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Photovoltaik -

der Strom der aus der Sonne kommt.

Die Sonne ist eine ständige Energiequelle. Sie strahlt jährlich mehr als die 15 000 -fache Menge der in diesem Zeitraum von den Menschen benötigten Energie auf die Erde.

Die jährliche Strahlungsenergie in Deutschland liegt zwischen 900 und  1100 kWh/m². Die zeitlichen Schwankungen sind groß. Die Sonne scheint in Deutschland zwischen 1300 und 1900 Stunden im Jahr. Davon drei Viertel in den Sommerhalbjahr.

Um die Sonnenstrahlen in elektrische Energie umzuwandeln, werden Solarzellen eingesetzt. Diese Solarzellen bestehen aus einem Halbleitermaterial (derzeit in der Regel Silizium). Dieser Halbleiter setzt bei Lichteinstrahlung negative und positive Ladungsträger frei. Auf diese Weise entsteht eine elektrische Spannung, welche über Anschlüsse abgenommen werden kann.

Viele dieser Zellen werden zu Modulen zusammengesetzt um eine höhere Spannung zu erzielen. Üblicherweise erzeugen die meisten Module Spannungen zwischen 15 und 20 Volt um damit eine 12-Volt-Batterie einspeisen zu können.

Die Menge des erzeugten Stroms hängt nicht nur von der Sonneneinstrahlung selbst ab. Auch die Reflexion der Umgebung kann einen maßgeblichen Einfluß auf die Energieausbeute haben. Nicht zuletzt spielt auch die Temperatur des Moduls eine nicht zu verachtende Rolle. Bei steigender Modultemperatur sinkt die Stromausbeute ein wenig

Um größere Anlagen aufzubauen werden mehrere Module zusammengeschalten. Während in südlichen Ländern (ohne Stromversorgungsnetz), in abgelegenen Gebäuden,  und Wochenendgrundstücken Solaranlagen als Inselsystem betrieben werden (der solar erzeugte Strom wird in Batterien aufgenommen), dominiert bei uns das Einspeisen in das öffentliche Stromnetz. Hierbei wird der Solarstrom über einen Wechselrichter dem Netzstrom angepasst und in das Netz eingespeist, den Strombedarf deckt man wie herkömmlich aus dem Netz. Diese Vorgehensweise sieht auch das EEG vor.

Platzbedarf von Photovoltaik-Anlagen.

Ständig wird über den Platzbedarf von Photovoltaik-Anlagen diskutiert. Klar, wenn man ganze Landschaften mit Solarmodulen zustellen will, hat eine Photovoltaik-Anlage einen immensen Platzbedarf. Allerdings werden diese Anlagen bevorzugt auf Dächern montiert (oder eingebaut). Hierbei benötigen sie keinen extra Platz. Die Dachfläche ist ja eh vorhanden.

Aus was besteht nun so eine Solaranlage.

Vor allem einmal aus den Solarmodulen, die das Sonnenlicht in Strom umwandeln.

Wird der Strom direkt in das öffentliche Netz abgegeben, dann kommt ein Netzwechselrichter zum Einsatz, der  den Gleichstrom der Solarzelle in Wechselstrom umwandelt. Um den eingespeisten Solarstrom dem vorhandenen Netzstrom anzupassen wird der Wechselrichter vom vorhandenen Netzstrom gesteuert. Des weiteren benötigt ein Haushalt mit einer im Netzverbund arbeitenden Solaranlage einen zweiten Zähler. Mit dem einen wird der Strom gemessen, den man dem Netz entnimmt, mit dem anderen wird der Solarstrom gemessen, der an das öffentliche Netz abgegeben wird, da beiden unterschiedliche Verrechnungen zugrunde liegen.

Da der gesamte solar erzeugte Strom in das öffentliche Netz eingespeist wird, ist die Größe einer Solaranlage nicht vom eigenen Strombedarf abhängig.

Die Größe einer geplanten Sonnenstromanlage hängt hauptsächlich vom zur Verfügung stehenden Platz (Dachfläche) und den geplanten Investitionskosten ab. Für eine 1kWp-Anlage werden etwa 10 m² benötigt. Besonderes Augenmerk ist auf die Vermeidung von Schatten zu legen. Ein kleiner aber kräftiger Schatten kann den Ertrag einer Anlage drastisch senken.

Bei Insel-Anlagen hingegen wird der Strom aus den Solarmodulen in Akkus zwischengespeichert. Dabei kommen  bei größeren Anlagen spezielle stationäre Solar-Akkus zum Einsatz, welche einen ähnlichen Aufbau besitzen, wie Autobatterien. Autobatterien sind keinesfalls für Energieanlagen geeignet, da sie keine ständigen Entladungen (Zyklenbetrieb) verkraften. Für den mobilen Bereich und kleinere Anlagen werden vielfach Gel-Akkus eingesetzt. Der Vorteil dieser Akkus besteht darin, das sie lageunabhänig betrieben werden können (also bei Bedarf auch liegend), und wartungsfrei sind.

Zwischen dem Solarmodul und dem Akku befindet sich ein Laderegler, der den Akku vor Überladung schützt. Einige Modelle übernehmen auch gleich den Tiefenentladeschutz des Akkus und schalten bei Unterschreitung eines für den Akkus kritischen Wertes die Verbraucher ab.

Als Verbraucher kommen überwiegend 12-Volt-Geräte zum Einsatz. Hier gibt es Dank des Freizeit und Campingbereiches eine größe Auswahl, angefangen bei Lampen, bis hin zu Kühlschränken, Kaffeemaschinen, Fernsehgeräten und Satellitenanlagen. Auf jeden Fall ist zu berücksichtigen, das bei den kleinen Spannungen ein viel höherer Strom fließt, als in den üblichen Netzstromanlagen.