Durch Photovoltaik die Sonne nutzen
Als Photovoltaik (Fotovoltaik) wird die direkte Umwandlung von Licht bezeichnet. Da Licht eine Form von Energie ist, kann man beispielsweise Sonnenlicht mittels Solarzellen in elektrische Energie transformieren. Physikalisch betrachtet beruht eine Solarzelle auf dem photovoltaischen Effekt, der die Prozesse bzw. Wechselwirkungen zwischen Photonen, Elektronen und der umliegenden Materie näher beschreibt. Mehrere Zellen ergeben zusammengesetzt ein ganzes Solarmodul, das wiederum mit weiteren Modulen zusammengeschlossen wird. Seit über 50 Jahren wird diese Technik bereits in der Raumfahrt eingesetzt. Die ersten elektrischen Geräte mit dieser Energieversorgung waren Parkscheinautomaten und Taschenrechner. Heutzutage werden Anlagen meist auf Dachflächen von privaten Haushalten, Firmen oder bestimmten Anlagen platziert.
Als der Trend Richtung erneuerbare Energien seinen ersten Aufschwung erhielt, galt Photovoltaik als sehr teure Form zur Stromgewinnung. Mittlerweile wurden die Kosten für einen Neuanlagenbau weltweit aber derartig gesenkt, sodass es bereits für finanziell schwierige Haushalte leistbar zu sein scheint. Der erzeugte Strom kann sofort genutzt oder in Stromnetze überführt werden. Vor allem eine Speicherung in Akkumulatoren ist äußerst sinnvoll. Wird die Elektrizität in ein Stromnetz gespeist, muss es vorher von einem Wechselrichter von Gleichstrom in Wechselstrom umgeformt werden. Autarke Inselanlagen, die unabhängig sind, können den Gleichstrom in der Regel auch sofort nutzen. Aber auch Inselanlagen können mit einem Wechselrichter anderen Wechselstromverbrauchern wie privaten Haushalten oder bestimmten Automaten Strom zuführen. Von einer Anlage spricht man, wenn das gesamte System aus mehreren Solarmodulen, einer Stromleitung und einem Wechselrichter besteht. Überwiegend wird nach wie vor beim Bau einer Photovoltaik weltweit auf Siliziumtechnik gesetzt.
In puncto Montagesystem unterscheidet man zwischen Aufdach- und Indach-Systemen. Beim Aufdach-System wird ein spezielles Montagegestell benötigt, um die Photovoltaikanlage auf einem geneigten Dach befestigen zu können. Relativ gut eignet sich dieses Modell für Ziegel- und Blechdächer sowie für Schieferdächer oder Wellplatten. Bei zu flachen Dächern kann mit einem dementsprechenden Haken die Schräge kompensiert werden. Beim Indach-System ist die Anlage direkt in die Dachhaut eingebaut und schützt wie ein normales Dach vor jeder Witterung. Besonders sinnvoll erscheint letztere Installation für Neuhausbauten, da hier große Einsparungen bei der generellen Dachbedeckung getroffen werden können. Anders montiert werden hingegen Photovoltaik auf Freiflächen. Bei einer Festaufständerung wird ein Alu- oder Stahlgestell in eine Grünfläche oder einen Betonblock verschraubt. Die Sonnenmodule sind wie bei den Dachsystemen fest und unbeweglich. Ausgeklügelter funktionieren sogenannte Trackingsysteme, die dem Sonnenverlauf folgen können. Dabei können die Panels vertikal oder horizontal ausgerichtet werden. Grundsätzlich ist das zwar äußerst effizient, doch die Anschaffungs- und Wartungskosten rentieren sich dafür noch nicht ganz. Auch eine Montage auf Gewässern ist möglich. Die Module werden in der Regel auf Schwimmkörpern, die aus Kunststoff sind, befestigt. Aufgrund des kühlenden Effekts kann die Anlage sehr nutzbringend laufen.
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