Seit Milliarden von Jahren arbeitet unsere Sonne als gigantisches Kraftwerk. Ohne ihre stetige Produktion von wärmender Strahlung wäre es niemals zu Leben auf der Erde gekommen.
Auch die Menschen verdanken ihr die Existenz und eine Entwicklung, die uns heute in die Lage versetzt, Sonnenenergie für die Stromgewinnung zu nutzen.
Wie wichtig ist Sonnenenergie? © troll69 – pixabay.de
Inhaltsverzeichnis
Wie funktioniert die Stromerzeugung mittels Solarenergie?
Strom aus Solarenergie zählt zu den Säulen der regenerativen Energien und liefert selbst im eher sonnenarmen Deutschland einen nennenswerten Beitrag zur Stromproduktion. Unter dem Begriff Photovoltaik wird die Stromgewinnung durch Sonnenenergie von der Solarthermie abgegrenzt, die Sonnenstrahlen zur Wasseraufbereitung und als Heizenergie nutzbar macht.
Die Basis für die Photovoltaik bilden Solarzellen, die aus Sonnenenergie auf direktem Weg elektrischen Strom erzeugen und keine weiteren Hilfsprozesse benötigen. Die entscheidende Umwandlung beruht auf dem Photoeffekt, den der Physiker Alexandre Bequerel bereits 1839 entdeckte. Dabei werden durch Lichteinstrahlung positive und negative Ladungsträger in einem Festkörper freigesetzt. Genau dieser Prozess läuft auch in den Halbleitermaterialien einer Solarzelle kontinuierlich ab, die für einen verbesserten Umwandlungsprozess in der Produktion noch mit weiteren Ladungsteilchen aufgefüllt werden.
Nutzungsmöglichkeiten für die Photovoltaik
In der Praxis zeigen sich zwei Arten von Photovoltaik-Anlagen. Netzgekoppelte Anlagen speisen den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz ein und bauen sich aus Photovoltaik-Modulen und einem oder mehreren Wechselrichtern auf. Da die Solaranlagen nur Gleichspannung produzieren können, muss der Strom vor der Einspeisung mit den Wechselrichtern in die netzübliche Wechselspannung gewandelt werden.
Zusätzlich unterbricht eine Schutzeinrichtung im Notfall die Verbindung der Anlage zum Stromnetz. Ein Zähler misst den eingespeisten Strom in Kilowattstunden für die spätere Abrechnung.
Inselanlagen bilden die zweite Nutzungsmöglichkeit für Photovoltaik-Anlagen. Hier besteht keine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz. Der erzeugte Strom wird entweder direkt verbraucht oder in einem Akkumulator gespeichert. Solche Anlagen kommen überall dort zum Einsatz, wo ein Anschluss an das Stromnetz zu aufwendig wäre. Inselanlagen finden sich aber nicht nur in abgelegenen Gegenden, sondern versorgen auch in großen Städten Parkuhren oder beleuchten eine Baustelle.
Bedeutung der Stromgewinnung aus Solarenergie
Während in den USA und Südeuropa große Solarkraftwerke mit Parabolrinnen-Kollektoren viele Landschaften prägen, wird in Deutschland auf Solarparks mit Photovoltaikanlagen gesetzt. Weit mehr als 300 dieser Solarparks sind bis heute vor allem in Süddeutschland entstanden. Die größten unter diesen Freiflächenanlagen können problemlos über 10.000 Haushalte mit Strom versorgen, allerdings liegt der Solarpark-Anteil an der gesamten Stromgewinnung aus Sonnenenergie bei unter 20 Prozent. Einzelne Anlagen auf Gebäudedächern steuern hier den Löwenanteil des regenerativen Stroms bei.
Im Bereich der Ökostrom-Gewinnung hat sich die Photovoltaik als zweitwichtigste Quelle etabliert und steuerte 2012 bereits mehr als sechs Prozent zur gesamten Stromerzeugung bei.
Vor- und Nachteile von Solarenergie
Moderne Photovoltaikanlagen sind leistungsstark, wartungsarm und erzeugen auch bei geringem Sonnenlichteinfall bereits Strom. Die Sonne als unerschöpfliche Energiequelle liefert kostenlosen Strom auf ökologischer Basis, während das allgemeine Strompreisniveau stetig ansteigt. Trotz deutlich gesunkener Förderung bleiben Photovoltaik-Anlagen weiterhin rentabel, denn in gleichem Maße gingen auch die notwendigen Investitionskosten zurück.
Trotzdem bleibt für Photovoltaik-Einsteiger die Anfangsinvestition als gravierender Kostenfaktor bestehen. Auch die Leistungseinbußen der Kollektoren sind als Nachteil zu werten und sind mit einem Minus von zehn Prozent in zehn Jahren nicht zu vernachlässigen.
