Photovoltaikanlage: Wie funktioniert sie?
Energie / Photovoltaik: In den letzten Jahren ist das Thema Nachhaltigkeit immer mehr in den Mittelpunkt unserer Gesellschaft gerückt. Die Entwicklungen des Klimawandels fordern ein Umdenken unserer Politik. So wird nach immer mehr Methoden gesucht, die Natur zur Stromerzeugung zu nutzen, ohne sie dabei zu zerstören. So kann man beispielsweise mit Hilfe von Photvoltaikanlagen Strom gewinnen, indem man die Sonnenenergie nutzt.
Was sind Photovoltaikanlagen?
Photovoltaikanlagen bestehen aus mehreren Photovoltaik-Modulen, die ihrerseits aus Photozellen beziehungsweise Solarzellen aufgebaut sind. Fällt Sonnenlicht auf die Solarzellen, wandeln diese das Licht in Strom um. Photonen sind die Träger der elektromagnetischen Strahlung. Sie besitzen zwar keine Masse aber dafür Energie, die dafür verantwortlich ist, dass Elektronen aus den Strukturen herausgelöst werden. Diese Elektronen sind nun frei beweglich und können durch ein äußeres Potential, eine Spannung, einen Stromfluss auslösen.
Wie entsteht aus Sonnenlicht Strom?
Die Solarzelle ist aus verschiedenen Halbleiterschichten aufgebaut. Die Schichten bestehen meist aus hochfeinem Silizium, das mit anderen chemischen Elementen gemischt wurde. So entstehen zwei unterschiedliche Schichten, eine mit einem Mangel an Elektronen und eine mit einem Überschuss an Elektronen. Zwischen diesen beiden Schichten liegt die sogenannte Grenzschicht, in die Elektronen einwandern, um dem Mangel entgegenzuwirken. Die Ladung wird verschoben und es bildet sich ein Plus- und ein Minuspol. Trifft die Sonne und somit die Photonen auf die Grenzschicht, wandern Elektronen zum Pluspol. Um Strom zu erzeugen, muss der Stromkreis nur noch geschlossen werden. Aus Lichtenergie entsteht elektrische Energie, die der Mensch nutzen kann. Da eine einzige Solarzelle relativ wenig Energie erzeugt, schaltet man mehrere zu einem Modul zusammen. Mehrere Module bilden dann eine Photovoltaikanlage. Die Solarzellen werden durch eine Glasscheibe geschützt, die die Module vor Schnee oder auch starkem Wind schützen.
Wie viel Strom erzeugt eine Photovoltaikanlage?
Da man mehrere Module zusammenschalten kann, kann man den Strom auch proportional vergrößern. Normalerweise hat ein Solarmodul eine Größe von 6 Quadratmetern, die etwa 1 kWp erzeugen können. In Deutschland scheint die Sonne jährlich etwa 1000 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter. Im Sommer ist die Sonneneinstrahlung natürlich höher, man schätzt etwa fünfmal höher als im Winter. Immer mehr Städte nutzen die Sonnenenergie mittlerweile. So gibt es Photovoltaik in Karlsruhe, Leipzig und vielen anderen Städten.
Welche Art Strom erzeugt eine Photovoltaikanlage?
Eine Photovoltaikanlage erzeugt immer Gleichstrom. Die meisten elektronischen Geräte im Haushalt laufen allerdings mit Wechselstrom, weshalb der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden muss. Dies erfolgt durch einen Wechselrichter, der auch Netzeinspeisegerät genannt wird. Weitere Bauteile einer Photovoltaikanlage sind eine Unterkonstruktion, die Verkabelung, die Anschlusselektrik und ein Zähler, um die Anlage abrechnen zu können. Alternativ kann man die Photovoltaikanlage auch noch durch ein Energiemanagementsystem erweitern, das den Verbrauch steuert.
Photovoltaikanlagen sind eine nachhaltige Methode, um Strom zu erzeugen und können nicht nur gewerblich, sondern auch privat genutzt werden. Sie können gemietet aber auch gekauft werden. Eine praktische Methode ist es, sie einfach auf dem eigenen Dach zu befestigen. So kann man Strom erzeugen und ihn gleichzeitig auch nutzen. Der Preis ist dabei vom Standort und der Menge der Solarplatten abhängig. Der Preis einer ganzen Photovoltaikanlage liegt aber etwa bei 220 bis 250 Euro pro Quadratmeter.
Quelle: Tipps24-Netzwerk - HR
Foto: www.co2online.de