Photovoltaik
–
Aus
Sonnenstrahlung wird elektrische Energie
In
weniger als einer Stunde sendet die Sonne soviel Energie auf die Erde, wie wir
Menschen in einem Jahr verbrauchen. In Zeiten knapper und teurer fossiler
Rohstoffe gilt es, diese regenerative Energiequelle verstärkt nutzbar zu
machen, und zwar auch durch Photovoltaik.
Photovoltaik
als Teilbereich der Solartechnik beschäftigt sich mit der direkten Umwandlung
des Sonnenlichts in elektrischen Strom mittels Solarzellen und bietet
zahlreiche Vorteile. Bei der Erzeugung von Solarstrom entstehen in der Regel
weder schädliche Abfallprodukte wie Kohlendioxid noch störende Geräusche.
Innerhalb von etwa drei Jahren hat eine Solaranlage die zur Herstellung
benötigte Energie wieder erzeugt (bei einem mittleren Energieertrag in
Deutschland von rund 950 kWh pro Kilowatt installierter Leistung und Jahr, bei
höherer Sonneneinstrahlung im Süden entsprechend früher1)). Auch
müssen für Photovoltaikanlagen keine eigens konzipierten Bauwerke errichtet
werden. Dank innovativer Technologien lassen sie sich problemlos an bestehenden
Gebäuden – zum Beispiel auf dem Dach – installieren. Wer sich für
die nahezu unerschöpfliche und saubere Energie aus der Sonne entschieden hat,
leistet also einen nachhaltigen Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz.
Einfache
Funktionsweise
Eine
typische Photovoltaikanlage besteht aus einer beliebigen Anzahl an miteinander
verschalteten Solarmodulen. Die darin eingebetteten Solarzellen bestehen aus
kristallinem Silicium oder basieren auf Dünnschicht-Technologien und machen
sich den so genannten photovoltaischen Effekt zu nutze, bei dem das einfallende
Sonnenlicht in Gleichstrom umgewandelt wird. Ein Rahmen verleiht dem Modul
Stabilität. Im Modul sind die Solarzellen vor Witterungseinflüssen und mechanischen
Störungen sicher geschützt.
Ein
Leiter aus Metall führt den erzeugten Gleichstrom zu einem Wechselrichter, der
ihn in Wechselstrom umwandelt. Der Strom wird von einem Zähler registriert und
anschließend in der Regel in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Dafür
erhalten die Betreiber von dem jeweiligen örtlichen Energieversorger eine
gesetzlich festgelegte Vergütung. Diese ist durch das
Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegt.
Leistungsstarke
Technik
Je nach
Größe (1 bis 2,5 Quadratmeter) erzeugt ein Solarmodul eine elektrische Leistung
von 100 bis 300 Watt. Zum Vergleich: Um eine Leistung von einem Kilowatt zu
erhalten, benötigt der Betreiber in etwa 10 Quadratmeter an verschalteten
Modulen. Unter optimalen Bedingungen lässt sich auf dem der Sonne zugewandten
Dach eines Privathauses von 30 bis 50 Quadratmetern eine Leistung von drei bis
fünf Kilowatt installieren. Die mit einer solchen Anlage über das Jahr erzeugte
elektrische Energie (rund 2.500 bis 5.000 kWh) entspricht dem typischen Stromverbrauch
einer drei- bis vierköpfigen Familie.
Die
besten Voraussetzungen
Solarmodule
eignen sich gut für Fassaden, doch die im Privatgebrauch typische Form der
Installation ist die Anbringung auf dem Dach, das auf der Nordhalbkugel
möglichst zur Sonne in Richtung Süden ausgerichtet ist (Südost –
Südwest). Auch die Dachfläche spielt eine wichtige Rolle: Mindestens 10
Quadratmeter sollte der Betreiber einplanen. Die optimale Dachneigung liegt
zwischen 20 und 45 Grad. Die für die Solarstromanlage vorgesehene Dachfläche
sollte ganzjährig frei von Schatten sein. Wenn keine geeigneten Flächen auf dem
Dach verfügbar sind, oder als Ergänzung zu einer Dachanlage, besteht zudem die
Möglichkeit, die Module beispielsweise senkrecht an Gebäudeaußenwänden anzubringen.
Quelle:
1) E.A. Alsema, Copernicus Institut Utrecht, 09/2007.
