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Grundlagen der Photovoltaik

v.l.n.r. Modul monokristallin (schwarz), monokristallines Modul (blau) und ein polykristallines Modul,
Quelle: Solarnova Produktions- und Vertriebsgesellschaft mbH

Photovoltaikanlagen sind heutzutage ein alltäglicher Anblick. Auf Dächern, an Fassaden und als Sonnenschutz von Gebäuden gewinnen Photovoltaikanlagen nicht nur Solarstrom sondern dienen zudem auch als architektonisches Element.

Durch den relativ hohen Ausbaugrad in Deutschland ist die Photovoltaik eine der Schlüsseltechnologien für die Wende hin zu einer klimaverträglicheren Stromversorgung.

Aufgrund des physikalischen Photoeffekts wird in Solarzellen Sonnenlicht direkt in Strom umgewandelt. Dabei bestehen die Solarzellen aus speziellen Halbleitermaterialien (wie bspw. Silizium) die dazu führen das der Wirkungsgrad eine wirtschaftliche Nutzung ermöglicht.

Vereinfacht ausgedrückt bewirkt die Bestrahlung mit Licht im Silizium, das hier Elektronen aus dem Atomverbund herausgelöst werden und diese freien Elektronen dem elektrischen Potential folgend wandern. Ein Strom fließt.

Das Ausgangsmaterial der Solarzellenherstellung ist Silizium welches das zweithäufigste Element auf der Erde darstellt. In der einfachsten Form tritt es als Quarzsand (SIO2) auf. Um Halbleitersilizium zu erhalten, muss dem Quarzsand der Sauerstoff entzogen werden.

Das so gewonnene Rohsilizium muss nun weiter gereinigt werden, um den erforderlichen extrem hohen Reinheitsgrad zu erreichen. Nach einer anschließenden Schmelze wird das Rohsilizium in Formen gegossen aus denen man später hauchdünne Scheiben schneidet. Die sogenannten Wafer. Diese bilden die Grundlage der Herstellung von Solarzellen.

Für den Betrieb einer Photovoltaikanlage ist es zunächst einmal entscheidend, wieviel der solaren Strahlung in der jeweiligen Region ankommt. Hierbei spielen Faktoren wie die Dicke der Atmosphäre aber auch die Verschmutzung der Atmosphäre eine Rolle.

Grundsätzlich gilt: Je näher der Standort am Äquator liegt desto dünner ist die Atmosphäre oder desto weniger Strecke muss das Licht durch die Atmosphäre zurücklegen. Somit haben bekanntermaßen tropische Länder das größte Potenzial. Durch technische Fortschritte ist es jedoch auch in unseren Breitengraden möglich wirtschaftlich Solarstrom selbst herzustellen.

Eine Übersicht über die Globalstrahlung gibt folgende Karte, die Ihnen hier als Download zur Verfügung steht.

Solarenergie

Ursprung jeder Energiequelle ist die Sonne. Diese liefert der Erde täglich 10.000 mal so viel Energie, wie weltweit benötigt wird. Sonnenenergie kann durch Photovoltaik- oder Solaranlagen entweder zur Strom- oder Wärmeerzeugung genutzt werden.

Beitrag der Photovoltaik zur Energiewende

Wie hoch ist eigentlich der Beitrag der Photovoltaik im Verhältnis zum Netto-Stromverbrauch in Deutschland? Kann die Photovoltaik zum Erreichen der Energiewende einen relevanten Beitrag leisten?

Klare Antwort: Ja, die Photovoltaik leistet einen relevanten Beitrag auf dem Weg zur Energiewende.

Im Jahr 2016 deckte die PV mit einer geschätzten Stromerzeugung von 38,3 TWh ca. 7,4% des Netto-Stromverbrauchs (entspricht dem Strom der im Haus an der Steckdose ankommt) in Deutschland. Alle Erneuerbaren Energien (EE) kamen zusammen auf ca. 37%. Bezogen auf den Brutto-Stromverbrauch (Verbrauch einschließlich Netzverlusten und Kraftwerkseigenverbrauch) Deutschlands liegen die Anteile bei ca. 6,5% für PV und ca. 32,3% für alle EE. An sonnigen Werktagen kann PV-Strom zeitweise bis zu 35%, an Sonn- und Feiertagen bis zu 50% unseres momentanen Stromverbrauchs abdecken. Es wird hiermit ersichtlich das der PV-Strom in Deutschland bereits heute relevante Anteile abdeckt und für das Erreichen der klimapolitischen Ziele der Bunderegierung zwingend notwendig ist.

Für Informationen zu solaren Energien im Landkreis Alzey-Worms klicken Sie bitte hier.

Für Informationen zu solaren Energien im Landkreis Bad Kreuznach klicken Sie bitte hier.Solarpotenzialkataster des Landkreises Alzey-Worms