Photovoltaikanlagen sind eine Untergruppe der Solaranlagen.
Alle Solaranlagen nutzen die Energie der Sonneneinstrahlung, welche überwiegend in Form sichtbaren Lichtes auf die Erde einfällt, zu geringeren Teilen auch in Form von Wärmestrahlung, Mikrowellenstrahlung und ein wenig Ultraviolettstrahlung. Das Maximum der Sonneneinstrahlung liegt außerhalb der Atmosphäre im Bereich blau-grünen Lichts. Allerdings wird der blaue Teil von der Atmosphäre stark gestreut, weshalb der Himmel blau ist. Es verbleibt Sonnenstrahlung mit einem Maximum im gelben Bereich, weshalb die Sonne vom Erdboden aus betrachtet gelb aussieht.
Die Energie des Lichtes kann prinzipiell auf drei verschiedene Arten genutzt werden:
1. Direkt zur Beleuchtung. Dies kann auf mehr oder weniger ausgeklügelte Art geschehen, in der einfachsten und verbreitetsten Form durch Fenster. Es gibt aber auch raffinierte Anordnungen von Spiegeln und anderen Licht lenkenden und leitenden Apparaturen, welche Licht bis tief in das Innere von großen Gebäuden lenken.
2. Durch Umwandlung in Wärme. Dies geschieht an jeder Oberfläche und zwar umso stärker, je dunkler diese ist.
(a) Auf diese Art erwärmt durch Fenster einfallendes Sonnenlicht das Innere von Räumen. Bei gut gedämmten und kontrolliert gelüfteten Gebäuden ist dies ein wichtiger Beitrag zur Raumerwärmung, der es zusammen mit der Körperwärme der anwesenden Personen und der Abwärme elektrischer Geräte ermöglicht, auch im Winter ganz oder fast ohne Heizung auszukommen. Ich bewohne eine Wohnung, in der dies so ist.
(b) Die schwarzen Absorber von solarthermischen Anlagen haben besonders gut Licht absorbierende Oberflächen, welche einen großen Teil des Lichtanteils der Sonnenstrahlung in Wärme umwandeln und an eine Wärmeträgerflüssigkeit, meist Wasser, abgeben. Die Wärme dient dann meist zur Brauchwassererwärmung oder Raumheizung, bei Temperaturen über 100°C auch als Prozesswärme im Gewerbe.
(c) Kombiniert man Sonnenlicht konzentrierende Apparaturen mit besonders guten Absorbern, können Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius erreicht werden. Dann kann mit dem Wärmeträgermedium, meist Wasserdampf, sogar eine Turbine angetrieben und Strom erzeugt werden. Dies geschieht in solarthermischen Kraftwerken.
3. Durch direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie unter Ausnutzung des photovoltaischen Effekts. Dies geschieht in Photovoltaikanlagen. Dabei wird auch Wärme erzeugt, die meistens aber nicht genutzt wird. Es kann auch aus dem Wärmeanteil der Sonneneinstrahlung oder anderer Wärmestrahlung mit Hilfe des photovoltaischen Effekts direkt elektrische Energie erzeugt werden. Die Entwicklung befindet sich hier jedoch noch im Laborstadium.
In der Umgangssprache werden mit "Solaranlagen" jedoch meist nicht alle Anlagen gemeint, mit denen die Energie der Sonneneinstrahlung genutzt wird, sondern ausschließlich solarthermische Anlagen zur Bereitstellung von Wärme auf einem Temperaturniveau von 40-60°C zur Brauchwasser- und Raumerwärmung, also die hier genannte Möglichkeit 2b.
Siehe auch meine Vorlesungsunterlagen hier zum Download:
http://www.sems-project.eu/default.asp?Menue=338
