Photovoltaik bis 2035
Die Energie aus der Sonne ist heute das Zugpferd der regenerativen Energieerzeugung. Laut Kabinettsbeschluss vom April 2022 soll die Stromversorgung bis zum Jahr 2035 nahezu vollständig auf erneuerbaren Energien beruhen. Dazu soll ein PV-Ausbau auf 215 GWp bis 2030 und auf 400 GWp bis 2040 erfolgen. Der jährliche Netto-Zubau soll dazu innerhalb weniger Jahre auf einen Höchstwert von 22 GWp klettern.
Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?
Das Prinzip ist ganz einfach!
Wenn Sonnenlicht auf die Photovoltaikmodule strahlt, entsteht darin eine elektrische Spannung. In den Modulen ist eine sehr dünne Siliziumschicht angebracht. Dieses Halbleitermaterial hat die Eigenschaft einer sehr hohen Leitfähigkeit bei Energiezufuhr. Die elektromagnetischen Strahlen der Sonne bestehen aus Photonen. Treffen die Photonen auf das Silizium in der Solarzelle, übertragen diese ihre Energie auf lose Elektronen und stoßen sie so von dem Silizium ab. Es kommt also zu einer Bewegung in der Zelle, durch die in der angeschlossen Leitung Strom entsteht.
Beim polykristallinen Modul wird Silizium geschmolzen, in Blöcke gegossen und in Scheiben zersägt. Beim Abkühlen entstehen viele verschiedenartige Siliziumkristalle. Die unterschiedliche Anordnung der Kristalle sorgt dafür, dass an deren Grenzen Defekte auftreten, die den Wirkungsgrad reduzieren. Die Module sind durch deren einfache Herstellung im Vergleich meist günstiger.
Monokristalline Module
Auch bei den monokristallinen Modulen wird Silizium geschmolzen, aus denen aber dann einkristalline Stäbe gezogen werden. Die Einkristalle werden zu sogenannten Wafern zersägt. Wafer sind entweder kreisrunde oder quadratische Scheiben von einem Millimeter Dicke. Durch die Herstellung entfallen die Kristallgrenzen und somit mögliche Defekte. Dadurch erreichen die Module einen deutlich höheren Wirkungsgrad. Jedoch sind diese auch in der Herstellung teurer.
Glas/-Glas oder Glas/-Folien Module
Das Glas/-Glas Modul verfügt über ein Doppelglas, welches sie robuster gegenüber Witterungs- und Umwelteinflüssen macht. Auch steigert die zweite Glasscheibe die Langlebigkeit und Brandsicherheit der Module. Es werden kein Wasserdampf, Sauerstoff oder andere Gase durchgelassen. Die Folie, welche entflammbar ist, ist zwischen den Gläsern eingeschlossen.
Glas/-Folien Module erreichen meist höhere Wirkungsgrade und sind in der Anschaffung günstiger. Bei Aufbauten auf Schrägdächern bspw. Beton- oder Tonpfannen ist die Rückseite gut geschützt und somit ist auch hier eher die Preisfrage entscheidend.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad wird bestimmt durch die Division der Strahlungsenergie durch die abgegebene Energie. Dieser Quotient gibt den Wirkungsgrad an. Gemessen wird der Wirkungsgrad unter den Standard Test Conditions.
1000 Watt Einstrahlung, 25 Grad Zelltemperatur und
einer Air Mass von 1,5.
Monokristalline Module 20-25%
Polykristalline Module 15-20%
Dünnschicht-Module 7-8%
Ersatzstrom
Beim Notstrom erfolgt die Versorgung aus dem Speicher so lange, bis dieser leer ist. Meist wird eine Ersatzsteckdose zur Versorgung von elementaren Verbrauchern wie bspw. Pumpen, Frostern oder Servern verbaut. Ist der Speicher entladen, steht kein Strom mehr zur Verfügung.
Inselstrom
Auch bei Stromausfall kann bei dieser Variante die Anlage den Speicher mit Strom versorgen. Tagsüber ist die Versorgung des Hauses nicht an den Speicher gebunden, sodass eine unabhängige Stromversorgung gewährleistet ist. Im Inselbetrieb lassen sich alle drei Phasen des Haushalts weiterhin mit Strom versorgen. Die Anlage ist dann nicht wie beim Ersatzstrom bloß auf eine Phase beschränkt, sondern kann den kompletten Haushalt versorgen.
3-Phasen
.