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Allgemeine Informationen

Darstellung eines Solarmoduls

An dieser Stelle möchten wir zum besseren Verständnis einige Basisinformationen über die Nutzung der Sonnenstrahlung als natürliche Energiequelle bereitstellen.
Der Text entstand unter Verwendung des Buches „Photovoltaik. Strom ohne Ende“ von Thomas Seltmann, erschienen 2007 im Verlag Solarpraxis, welches wir allen Interessierten für ein intensiveres Studium zum Thema nur empfehlen können.

Die Zukunft von Energiequellen und deren Kostenentwicklung

Fossile Brennstoffe (Öl, Erdgas, Kohle) werden in naher Zukunft immer teurer, je mehr durch steigenden Verbrauch die Vorräte erschöpfen.

Die Energie der Sonne wird aber umso billiger, je mehr sie genutzt wird. Die Stromgewinnung aus Sonne, Wind, Wasserkraft und Geothermie benötigt keinen Brennstoff, sondern ausschließlich Technologie. Wie bei jeder Technik sinken hierfür die Kosten mit steigenden Fertigungsstückzahlen.

Ab 2004 stieg auf Grund interessanter wirtschaftlicher Rahmenbedingungen (EEG-Einspeisevergütung) die Nachfrage nach Solarmodulen sprunghaft an. Die Hersteller konnten mit ihren Produktionserweiterungen kaum Schritt halten. 2006 hatte sich die Situation entspannt und ab dem Jahr 2007 entwickeln sich die Preise stetig nach unten. Die einsetzende Massenproduktion wird somit immer mehr für sinkende Investitionskosten zur Solarstromnutzung sorgen.

Gute Gründe für die eigene Solaranlage:

Befragt man Anlagenbetreiber nach den Gründen für ihre Investition, gehen die Antworten oft weit über wirtschaftliche Kalkulationen hinaus. Trotz lukrativer Rahmenbedingungen ist der Betrieb einer netzgekoppelten Solarstromanlage heute noch immer keine Geldanlage, die schnelle und hohe Gewinne verspricht. So eine langfristig angelegte und zukunftsbewusste Investition sollte man nicht allein aus der Sicht möglicher Gewinne beurteilen, auch wenn sich einige Solarstromanlagen in kurzer Zeit amortisieren.

Umweltschutz ist sicher eines der häufigsten Argumente, aber längst nicht das einzige, das für ein eigenes Solarkraftwerk spricht:

  • Mit umweltfreundlichem Solarstrom kann jeder seine persönliche Ökobilanz aufbessern, den CO2-Ausstoß reduzieren und mit seinem persönlichen Beispiel für die Nutzung erneuerbarer Energien werben. Wer es geschafft hat, sich zumindest teilweise von den Gefahren der konventionellen Energieversorgung zu verabschieden, kann darauf zu Recht stolz sein.
  • Das eigene Kraftwerk auf dem Hausdach gibt den Betreibern darüber hinaus das wohltuende Gefühl, in der privaten Energieversorgung ein Stück unabhängiger zu sein, zum Beispiel von den kaum überschaubaren Strukturen einer einflussreichen Stromversorgungswirtschaft.
  • Einmal installiert, erzeugt eine Solarstromanlage jahrzehntelang elektrische Energie mit der Sonne als zuverlässigster Energiequelle der Welt. In Verbindung mit den eigenen vier Wänden betrachtet mancher Anlagenbetreiber seine langfristige Sachinvestition sogar als Teil der privaten Altersvorsorge.
  • Wer den Schritt vom Stromverbraucher zum Stromerzeuger geht, bekommt im täglichen Umgang mit Energie ein ganz neues Bewusstsein. Das führt häufig zu einer Suche nach Energiefressern im eigenen Haushalt und weiteren Energie- und Kosteneinsparungen, die der Umwelt ebenso wie dem privaten Geldbeutel zugute kommen. Wer weiß, wie kostbar jede „geerntete“ Kilowattstunde ist, geht auch im Alltag verantwortungsvoller mit dem „Lebensmittel“ Energie um.

Die Nutzung der Sonnenenergie:

Sonnenenergie ist verantwortlich für Wind, Wasserkraft und findet sich auch gespeichert in Biomasse wieder. Hier wird sie indirekt genutzt. Mit Hilfe von Technik lässt sich Sonnenlicht aber auch direkt nutzbar machen. Hier unterscheidet man zwischen aktiver und passiver Nutzung.

  • Bei der aktiven Nutzung wird das Sonnenlicht durch technische Systeme in nutzbare Energie umgewandelt – beispielsweise durch Kollektoren in Wärme (Solarwärme, Solarthermie) oder durch Solarzellen in elektrischen Strom (Solarstrom, Photovoltaik).
  • Bei der passiven Nutzung gestaltet man z.B. die Architektur von Gebäuden so, dass die Sonneneinstrahlung auf die Gebäudehülle den Heizwärmebedarf teilweise bis vollständig decken kann.

Unterscheidung Solarstrom - Solarwärme

Photovoltaik (Solarstrom):

Darstellung einer Photovoltaik-Anlage

Bestimmte Materialien (Halbleiter) haben die Eigenschaft, direkt aus dem Sonnenlicht Elektrizität zu erzeugen, wenn sie dafür entsprechend präpariert werden. Diese Eigenschaft beruht auf dem photovoltaischen Effekt. Daher wird diese Technik Photovoltaik genannt (von „Photo“ für Licht und „Volt“ für die elektrische Spannung).

Auch der in Photovoltaikanlagen gewonnene Strom wird manchmal gespeichert, und zwar in Akkumulatoren (wieder aufladbaren Batterien). Man nennt diese Anlagen auch »Inselanlagen«, weil sie nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind (z. B. Parkscheinautomaten).

Ist jedoch am Standort der Solarstromanlage ein Netzanschluss vorhanden, kann man sich diesen Speicheraufwand sparen und stattdessen die Anlage direkt mit dem Netz koppeln. Diese netzgekoppelten Solarstromanlagen haben heute bei der Anwendung der Photovoltaik einen Marktanteil von über 80 Prozent.

Solarthermie (Solarwärme):

Darstellung einer Solarthermie-Anlage

Hier wandelt ein Kollektor die Strahlung der Sonne in Wärmeenergie um. Die Wärme wird mit Hilfe von Luft oder Flüssigkeit abtransportiert und für Warmwasserbereitung oder Heizung genutzt. Weil die Energie nicht immer genau dann gewonnen wird, wenn sie gebraucht wird, speichert man sie wenigstens teilweise in Warmwasser-Pufferspeichern.

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Wenn Licht auf eine Solarzelle trifft, werden Ladungsträger zwischen zwei Polen getrennt. An einem Pol sammeln sich positive, am anderen negative Ladungsträger – Plus- und Minuspol. Es entsteht ein Energiepotenzial in Form einer elektrischen Spannung. Schließt man den Stromkreis zwischen den beiden Polen über einen Verbraucher, fließt Strom.

Die Solarzelle gewinnt also Elektrizität durch einen physikalischen Effekt aus der Energie des Lichtes, ohne mechanische oder chemische Vorgänge, verschleiß- und wartungsfrei. Deshalb ist die Lebensdauer einer Solarzelle theoretisch unbegrenzt, da bei der Stromgewinnung das Material nicht abgenutzt oder verbraucht wird.

Solarzelle – Solarmodul – Solargenerator

Viele elektrisch verbundene Solarzellen werden in ein »Solarmodul« gekapselt. Die Anordnung vieler derartiger Module innerhalb einer Solaranlage nennt man auch »Solargenerator«.