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
