Was ist eine Photovoltaikanlage und wie funktioniert sie?

Was ist eine Photovoltaikanlage und wie funktioniert sie?

Die direkte Umsetzung von Sonnenenergie in elektrische Energie wird als Photovoltaik bezeichnet. Neben der Wasserkraft, der Geothermie, der Windenergie und Bioenergie, gehört die Sonnenenergie zu den sogenannten unerschöpflichen Energiequellen. 

In den letzten Jahren ist die Anzahl der Photovoltaikanlagen stark gestiegen. In den nächsten Jahren wird der Energiebedarf der Bevölkerung noch weiter steigen, genau wie die Energiepreise. Die herkömmlichen Energieträger (Erdöl, Gas, Kohle) stehen dabei nur begrenzt zur Verfügung. Bei der Verarbeitung produzieren sie viele Schadstoffe (Kohlendioxid). 

Die Sonnenenergie ist äußerst umweltfreundlich und wird uns noch sehr lange Zeit erhalten bleiben. Unsere Sonne erzeugt in jedem Moment etwa 20.000 Mal mehr Energie als der Mensch verbrauchen kann. Die Photovoltaikanlagen sind für viele Betreiber das Symbol für Modernität und Umweltschutz.

Doch wie funktioniert eine Photovoltaikanlage? 

Die Solarzellen verwandeln das Sonnenlicht in Gleichstrom. Ein solcher Strom kann jedoch von den Haushalten so nicht verbraucht werden. Der Strom wird durch einen Wechselrichter zu Wechselstrom (230 Volt) umgewandelt. Man unterscheidet drei Modultechniken: Dünnschichtsolarzellen, Polykristalline Solarzellen und Monokristalline Solarzellen.

Jede Solarzelle besteht aus Quarzsand (Silizium). Das Silizium ist so bearbeitet, dass die Zellen den Strom transportieren können. Aufgrund der neuen Technologie, können auch geringe Lichtstärken umgesetzt werden, z. B. bei bewölktem Himmel. Je mehr Licht eine Zeile einfängt, desto mehr Strom kann erzeugt werden.

Photovoltaikanlagen unterscheidet man nach zwei Verfahren:  Inselsysteme und netzgekoppelte Anlagen, bei denen der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird. Das Inselsystem ist die häufigste Variante, da das „Erneuerbare-Energien-Gesetz ( EEG )“ eine erhöhte Vergütung garantiert. Die privaten Haushalte beziehen sich den eigenen Strombedarf aus dem öffentlichen Stromnetz. 

Aus Kostengründen empfiehlt sich der Netzanschluss, da für eine Unabhängigkeit vom Stromnetz ein großer Speicher und eine große Anlage notwendig wären. Die Sonne kann nicht das ganze Jahr die gleiche Menge Strom liefern, so dass man entsprechend vorsorgen müsste. Der Strom bei den sogenannten Inselsystemen wird vollständig in einen Speicher eingespeist und von dort aus verbraucht. Dieses System wird meistens in den Regionen verwendet, die keine Netzanbindung haben.