- Sonnenenergie
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Totale Sonnenfinsternis in Libyen am 29.3.2006
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- Bei der Nutzung der Solarenergie muß man
zwischen der Erzeugung von Strom und der Erzeugung von Wärme (Warmwasser,
Heizung) unterscheiden. Die direkte Stromerzeugung mit Hilfe von
Solarzellen nennt man Photovoltaik, die Erzeugung von Warmwasser Solarthermie.
Eine Zwischenform sind solarthermische Kraftwerke, die zunächst heißes
Thermoöl oder Wasser erzeugen und die gewonnene Wärme dann in Strom
umwandeln. Derartige Kraftwerke gibt es in den USA, sie funktionieren aber
nur bei direkter Sonneneinstrahlung und machen daher in Mitteleuropa
keinen Sinn, wo ca. 50% der Sonneneinstrahlung diffus sind. Solarzellen
können hingegen sowohl die direkte als auch die diffuse Sonnenenergie
nutzen.
- Photovoltaik: Direkte Stromerzeugung
aus Sonnenlicht
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- Begriffserklärung:
- Eine Solarzelle ist ein einzelnes Bauelement, das eine bestimmte Spannung
und einem bestimmte Strom liefern kann. Die Leistung beträgt
typischerweise ca. 2-4 Watt (ca. 0,5V, 4-8A).
- Will man höhere
Spannungen / Ströme erreichen, so muß man mehrere Zellen in Reihe /
parallel verschalten. Diese werden dann dauerhaft verkapselt und
ergeben ein Modul. Module haben eine typische Leistung von 50W bis einigen 100W, der
Leistungsbereich variiert von wenigen mW bis viele 100W.
- In der Regel schaltet man
mehrere Module zu einem Solargenerator
zusammen. Auf Hausdächern lassen sich so Anlagenleistungen von
wenigen kW erreichen. Der Solargenerator ist dabei in der
Regel über einen Wechselrichter an das Stromnetz angeschlossen. Bei
Inselsystemen ist kein Netzanschluß vorhanden, man braucht
Energiespeicher, in der Regel Batterien.
- Solarkraftwerke können Leistungen vom kW - Bereich bis zu vielen MW
erreichen. Dabei verschaltet man Solargeneratoren miteinander zu größeren
Einheiten.
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- Es gibt verschiedene Materialien, aus denen
man Solarzellen herstellen kann. Die herkömmlichen sind mono- und
polykristallines (= multikristallines) Silizium mit Modulwirkungsgraden
von 13 - 24%
sowie amorphes Silizium mit Wirkungsgraden um 5-13%.
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- Ende 2016 betrug die installierte Leistung aller
deutschen Photovoltaikanlagen gemäß Wikipedia
knapp 40000 MW.
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- monokristalline Silizium-Solarzelle
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- polykristalline
Silizium-Solarzelle, Makroaufnahme
- Man sieht die einzelnen Kristalle
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Solarkraftwerk in Pellworm
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- Photovoltaische
Kraftwerke benötigen zwischen ca. 1,5 und 2,5 Jahre, um die für den Bau
aufgewandte Energie zurückzuliefern. Dem entspricht bei einer
kalkulierten Lebensdauer von mindestens 20, eher 30-40 Jahren ein Erntefaktor von
ca. über 10, das heißt, die Anlage liefert mehr als 10 mal soviel Energie, wie in
sie hineingesteckt wurde. Zum Vergleich liegen die Energierücklaufzeiten
bei fossilen, nuklearen, Wasser- und Windkraftwerken zwischen einigen
Monaten und einem Jahr.
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