Photovoltaik: Strom aus der Sonne – dieser Energie gehört die Zukunft

Das richtige Dach ist entscheidend | Foto: Braas

Wärme und Lebenskraft – dies verdanken alle Erdenbewohner seit Jahrmillionen letztlich der Sonne.

Inzwischen sogar auf technisch verfeinerte Art und Weise: In der Gebäudetechnik, wo Wärme und Kraft ja unverzichtbar sind, kann beides mit geeigneten Anlagen aus der Sonnenenergie gewonnen werden. Die Wärme für Heizung und Warmwasser über leistungsstarke Solar-Kollektoren, der Strom über so genannte Photovoltaik-Module. Beide Systeme werden meistens auf dem Dach montiert, für beide steht mittlerweile eine reichliche Auswahl unterschiedlicher Modelle zur Verfügung. Die wichtigste Gemeinsamkeit ist jedoch, dass durch die kostenlose Sonnenenergie nicht nur die Nebenkosten deutlich sinken, sondern wegen des emissionsfreien Betriebs auch die Umweltbelastung. Und sowohl für die Kollektoren als auch für die Module gibt es darüber hinaus attraktive Förderprogramme vom Staat. Aber während die direkte Wärmenutzung der Sonnenstrahlen für das Duschbad leicht nachvollziehbar ist, wirft die Umwandlung von solarer Strahlungsenergie in elektrischen Strom bei manchen Hausbesitzern immer noch Fragen auf. Eine der am häufigsten gestellten: Reicht denn der Strom vom Dach für unseren häuslichen Bedarf? Einfache Antwort: Das spielt gar keine Rolle. Denn das, was die Photovoltaik-Anlage produziert, wird nicht vor Ort verbraucht, sondern ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Und dafür gibt es gutes Geld: Die Höhe der Vergütung ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt und wird sogar, jeweils beginnend mit dem Jahr der Inbetriebnahme, für 20 Jahre garantiert. Die Einspeisemenge ins Netz wird von einem Zähler erfasst, ebenso wie umgekehrt der Strom, der aus dem Netz entnommen und verbraucht wird. Zeitgemäße, leistungsstarke
Photovoltaik-Anlagen erwirtschaften sich auf diese Weise selbst. Nach der Amortisationszeit kann der Hausbesitzer dann als Strom-Produzent sogar richtig Geld verdienen. Und dies mit einer Anlage, die im Gegensatz zu anderen Stromerzeugern ausgesprochen dezent arbeitet: In den Solarzellen ist hochwertiges Silizium für die Energiewandlung verantwortlich. Die elektrische Spannung entsteht dabei ohne mechanische Bewegung oder Beanspruchung wie beispielsweise bei rotierenden Generatoren. Die angenehmen Konsequenzen: Keine Geräuschentwicklung, kein schädlicher Schadstoff-Ausstoß und praktisch kein Verschleiß.

Tausendsassa Solarzelle

Jeder von uns hat sie schon einmal gesehen oder besitzt sie selbst: Solar betriebene Taschenrechner, Armbanduhren oder Radios. Winzige Solarzellen versorgen diese Geräte mit Strom, wobei nicht einmal die Sonne als Energiequelle benötigt wird: Eine gewöhnliche Deckenlampe reicht aus, um den geringen Strombedarf solcher Geräte zu decken. Diese eher spielerische Anwendung der direkten Stromerzeugung durch Licht zeigt schon sehr deutlich das umweltschonende Potenzial dieser Technik. Aber ob im kleinen oder im großen, industriellen Stil; eines haben alle diese Anwendungen der direkten Umsetzung von Licht in Elektrizität gemeinsam: Sie nutzen eine der umweltschonendsten Formen der Energiegewinnung, den photovoltaischen Effekt.

Für eine Photovoltaik-Anlage benötigen Sie lediglich ein geeignetes Dach egal ob Flachdach oder Schrägdach.	Eine Solarstrom-Anlage besteht aus den Solarmodulen, dem Wechsel- richter, den Zählern, der Verkabelung und den Montagegestellen.

Zur Nutzung

Um Elektrizität aus Siliziumzellen erzeugen zu können, muss ähnlich wie bei einer Batterie ein Strom vom positiven zum negativen Pol fließen. Aus diesem Grund besteht eine Photovoltaikzelle aus zwei Schichten, einer positiv und einer negativ „dotierten“ Lage. Dotiert werden die einzelnen Schichten, indem dem Silizium bestimmte chemische Elemente beigemischt werden. Fällt Licht auf diese Zelle, entsteht eine Spannung zwischen den beiden Schichten, die an den Polen abgegriffen werden kann. Eine einzelne Zelle erzeugt allerdings nur wenig Strom; daher werden vielePhotovoltaik-Zellen in einem Modul zusammengeschaltet. Mehrere Solarmodule bilden einen PVGenerator. Auf diese Weise wird eine genügend hohe Spannung und Stromstärke bereit gestellt, um auch ganze Haushalte mit Elektrizität versorgen zu können. Bevor der Strom aus Sonnenlicht allerdings eingespeist werden kann, muss er noch „aufbereitet“ werden. Die Photovoltaik-Zellen liefern Gleichstrom, der über einen so genannten Wechselrichter in den üblichen 50Hz-Wechselstrom.

Um die Leistungsfähigkeit der Anlage voll auszuschöpfen, werden die Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt.