Damit unsere Kinder unsere Umwelt wie wir nutzen können, müssen wir heute dafür die Voraussetzungen schaffen. Photovoltaik- und Windkraftanlagen sind

Ausführliche Beschreibung

Photovoltaik

Montage einer Photovoltaik AnlagePhotovoltaik zählt zu den erneuerbaren Energien und gewinnt im Zeitalter steigenden Energiebedarfes bei gleichzeitig knapper und damit teurer werdenden fossilen Brennstoffen immer mehr an Bedeutung. Schon heute ist Deutschland der mit Abstand wichtigs...te Markt für Photovoltaik in Europa, so wird in der Bundesrepublik mehr Strom aus Sonnenenergie gewonnen wie in allen anderen EU-Staaten zusammen. Dabei ist das Potenzial der Photovoltaik noch längst nicht ausgeschöpft, so dass sich dieser Trend in den kommenden Jahren noch weiter verstärken wird.

Im Gegensatz zur Solarthermie wird bei der Photovoltaik die Sonnenenergie nicht zur Aufbereitung von Warmwasser verwendet, sondern zur Umwandlung in elektrischen Strom. Die technischen Voraussetzungen für beide Prozesse sind jedoch ähnlich, in beiden Fällen wird der photoelektrische Effekt genutzt, der beim Auftreffen der Sonnenstrahlung auf Siliziumkristalle entsteht. Die Entdeckung des photoelektrischen Effekts hat die Menschheit dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel zu verdanken, der diesem Geheimnis bereits Mitte des 19. Jahrhunderts auf die Spur kam. Bekannte Berufskollegen wie z.B. Albert Einstein erwarben sich ebenfalls bleibende Verdienste bei der Erforschung des Photoeffekts, so dass dieser in den 1950er-Jahren erstmals zur Stromversorgung eingesetzt werden konnte.

Der durch Photovoltaik erzeugte Strom wird entweder direkt verbraucht, in Batterien vor Ort gespeichert oder gegen Vergütung in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Die elektrische Leistung von Solarzellen wird üblicherweise in der Nennleistung Watt Peak angegeben, wobei es sich jedoch nicht um eine wissenschaftliche Einheit handelt. Wird die Leistung einer Solaranlage in Watt Peak (oder einer größeren Einheit, z.B. Kilo- oder Megawatt Peak) angegeben, so handelt es sich dabei um die Nennleistung (in Watt, Kilowatt, Megawatt) unter standardisierten Testbedingungen, bei denen eine Zellentemperatur von 25 °C, eine Bestrahlungsstärke von 1.000 W/m² und ein Sonnenlichtspektrum gemäß AM = 1,5 vorausgesetzt wird.

Die Kristallzüchtung ist die grundlegende Voraussetzung bei der Herstellung von Solarzellen. Bei der Kristallzüchtung im Bereich der Photovoltaik handelt es sich um das kontrollierte Erstarren von Silizium. Ein weiteres chemisches Element, bei dem der Photoeffekt bekannt ist, ist Selen. In der modernen Photovoltaik spielt Selen im Gegensatz zum Silizium allerdings kaum eine Rolle. Immer mehr an Bedeutung gewinnt hingegen die organische Photovoltaik, bei der die Siliziumzellen durch organische Kunststoffe ersetzt werden. Diese hauchdünnen Folien haben den Vorteil, dass sie dank ihrer Biegsamkeit sehr vielseitig einsetzbar sind, Siliziumzellen sind in der Anschaffung etwas teurer, dafür deutlich langlebiger als organische Kunststoffe. Um die organische Photovoltaik wirtschaftlich betreiben zu können, muss zwingend mit einem UV-Schutz gearbeitet werden, da die Sonneneinstrahlung den Kunststoff relativ schnell porös werden lässt.

Vor dem Einstieg in die Photovoltaik sollten auch Überlegungen sowohl zur energetischen als auch der wirtschaftlichen Amortisation einer Solaranlage angestellt werden. Je nach Art und Umfang der installierten Solarmodule unterliegt die energetische Amortisation bei der Photovoltaik, also die Dauer bis zur Neutralisierung des CO².Ausstoßes für Herstellung, Transport und Montage der Solaranlage, deutlichen Schwankungen und liegt zwischen wenigen Monaten und bis zu fünf Jahren. Die wirtschaftliche Amortisation einer modernen Solaranlage liegt bei 8 – 12 Jahren und hängt in erster Linie vom Grad der Förderung, der Ausrichtung der Anlage und der Sonneneinstrahlung ab. Da für eine Solaranlage aus Siliziumzellen eine Betriebsdauer von mindestens 20 Jahren vorausgesetzt wird, sollte es weder bei der energetischen noch der wirtschaftlichen Amortisation zu Problemen kommen.

Stichworte

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