Wie funktioniert Photovoltaik und wie kann ich Solarenergie nutzen?

Wie funktioniert Photovoltaik und wie kann ich Solarenergie nutzen?

Der Prozeß der Photovoltaik an sich ist recht kompliziert und läßt sich leichter erklären, wenn man die Prinzipien der Fotosynthese bereits kennt. Dabei bezeichnet der Fachbegriff Solarenergie Photovoltaik die Umwandlung von einer Energieform in die andere, genauer gesagt wird Sonnenergie in elektrische Energie, also Strom umgewandelt. So unterscheiden sich die beiden Arten der Synthese also gerade durch ihr Endprodukt. Um diese Umwandlung von Sonnenstrahlen in elektrische Energie zu erreichen, werden dabei sogenannte Solarzellen benötigt. Als Modul verbunden werden diese in einer großen Vielzahl in einer sogenannten Photovoltaikanlage installiert. Dabei variieren Solarzellen der verschiedenen Hersteller durchaus in ihrem Aufbau und bestehen zudem auch aus unterschiedlichen Materialien. Generell kann man allerdings sagen, dass die Siliziumzelle zu den beliebtesten Solarzellen gehört, weshalb sich alle nachfolgenden Erklärungen auf dieses Modell beziehen.

Dabei eignet sich Silizium gerade deshalb besonders gut für die Solarzellenherstellung, da es sich hierbei um einen Halbleiter handelt, der nicht nur einfach verfügbar ist, sondern auch niedrig in Sachen Materialkosten zu Buche fällt. Außerdem bietet sich Silizium auch deshalb besonders an, da es sich gut verarbeiten läßt. In den Solarzellen selbst kommt das Silizium dabei in zwei Schichten zum Einsatz, die beide unterschiedlich, also eine positiv und eine negativ, geladen sind. Da Sonnenstrahlen an sich bereits elektromagnetische Energie enthalten, erzeugen diese eine Spannung zwischen den zwei unterschiedlich geladenen Schichten, wenn sie auf die Solarzelle treffen. Diese Spannung kann man ähnlich verstehen wie die zwischen zwei Magneten.

In der Solarzelle findet so ein Stromkreislauf statt, der die elektrische Energie freisetzt, wodurch diese wiederum nutzbar wird. Dabei gilt allerdings zu bedenken, dass es sich hierbei um recht schwache Stromkreisläufe handelt, welche zudem noch sehr schwanken können. Dementsprechend gibt es in einem sogenannten Solarmoduls gleich eine ganze Vielzahl von einzelnen Solarzellen. Deren Energie wird so gebündelt und damit nutzbar. Durch das Zusammenschließen vieler Solarzellen in einem Modul lassen sich Stromschwankungen demnach also vermeiden und es wird so eine ausreichende Menge an Gleichstrom erzeugt.

Solarstromnutzung

Bevor die in dem Solarmodul erzeugte Energie jedoch endlich als Strom genutzt werden kann, muss der Gleichstrom erst noch nutzbar gemacht werden. Dazu verfügen die Solarmodule zusätzlich noch über einen sogenannten Photovoltaik-Wechseleinrichter. Dieses Gerät wechselt den Gleichstrom in Wechselstrom um, welcher zur Nutzung im Haushalt zwingend erforderlich ist, da Haushaltselektronik grundsätzlich mit Wechselstrom betrieben wird. So können Eigenheimbesitzer beispielsweise eine Solaranlage auf ihrem Dach einbauen, um so einen Teil des eigenen Strombedarfes zu decken. Oft wird der gewonnene Solarstrom aber auch an die Stromanbieter verakuft und einfach ins Stromnetz eingespeist. Ebenso können aber auch damit verbundene Anlagen wie Ampelschaltungen per Solarmodul betrieben werden.

Artikelbild: © ludinko / Shutterstock

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