Was versteht man unter Photovoltaik und wie funktioniert sie
Photovoltaik nutzt die Energie von Licht, um über chemisch-physikalische Reaktionen Strom zu erzeugen. Methoden, bei denen Sonnenenergie Wärme erzeugt, die wiederum Turbinen antreiben, gehören zur Solarthermie, nicht zur Photovoltaik.
Hintergrund der Technik
Der Begriff setzt sich zusammen aus dem griechischen Wort für Licht (phos; im Genitiv: photos) und der Einheit für Spannung Volt. Der Begriff ist passend, denn Strom lässt sich nach dieser Methode aus jedem Licht erzeugen. Natürlich bietet sich das Nutzen vom Licht der Sonne an, da es gratis und großen Mengen zur Verfügung steht.
Der Effekt, welcher der Technik zugrunde liegt, wurde bereits im Jahr 1839 von dem Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt. Bestimmte chemische Elemente spalten Elektronen ab, wenn sie Lichtenergie trifft. So entsteht Strom. Die ersten Solarzellen kamen schon 1954 zum Einsatz. Sie konnten 6 Prozent der eingefangenen Energie in Strom umwandeln. Dieser geringe Wirkungsgrad blieb über Jahre unverändert. In den letzten 5 Jahren steigert er sich auf über 20 Prozent vermutlich sind 25 Prozent bald möglich. Damit wird Photovoltaik immer interessanter.
Aufbau einer Anlage
Die Module bestehen aus verschiedenen einzelnen Photozellen, die schon miteinander verbunden sind. Der gewonnene Strom ist sofort nutzbar oder in Akkumulatoren speicherbar. Für viele Einsatzzwecke ist keine weitere Technik erforderlich. In Gartenhäusern und auf Segelbooten sorgen die Module für Strom um Kühlschränke, Funkgeräte oder Fernseher zu betreiben. Soll der Strom ins öffentliche Netz, ist ein Wechselrichter nötig, der aus dem Gleichstrom Wechselstrom erzeugt. Die Bezeichnung Photovoltaikanlage oder Solargenerator bezieht sich in der Regel auf eine Einheit aus Modulen, Wechselrichter und Leitungen.
Um eine möglichst hohe Stromausbeute zu erzielen, muss das Licht um die Mittagszeit annähernd senkrecht auf das Modul fallen. In Mitteleuropa ist dies bei einer Neigung von 30 Grad und einer Ausrichtung nach Süden der Fall.
Montage von Solarzellen
Die meisten Anlagen im privaten Bereich werden auf oder in Dächern montiert. Bei der Aufdachmontage sitzen die Module auf Trägern über der Dachhaut. Diese Art der Montage ist bei nahezu allen Dächern möglich. Die Module lassen sich bis zu einem gewissen Grad der erforderlichen Neigung anpassen. Das System ist daher auch für Flachdächer geeignet. Bei der sogenannten Indach-Montage, ist das Modul teil der Dachhaut und hat immer die gleiche Neigung und Ausrichtung wie das Dach. Die Montageart ist nur bei Dächern mit Ziegeleindeckung möglich.
Wirtschaftliche Aspekte der Stromerzeugung
Die Anlagen sind heute schon weit verbreitet um Strom unabhängig von Leitungsnetzen zu erzeugen, beispielsweise bei Parkautomaten. Sinkende Anlagenpreise, bessere Wirkungsgrade und steigende Strompreise machen Photovoltaik immer interessanter. Bis 2011 galt der in den Anlagen erzeugte Strom als sehr teuer. Heute liegen die Kosten der Stromerzeugung über Solarmodule unterhalb des Preises für Haushaltsstrom.