Die Sonne - eine unerschöpfliche und 100% nachhaltige Energiequelle
Photovoltaik
Fossile Brennstoffe und Kernkraft stehen kurz vor dem Aus. Neben dem Kampf gegen den Klimawandel führen auch die steigenden Stromkosten dazu, dass sich viele Unternehmen nach erneuerbaren Energiequellen umsehen. Photovoltaik bietet eine moderne und umweltfreundliche Möglichkeit, Ihr Unternehmen für die Zukunft zu rüsten.
Rund 150 Millionen Kilometer entfernt sendet unsere Sonne Licht und Wärme. Während ihre Oberfläche immense 5.500 Grad Celsius heiß ist, schafft sie auf der Erde die perfekte Temperatur für die Entwicklung von Leben. Durch die fortschrittliche Technologie der Solarzellen liefert sie außerdem 100 % erneuerbare Energie, die auch noch in Tausenden von Jahren verfügbar sein wird.
Die Kraft des Lichts
Photovoltaik ist die Umwandlung von Licht in Elektrizität. Dies wird durch die Verwendung von Halbleitermaterialien wie Silizium erreicht, die den photovoltaischen Effekt aufweisen.
Während die Sonne eine unendliche und kostenlose Energiequelle ist, sind die Preise für die Photovoltaik in den letzten 10 Jahren fast um den Faktor 10 gesunken. Gleichzeitig haben Forschung, Wettbewerbsfähigkeit und der wachsende Ruf nach nachhaltigen Energiequellen die Photovoltaik zu einer der wichtigsten erneuerbaren Energielösungen zur Bekämpfung des Klimawandels gemacht.
Das Rohmaterial für eine klassische Silizium-Solarzelle ist vor allem Sand, der überall auf der Welt verfügbar ist. Das macht die Produktion von Solarzellen weltweit möglich. Die Solarzellen unterscheiden sich je nach Herstellung, Wirkungsgrad und Rohstoffverbrauch.
Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element auf der Erde. Es kommt in gebundener Form vor allem in Sand, Gestein und Quarz vor. Aus diesen Rohstoffen kann durch industrielle Verarbeitung elementares Silizium gewonnen werden.
Bei polykristallinen Modulen bestehen die Solarzellen aus Siliziumkristallen unterschiedlicher Größe, die nicht in gleicher Weise ausgerichtet sind. Ihre Herstellung ist aufgrund eines speziellen Gussverfahrens billiger, aber sie haben aufgrund der ungeordneten Kristallstruktur einen geringeren Wirkungsgrad.
Bei monokristallinen Modulen bestehen die Solarzellen aus wenigen, besonders großen Siliziumkristallen. Dieses homogene Kristallgitter sorgt für einen geringen Energieverlust zwischen den Siliziumteilchen und einen höheren Wirkungsgrad der Solarzellen. Aufgrund der hohen Herstellungskosten sind monokristalline Module jedoch nur für kleine Solaranlagen geeignet.
Amorphe Solarzellen werden durch ein spezielles Aufdampfverfahren hergestellt und sind daher besonders kostengünstig. Sie haben keine kristalline Struktur und sind dünnschichtig. Ihr Wirkungsgrad ist sehr gering, aber sie bieten Vorteile bei geringem Lichteinfluss, hohen Temperaturen und Streulicht. Amorphe Solarzellen werden vor allem für kleinere Elektrogeräte wie Taschenrechner oder Uhren verwendet.
Arten von Solarmodulen
Je größer die in den Zellen enthaltenen Siliziumkristalle sind, desto höher ist der Wirkungsgrad der Zellen, aber auch die Herstellungskosten und die damit verbundenen Rohstoffe. Mehrere kleinere Siliziumkristalle verursachen zwar einen erhöhten Energieverlust zwischen den einzelnen Kristallstrukturen, sind aber mit geringeren Herstellungskosten verbunden.
Dies sollte bei der Planung berücksichtigt werden: Sollen größere Flächen mit Solarzellen bestückt werden, sind polykristalline Solarmodule aus Kostensicht besser geeignet, da der Energieverlust durch die große Fläche kompensiert werden kann. Sollen dagegen kleinere Flächen mit Solarzellen bestückt werden, lohnen sich die kostenintensiveren, aber effektiveren monokristallinen Module.
Funktion einer Siliziumzelle
Das Prinzip einer Silizium-Solarzelle besteht darin, dass auf der Oberfläche des Halbleiters ein Elektronenfluss entsteht, wenn die Sonne auf ihn scheint. Die obere Hälfte des Siliziums ist mit Elektronendonatoren durchsetzt und hat zu viele Elektronen. Sie hat daher eine negative Ladung (2). Die untere Schicht des Siliziums ist mit Elektronenakzeptoren durchsetzt und hat zu wenig Elektronen und eine positive Ladung (4). Zwischen diesen Schichten befindet sich eine neutrale Zone, in der die überschüssigen Elektronen der Elektronendonatoren locker an die Defekte der Elektronenakzeptoren gebunden sind (3).
Wenn die Photonen der Sonnenstrahlen auf diese neutrale Schicht treffen, übertragen die Lichtteilchen ihre Energie auf die losen Verbindungen und lösen sie auf(5). Aufgrund des elektronischen Feldes zwischen den Schichten driften die gelösten Elektronen zu den Kontakten in den ähnlich dotierten Zonen. Es entsteht ein Elektronenstrom, weil sich in der neutralen Schicht ständig neue lose Verbindungen zwischen den Elektronen bilden. Dieser Elektronenstrom kann nun als Stromkreis genutzt werden.
Allerdings muss der von diesem Solarmodul erzeugte Gleichstrom mit Hilfe eines Solarwechselrichters in einen Wechselstrom umgewandelt werden, bevor er genutzt und in das Stromnetz eingespeist werden kann.
Der Solarwechselrichter wandelt die vom PV-Panel abgegebene Energie in einen Wechselstrom mit Netzfrequenz um, der in ein kommerzielles Stromnetz eingespeist oder im lokalen Stromnetz verwendet werden kann. Diese Wechselrichter werden in verschiedene Gerätetypen unterteilt: Modul-Wechselrichter, String-Wechselrichter, Multi-String-Wechselrichter, Zentralwechselrichter und Hybrid-Wechselrichter.
Die wichtigsten Vorteile von PV-Systemen
Klimaschutz
Die Nutzung der unendlichen und umweltfreundlichen Energie der Sonne ist aktiver Klimaschutz! Solaranlagen reduzieren die Emissionen ohne Lärm und Verschmutzung um 100%.
Unabhängige Energiequelle
Ein PV-Panel ist eine lokale, dezentrale Energieversorgung, die unabhängig von fossilen Brennstoffen sowie von den steigenden Energiepreisen ist.
Return on Investment
Ein PV-Panel reduziert die Stromkosten auf ein Minimum. Gleichzeitig kann überproduzierte Energie in das Stromnetz eingespeist werden, um zusätzliche Erträge zu erzielen.
Lebenslanges Investment
Solarpannels haben eine lange Lebenserwartung von 20-25 Jahren oder sogar mehr bei niedrigen Betriebs- und Wartungskosten.
Schnelle, einfache und flexible Installation
Aufgrund des modularen Aufbaus von PV-Anlagen dauert die Installation meist nur bis zu 3 Arbeitstage. Es müssen, je nach Projekt, keine größeren Maßnahmen ergriffen werden.
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