Solarenergie Erklärung

Erklärung zur Solarenergie

Mehr und mehr Menschen nutzen die Sonnenenergie, um Energiekosten zu sparen und die Umwelt zu schonen. Funktionsweise einer Solarstromanlage? Verständlicherweise hier erläutert Mehr und mehr Menschen setzen Sonnenenergie ein, um Kosten zu sparen und die Natur zu schonen. Aber wie arbeitet ein solches Sonnensystem tatsächlich? Photovoltaikanlagen haben prinzipiell die gleiche Funktionalität, unabhängig davon, ob es sich um eine kleine Solarstromanlage auf einem Ein- oder Zweifamilienhaus handelt.

Prinzipiell arbeitet eine netzverbundene Photovoltaik-Anlage ganz einfach: Während auf die Solarzelle gerichtetes Sonnenlicht trifft, erzeugt sie daraus Gleichspannung.

Dabei werden die Einzelzellen zu grösseren Modulen verbunden. Dabei werden die Einzelmodule zu einem Solarmodul verbunden. Die nebenstehende Abbildung verdeutlicht die vereinfachte Funktion einer herkömmlichen Solarstromanlage im Hause. Was ist die Funktion der Einzelsolarzelle einer Photovoltaikanlage? Fast 95 Prozent der Solarzellen bestehen aus Quarzsand-Silizium (Si). Damit aus dem Quarz-Sand - der natürlichen Siliziumquelle - ein Siliziumwafer entsteht, muss der Quarz-Sand zunächst gesäubert und auskristallisiert werden.

Wenn nun Sonnenlicht auf den Siliziumwafer trifft, werden Elektroden frei. Für die Nutzung dieser Ionen müssen die Ober- und Unterseiten jeder Einzelzelle mit verschiedenen Fremdkörpern kontaminiert sein. Ebenso gilt: Je größer die Sonnenstrahlung, desto mehr Sonnenenergie wird von der Photovoltaik-Anlage erzeugt. Die Solarzellenspannung reagiert jedoch nicht auf den Einfluss von Sonne und Einstrahlung.

Der Spannungswert einer Siliziummesszelle beträgt dauernd 0,6 V. Mit einer Standardsolarzelle von 15 x 15 Zentimeter werden durchschnittlich rund 5,5 Ampère elektrische Energie produziert. Eine Einzelzelle hat bei voller Lichteinstrahlung eine Ausgangsleistung von ca. 3,4W. Dieser besondere Herstellungsprozess gewährleistet eine hohe Effizienz. Die monokristalline Solarzellen haben einen Gesamtwirkungsgrad zwischen 14 und 16 Grad.

Polykristalline Batterien sind etwas billiger in der Produktion. Flüssigsilizium wird zunächst in Blöcken zu multikristallinen Solarmodulen vergossen. Beim Erstarren bildet sich aus einer großen Anzahl von Einzelkristallen eine charakteristische Eistruktur. Durch diese Kristallfehler liegt der Gesamtwirkungsgrad einer multikristallinen Zelle bei nur 13 bis 15 %.

Damit ist die einkristalline Zelle wirksamer als die mehrkristalline. Auch als Dünnfilmzellen werden sie bekannt. Dabei werden die Zellen unmittelbar mit den Solarmodulen verbunden und mit einer zweiten Glasscheibe dichteingelassen. Allerdings beträgt der Nutzungsgrad einer Dünnschicht-Zelle nur 6 bis 8 Prozentpunkte. Ein etwas höherer Nutzungsgrad der Dünnschicht-Zelle kann z.B. mit neuen Werkstoffen erreicht werden.

Die Effizienz einer Dünnschicht Zelle kann auf 8 bis 10 Prozentpunkte gesteigert werden. Für die Auslegung des Solarmoduls werden die Einzelzellen untereinander verbunden und witterungsbeständig gepackt. Wie gewohnt werden die Module von oben mit einer Glasplatte abgesichert. Ein Schutzfilm wird von oben über die Module gestülpt. Es verbleiben engere Zwischenräume zwischen den Zellen, durch die man schauen kann.

Dabei werden die Einzelmodule in unterschiedlichen Baugrößen geliefert. Sämtliche Solar-Module werden nach aktuellen Normen hergestellt und ständig kontrolliert. Mit einem Quadratmetergewicht von 10 bis 15 Kilo gehört ein Solar-Modul zu den Leichtbauern. Das Solarstrommodul kann in seiner Grösse variabel sein. Auch Solardachziegel sind jetzt auf dem freien Markt zu haben.

Funktionsweise des Moduls einer Anlage? Bei einer Photovoltaik-Anlage verwandeln die Module das Tageslicht in Strom. Die Sonneneinstrahlung erzeugt eine Stromspannung, wenn sie auf die Sonnenzelle trifft. Mehrere Zellen sind in einem Photovoltaikmodul einer Anlage galvanisch durchgeschaltet. In Serienschaltung wird die Elektrospannung aufaddiert. Die einzelnen Zellen haben jeweils ca. 0,6 V.

Meistens werden kristalline Siliziummodule (Si) eingesetzt. Dazu wird Reinstsilizium (Si), das aus Quarz-Sand hergestellt wird, weiterverarbeitet. Ein Solarmodul hat einen Nutzungsgrad zwischen 11 und 16 Grad. Beim Einsatz von Dünnschicht-Modulen ist der Nutzungsgrad deutlich niedriger. Bei Dünnschicht-Modulen ist sie mit 9 Prozentpunkten am größten. Ein Photovoltaiksystem/Solarsystem kann in ein netzgekoppeltes System oder ein Insel-System unterteilt werden.

Die Solargeneratoren in netzverbundenen Systemen erzeugen mit Sonnenlicht Gleichstrom.

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