Photovoltaikanlagen nutzen die Kraft der Sonne, um mit ihr elektrischen Strom herzustellen. Diese Art der Produktion von Strom nimmt einen beträchtlichen Teil der erneuerbaren Energien ein.
Erneuerbare Energieträger sind Stromquellen, welche als unerschöpflich gelten und damit im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen klimaneutral sind.
Da die Energiequelle kostenlos von der Sonne zur Verfügung gestellt, lässt sich so sehr günstige elektrische Energie zum Eigenverbrauch herstellen sowie durch Netzeinspeisung sogar Geld verdienen und nebenbei einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten.
Prinzip der Stromerzeugung
Eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung besteht aus mehreren Solarmodulen. Diese Solarmodule bestehen in allen Ausführungen aus zwei verschiedenen Siliziumschichten. Der Werkstoff Silizium ist ein Halbleiter und damit die Grundlage für den Prozess.
Ein Halbleiter ist ein Festkörper der die besondere Eigenschaft besitzt bei Energiezuführung, wie Sonnenlicht oder elektromagnetischer Strahlung, freie Ladungsträger freizusetzen.
Grundsätzlich existiert ein Stromfeld, wenn es an einer Grenzschicht zu einem Elektronenüberschuss beziehungsweise einer Elektronenknappheit kommt. Dieses Stromfeld kann dann entweder als Gleichstrom oder Wechselstrom zur Weiterverwendung benutzt werden.
Im konkreten Falle einer Solarzelle entsteht dieses Stromfeld durch zwei Siliziumschichten, welche unterschiedlich dotiert sind. Die obere Schicht ist mit Elektronendonatoren und die untere mit Elektronenakzeptoren ausgestattet. An der Grenzschicht zwischen diesen Halbleitern entsteht eine neutrale Zone unter konstanter Spannung.
Treffen nun Photonen, die Einzelkomponenten der Sonnenstrahlen, auf diese Übergangsschicht, verbinden die sich mit den Elektronen und wandern durch die Grenzschicht bis es zu einer Rekombination kommt.
Somit entsteht ein nutzbarer Stromfluss, welcher dann in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder zur Eigennutzung verwendet werden.
Komponenten der fertigen PV-Anlage
Um aus Sonnenlicht verarbeitbaren Strom zu erzeugen, müssen abseits der Solarzelle auf dem Dach noch weitere Komponenten verbaut werden.
Grundlage sind gebündelte Solarzellen, Solarmodule, welche der Sonne exponiert aufgebaut werden. Solarmodule bestehen neben der angesprochenen Siliziumschichten aus protektivem Glas und Kunststoff.
Die Solarmodule produzieren einen Stromfluss welcher dann durch den Solargenerator zu elektrischem Gleichstrom verarbeitet wird. Dieser erzeugte Strom ist in unserem Stromnetz jedoch so nicht einsetzbar, denn alle angeschlossene Geräte funktioniert mit Wechselstrom. Um diesen Wechselstrom zu gewinnen, muss der Gleichstrom mithilfe eines Wechselrichters umgewandelt werden.
Ein Zweirichtungszähler misst ein- und ausgehende Strombeträge und schließlich wird der gewonnene Strom durch ein Netzeinspeisungsgerät eingespeist.
Die Wahl an verwendeten Komponenten ist vorsichtig zu planen, um eine eventuelle staatliche Förderung abzugreifen sowie aufeinander abzustimmen, um Verbesserungen im Wirkungsgrad zu erzielen.
Ausrichtung der Solarmodule
Um den höchstmöglichen Wirkungsgrad mit einer Photovoltaikanlage zu erlangen, muss das tagtäglich verfügbare Sonnenlicht maximal genutzt werden.
Das heißt die Solarmodule müssen so positioniert werden damit sie längstmöglich der Sonne exponiert sind.
Hier sind vorerst die baulichen Voraussetzungen wie Schatten oder Pflanzenbewuchs bei der Planung zu beachten. Weiterhin sollte der verfügbare Platz akribisch ausgemessen werden, um festzustellen, ob nicht größere Anlagen zu verbauen sind.
Anschließend ist die Neigung der Solarmodule ein elementarer Faktor und so ist somit die vorhandene Dachneigung mit einzubeziehen.
In unseren deutschen Breitengraden ist eine Ausrichtung nach Süden wichtig sowie ein Neigungswert zwischen 30 und 35 Grad anzustreben.
Diese standortstechnischen Bedingungen sind nach Auswahl der Modulart Grundlage für die Menge an produzierten Strom und somit für die finanzielle Vergütung.
