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Photovoltaik

Eine durch das EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) geförderte, netzgekoppelte Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Bauelementen.
Einige  Grundelemente, physikalische  Prinzipien, Grundbegriffe, Kenngrößen und ökologische Aspekte werden im Folgenden erläutert:

Photoeffekt

Der  Photoeffekt  beruht auf der 1839 gemachten Entdeckung des französischen Physikers Alexandre-Edmond Becquerel, dass durch Lichteinstrahlung in einem Festkörper positive und negative Ladungsträger freigesetzt werden; es fließt elektrischer Strom.

Photovoltaik

Photovoltaik

Das Wort Photovoltaik (PV) ist eine Zusammensetzung aus dem griech. Wort für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Sie bezeichnet die Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenenergie. In  Solarzellen, meist aus Silizium, wird durch den Photoeffekt Gleichstrom erzeugt.

Solarzellen aus kristallinem Silizium sind der robusteste und langlebigste Teil einer Anlage, mit Lebensdauern von weit über 20 Jahren.
Je reiner das Silizium, desto höher sein Wirkungsgrad.  Dieser unterliegt einem Alterungseffekt, auch Degradation genannt.

Solarmodule

Solarmodule / Solargenerator

In den Solarmodulen werden viele einzelne Solarzellen elektrisch verbunden und zwischen Glas- oder Kunststoffscheiben eingebettet. Die Gesamtheit der zusammen geschalteten Solarmodule wird auch als Solargenerator bezeichnet.

Die Spitzenleistung eines Moduls, welche nur unter idealen Standard-Testbedingungen (sog. STC) erreicht werden kann, wird als Installierte Leistung bezeichnet und in kilowatt peak (kWp) angegeben. Eine Anlage mit 1 kWp installierter PV-Leistung produziert, je nach Standort und Ausrichtung der Anlage, jährlich etwa 800 bis 1.000 kWh Strom; dies deckt etwa den Verbrauch einer Person im Privathaushalt.

Elektrische Energie liegt nur im Moment der Erzeugung vor. Um den erzeugten Solarstrom nutzen zu können, muss er entweder sofort verbraucht oder gespeichert werden.

Netzkopplung

Netzkopplung

Bei Netzkopplung wird die PV-Anlage über einen Wechselrichter (zur Umwandlung des Gleichstroms in spannungs- und phasengleichen Wechselstrom) an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Der eingespeiste Strom steht anderen Verbrauchern außerhalb ihres Hauses zur Verfügung und verringert dadurch den Anteil an elektrischer Energie, der vom Elektrizitätswerk erzeugt werden muss.
Das öffentliche Stromnetz übernimmt hier eine Art Ausgleichs- und Speicherfunktion.

Ökologische Aspekte

Eine PV-Anlage produziert mindestens  8 x mehr Energie, als in sie hineingesteckt wurde. Demgegenüber können herkömmliche Anlagen, die aus Kohle, Gas oder Erdöl Energie erzeugen, nicht einmal die in sie hineingesteckte Energie zurück gewinnen.

Öko-Bilanz

Ersparnis pro Kilowattstunde (kWh) Solarstrom, gegenüber herkömmlicher Stromerzeugung:

7,1 gSchwefeldioxid
2,87 gStickoxid
0,9 gKohlenmonoxid
0,18 gStaub
1.114,0 gKohlendioxid

10 Argumente für die Photovoltaik:

  1. Solarstromtechnologie ist die moderne Art der Stromgewinnung - regenerative Energie aus Sonne.
  2. Solarstromanlagen werden gefördert und verdienen Geld
  3. Solarstromanlagen sind umweltgerecht, die Energiebilanz ist positiv, beim Betrieb gibt es keine Emissionen.
  4. Es wird hochwertige Energie produziert (Elektrizität).
  5. Solarstromanlagen haben eine lange Leistungsgarantie wie kaum ein anderes technisches Produkt.
  6. Die stromerzeugenden Komponenten sind einfach und robust. Es gibt keine beweglichen Teile und keinen Verschleiß.
  7. Die Solarstromanlagen brauchen kaum Wartung.
  8. Zum Betrieb werden keinerlei Brennstoffe benötigt.
  9. Solarstromanlagen sind modular aufgebaut. Alle Leistungsbereiche sind möglich. Die Anlagen können problemlos erweitert werden.
  10. Dezentrale Energieerzeugung - die Solarenergie wird da erzeugt, wo sie benötigt wird.

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