomassenutzung (knapp sieben Prozent), aber vor der Wasserwirtschaft (drei Prozent).

Dies entspricht einem Anstieg der Brutto-Stromerzeugung um den Faktor 400 seit 2000 bei einer installierten Kapazität von 39,7 Gigawatt peak. Nicht nur in Deutschland, sondern auch international ist die Fertigung von Photovoltaikmodulen stark angestiegen.

Laut dem IEA (International Energy Agency, Paris) Photovoltaic Power Systems Program und dem REN Steering Committee stieg die weltweite Jahresproduktion solcher Module von rund 35 MW im Jahr 1999 auf über 50 GW im Jahr 2015, also um mehr als den Faktor 1400, wodurch sich die Gesamt-Nennleistung von Photovoltaik-Anlagen auf 227 GW erhöhte.

Laut REN hätte diese Fähigkeit mehr als ein Prozentpunkt der weltweiten Energieversorgung mit 275 Terrawattstunden im Jahr 2015 abgedeckt werden können, wenn die volle Leistungsfähigkeit genutzt worden wäre. China war mit einer Anschlussleistung von 43,5 GW im Jahr 2015 das Top-Ten-Land mit der größten Photovoltaikleistung, dicht dahinter Deutschland mit 39,7 GW (knapp 18 GW) und Japan mit 34,4 GW.

Auch Italien (18,9 GW), Großbritannien (9,1 GW), Frankreich (6,6 GW) und Spanien (5,4 Gigawatt) waren mit 5 bis 8 Platzierungen unter den Top 10.

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