Montag, 23. Januar 2012

Die Sonne - eine unerschöpfliche Energie und Treiber aller Erneuerbaren Energien.

Erneuerbare Energien

Bei erneuerbaren oder regenerativen Energieträgern geht man von unerschöpflicher Energie aus. Das Potenzial erneuerbarer Energien steht nicht mehr zur Debatte, denn alleine das derzeit technisch nutzbare Potenzial übersteigt den weltweiten Bedarf um ein Vielfaches (1).


Die Sonne wärmt nicht nur die Erde, sie treibt auch den Wasserkreislauf an, bewirt atmosphärische Strömungen (Wind) und ist Motor der Fotosynthese. Damit beruhen nicht nur Photovoltaik (auch "Fotovoltaik" geschrieben) und Solarthermie auf der Kraft der Sonne, sondern auch Wasser- und Windkraft sowie die Nutzung von Biomasse. Im Endeffekt sind übrigens auch fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl und Gas  gespeicherte Sonnenenergie.

Die größten Vorteile der erneuerbaren Energien sind Ihre Klimaneutralität und ihre unbegrenzte Verfügbarkeit. Der Anteil der Erneuerbaren Energien in Deutschland ist von 1,3% in 2009 auf 9,4% in 2010 gestiegen - mit weiteren starken Zugang im Jahre 2011 (2).



Energie aus der Sonne

Bei der Solarenergienutzung unterscheidet man zwischen Photovoltaik (Fotovoltaik) und Solarthermie. Photovoltaikanlagen (Solaranlagen) wandeln Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom um. Bei der Solarthermie wird die Sonnenstrahlung genutzt, um zu heizen oder über Dampfturbinen Strom zu erzeugen (Solarkraftwerke).

Photovoltaik - Strom aus Sonnenkraft.


Strom fließt, wenn sich winzige, negativ geladene Teilchen - die Elektronen - von einem Minus- zu einem Pluspol bewegen. Nicht in allen Materialien kann Strom fließen. In Nicht-Leitern (Isolatoren) wie Glas oder Gummi sind die Elektronen fest "eingebaut". Leiter (z.B. Kupfer) dagegen verfügen über "frei bewegliche" Elektronen. Halbleiter weisen nur unter bestimmten Bedingungen "freie" Elektronen auf. Licht z.B. führt den "locker" eingebauten Elektronen Energie zu, sie werden beschleunigt und gelöst. Man spricht in diesem Fall vom Fotoeffekt - je intensiver das Licht, desto stärker ist der Effekt.

In der Solarzelle sind zwei unterschiedliche Halbleiter kombiniert. Bei Lichteinwirkung beginnen sich die Elektronen zu bewegen, der untere Halbleiter wird zum Plus-, der obere zum Minus-Pol. Wie bei einer Batterie kann nun der Strom fließen.



Das derzeit wichtigste Halbleitermaterial ist Silizium. Es ist zwar das zweithäufigste Element der Erdrinde, um es aber in Reinform, z.B.: aus Sand und Quarz, zu gewinnen, ist aber ein aufwändiges Schmelzverfahren mit Temperaturen von mehr als 1.000°C notwendig. Andere Halbleitermaterialien sind noch in der Entwicklungsphase.

Solarzellen können die solare Direkt-, aber auch die Diffusstrahlung nutzen. Einen relativ hohen Wirkungsgrad bis zu etwas 20% haben monokristalline Silizumzellen (z.B. Solon Black Module) - mit leistungsoptimierten PV-Systemen bis zu 25% mehr (z.B: Solon SOLRaise).

Die monokristallinen Silizumzellen sind aufwändiger und teurer in der Herstellung als polykristalline Zellen oder Dünnschichtzellen. Der in der Vergangenheit bestehende Nachteil eines schlechteren Wirkungsgrads konnte durch Verbesserung der Qualität der monokristallinen Zellen inzwischen entgegengewirkt werden.

Die Lebensdauer einer Solarzelle beträgt ca. 20 Jahre. Fotovoltaikzellen haben sich nach 3 bis 5 Jahren energetisch amortisiert.


  • Der Vorteil von Solarstrom kann wie folgt aufgezeigt werden:
  • Strom kann dort erzeugt werden, wo er benötigt wird (z.B. auch als Insellösung).
  • Solarzellen arbeiten nahezu verschleißfrei, lautlos und ohne Emission.
  • Man kann sich in Bezug auf die jährliche Stromrechnung unabhängig von Dritten und deren Preispolitik machen (vorallem im Zusammenhang mit einem Energiespeicher).
  • Derzeit zeigt der Solarstrommarkt durch das EEG noch interessante Rendite bei der Einspeisung ins Netz aber auch für die Eigennutzung auf.

Sind Sie an einer Solaranlage, einem Photovoltaikdach oder einem Energiespeichersystem interessiert? Besuchen Sie gerne unsere Webseite für eine Produkübersicht und weitere Details zum Thema Photovoltaik.

Quellen:
(1) Allianz Umweltstiftung
(2) Umwelbundesamt

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