Photovoltaik - der Strom aus der Sonne
posted am: 6 September 2018
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Wenn immer die Sonne lacht, lässt sich mit Photovoltaik Solarstrom erzeugen und mit der Hilfe der Fiegl & Spielberger GmbH umsetzen. Man wandelt Lichtenergie aus der Sonne in elektrische Energie um. Solarzellen bestehen zu 95 Prozent aus Silizium, das weitläufigste Element der Erde. Das Silizium ist ein Halbleiter. Er lässt Strom in einer Richtung durch. Zum Strom wird das Element verunreinigt (dotiert).
Trifft Sonnenlicht auf Silizium, hebt es ein Elektron auf ein Energielevel höher. Es fällt normalerweise sofort zurück. Verunreinigt man es mit Phosphor, wird ein Elektron freigesetzt. Verunreinigt Silizium mit Bor oder Aluminium, bleibt ein Loch, weil ein Elektron fehlt. Vereint man die verunreinigten Schichten, wandern die freien Elektronen in die Löcher, es entsteht ein elektrisches Feld entsteht. Wenn der Stromkreis geschlossen ist, kann das Elektron nicht zurück und es fließt Strom. Dabei entsteht 0,5 Volt Spannung, unabhängig, wie groß das Modul ist. Bei einem größeren Modul, fließt mehr Strom.
Was ist eine Photovoltaikanlage (PV Anlage)?
Die PV Anlage ist auf Dachflächen und Parkscheinautomaten und Taschenrechnern sichtbar oder an Schallschutzwänden oder Freiflächen. Sie wandelt das Sonnenlicht um in elektrische Energie. Photovoltaik Module werden zusammengeschaltet zu Modulen. Die Elektrizität kann in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Dabei erzeugt das Solarmodul Gleichspannung, die vor der Einspeisung in ein Wechselspannungs-Stromnetz durch Wechselrichter in Wechselstrom gewandelt werden.
Dazu sorgt eine Steuerelektronik für elektrische Sicherheit und leitet die Energie, wo sie gebraucht wird. Die Steuerungseinheit regelt den Stromfluss der PV-Anlage zum Haushalt und dem Speicher sowie die Einspeisung ins Stromnetz. Die Steuerung prüft, ob der Strom im Haushalt gebraucht wird für Geräte oder Lampen. Wird mehr Strom erzeugt, wird der Strom gespeichert. Ist der Speicher voll, kann die Anlage den Strom ins Netz geben.
Die Speicherkapazität der Batterien ist so dimensioniert, dass man in der Dunkelheit Speicherstrom hat, bis die PV-Anlage wieder Strom liefert. Ist die Batterie leer oder bei Spitzenlast im Haushalt, greift sie auf Netzstrom zurück.
Die Photovoltaik Module sind meist aus siliziumbasierten Zellen wie Polykristalline oder Monokristalline Solarmodule, Dünnschichtmodule (amorph) oder aus CIS-Solarzellen (Kupfer-Indium-Selen)mit einem höherem Wirkungsgrad.
Polykristalline Solarmodule Wirkungsgrad 12 - 16 Prozent) sind preiswerter als Monokristalline (14 - 20 %). Am preiswertesten sind Dünnschichtmodule (6 -10 %), die sich erst ab großen Dachflächen lohnen.
Ebenfalls preiswert in der Herstellung sind Cadmium Tellurid Module (Dünnschicht). Sie sind wenige Mikrometer duenn und leisten bei 50 m² Dachfläche 3,3 bis 3,8 Kilowatt Peak Leistung, ausreichend für einen Vier-Personen-Haushalt.
CIS Solarmodule sind aus Kupfer, Indium und Selen. Sie haben bei den Dünnschicht Modulen den höchsten Wirkungsgrad und eignen für große Photovoltaikanlagen auf Freiflächen.
ASi Module sind aus amorphem Silizium. Die Dünnschichtmodule haben einen geringen Wirkungsgrad: 6,6 bis 7,1 Dafür sind sie preiswert und haben ein gutes Schwachlichtverhalten bei diffusem Licht, nicht optimal ausgerichteten Flächen oder teilverschatteten Standorten.