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.So funktioniert eine Photovoltaik- / Solarstromanlage
Sonnenstrom (Photovoltaik)
Die Sonne liefert uns täglich ein enormes Energiepotential, das in Deutschland den Energiebedarf um das etwa Achtzigfache übersteigt.
Diese Energiequelle ist in den nächsten 5 Milliarden Jahren unerschöpflich, kostenlos und umweltfreundlich. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdgas und Erdöl sind dagegen nur begrenzt vorhanden.
Ihre eigene Solaranlage macht Sie daher ein Stück weit unabhängiger von den absehbaren Steigerungen der Energiepreise.
Es gibt zwei verschiedene Arten der Nutzung von Solaranlagen:
- Solarmodule (Photovoltaik) erzeugen elektrischen Strom
- Kollektoren (Solarthermie) gewinnen Wärme
Sonnenstrom (Photovoltaik) --- Sonnenwärme (Solarthermie)
Die Nutzung von Solarstrom (Photovoltaik) ist Gegenstand dieser Erklärungen.
Aufbau einer Photovoltaikanlage:
Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Photovoltaik-Modulen (Solarmodulen), die Sonnenlicht in Gleichstrom umwandeln. Meist wird dieser Gleichstrom in üblichen 230-Volt Wechselstrom umgeformt.
Ein Photovoltaik-Modul wiederum besteht aus einzelnen Solarzellen (meist 36 oder 72 Zellen aus kristallinem Silizium). Diese bestehen aus unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien, die die Eigenschat haben, direkt aus dem Sonnenlicht Elektrizität zu erzeugen. Diese Eigenschaft basiert auf dem photovoltaischen Effekt. Daher wird diese Technik Photovoltaik genannt.
Aus vielen einzelnen Solarzellen wird ein Solarmodul hergestellt und mit anderen Solarmodulen zu einem Solargenerator als ganzes verschaltet.
Prinzipielle Funktionsweise einer Photovoltaischen Anlage (PV-Anlage):
Wenn auf eine Solarzelle Licht trifft, entsteht eine elektrische Spannung (1) zwischen der dem Licht zugewandten und der dem Licht abgewandten Seite. Wird der Stromkreis geschlossen, fließt elektrischer Strom (2).
Die verschiedenen Arten von Solarzellen:
Es wurden mehrere Arten von Solarzellen entwickelt, die sich im Aufbau und in der Effizienz der Energieumwandlung unterscheiden.
| Solarzellenmaterial: | Zellwirkungsgrad etaZ | Modulwirkungsgrad etaM |
| Hochleistungszellen | 19,5 % | 17,0 % |
| Monokristallines Silizium | 18,0 % | 14,2 % |
| Polykristallines Silizium | 16,0 % | 14,0 % |
| amorphes Silizium | 7,5 % | 7,0 % |
| CIS, CIGS | 14,0 % | 10,0 % |
| Cadmium-Tellurid | 10,0 % | 9,0 % |
Kristalline Siliziumsolarzellen werden als monokristalline und polykristalline Solarzellen angeboten und ihr weltweiter Marktanteil beträgt über 85 Prozent.
Für netzgekoppelte Solaranlagen werden in der Regel Module mit Solarzellen aus monokristallinem und polykristallinem Silizium eingesetzt. Der geringere Wirkungsgrad von polykristallinem Silizium wird dabei durch einen Preisvorteil ausgeglichen.
Hochleistungszellen sind meistens optimierte monokristalline Zellen, die durch neue aufwendigere Technologien z.B. bei Kontaktierung, Oberflächenbehandlung oder spezielle Halbleiterschichtung höchste Wirkungsgrad erreichen. Module mit Hochleistungszellen sind relativ neu auf dem Markt und teuerer als Standardmodule.
Neben den kristallinen Solarzellen werden Dünnschichtsolarzellen (amorphes Silizium, CIS- oder Cadmium Tellurid-Zellen) angeboten. Diese haben geringer Wirkungsgrade als kristalline Zellen, besitzen jedoch vielfältige Vorteile. Ihre Produktion ist kosteneffizienter, bedeutend weniger Materialverbrauch, weniger Energieverbrauch bei der Herstellung und hohe Flexibilität des Zellmaterials. Module aus amorphem Silizium finden vorrangig Anwendung im Freizeitbereich (Kleinanwendungen, Camping, Boot) oder bei Systemen mit Dachintegration. Die Dünnschichttechnologien CIS und Cadmium-Tellurid (CdTe) sind bei Kleinmodulen bereits weit verbreitet. CdTe- und CIS- Zellen für Standardmodule befinden sich gerade im Stadium der Markteinführung. Es ist zu erwarten, dass diese Dünnschichttechnologien durch ihre geringeren Produktionskosten zukünftig einen großen Marktanteil erreichen.
Durch neueste Technologien und Produkte kann man sein eigenes innovatives Design gestalten. Dabei übernimmt die Solarstromanlage oft mehrere Funktionen (Dachdichtheit, Sonnenschutz, Energieerzeugung, optisches Erscheinungsbild, Glasfassade usw.)
Typen von Solaranlagen
Es lassen sich zwei unterschiedliche Typen von Photovoltaikanlagen ausmachen:
- Netzgekoppelte Anlagen
- Inselanlagen
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