Die Sonne liefert den Lebewesen seit Anbeginn der Zeit die Energie zum Leben. Pflanzen nutzen diese Kraft für deren Wachstum und wechselwarme Tiere wie Schlangen oder Krokodile brauchen die Sonne für ihre Bewegungsfähigkeit. Doch wie nutzt eigentlich der Mensch diese Art der Energie?

 Wir produzieren die benötigte Energie häufig immer noch durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Dabei steht uns mit der Sonnenstrahlung ein Energieträger zur Verfügung, der nicht nur zu Wärme umgewandelt werden kann, sondern auch in elektrischen Strom. Wir können uns als mit der Kraft der Sonne fortbewegen, Dinge zum Drehen oder Leuchten bringen. Wieso lassen wir also einen beträchtlichen Teil dieser Strahlung ungenutzt? Knapp ein Drittel dieser Strahlung wird von der Erdoberfläche reflektiert und verschwindet in den Weiten des Weltalls. Lasst uns diese Energie sammeln und dadurch unsere Ökobilanz verbessern.

Eine Möglichkeit die Energie aus der Sonnenstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln sind Photovoltaik-Anlagen (kurz: PV-Anlagen). Diese kann sich jede Privatperson oder auch jeder Betrieb an den zur Verfügung stehenden Flächen (Dächer, Wände oder Freiflächen) installieren lassen.

Wie funktionieren PV-Anlagen?

Im Kern der Sonne verschmelzen (aufgrund von Druck und Temperatur) Wasserstoffkerne zu Heliumkernen. Dieser Vorgang wird auch Kernschmelze genannt. Dabei entstehen neben anderen Strahlungsarten Licht- und Wärmestrahlung. Diese Strahlung besitzt also eine gewisse Energie.

Diese Strahlen werden nun von der Sonne in alle Richtungen ausgesendet, u.a. Richtung unserer Erde, wo sie auf die Erdoberfläche treffen. Sollten keine Wolken am Himmel sein, so spricht man von einer direkten Strahlung. Allerdings kann diese direkte Strahlung auch auf eine Wolkenschicht treffen und gestreut werden. Dann spricht man von einer sogenannten diffusen Strahlung. Beide Strahlungsarten können nun von einer Solarzelle „gesammelt“  und zu elektrischem Strom umgewandelt werden. Das Ganze basiert auf dem photoelektrischen Effekt (= Photoeffekt).

Bestandteile einer PV-Anlage

Kernstück der Anlage ist die Solarzelle, in der die Sonnenstrahlen zu elektrischem Strom umgebaut werden kann. Die Solarzellen sitzen in einem Kasten mit oberseitigem Glaselement und seitlichem Kunststoffgehäuse / Aluminiumrahmen. Die Glaselemente bieten zum Beispiel einen Schutz vor Hagel (, solange die Hagelkörner nicht zu groß sind). Dieses Gesamtelement wird Solarmodul genannt. Je mehr Solarzellen man hintereinanderschaltet, desto größer ist die Leistung der Anlage. Die Spannungen werden nämlich zusammengezählt. „Gebündelt“ wird der entstehende Strom durch einen Gleichstrom-Hauptschalter.

Wie aufgrund des Namen schon zu vermuten ist, haben wir bisher lediglich einen Gleichstrom. Um diese Energie nutzen zu können, benötigen wir allerdings Wechselstrom. Die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom übernimmt der Wechselrichter.

Um zu ermitteln wie viel von diesem Strom eingespeist und wie viel man selbst verbraucht hat, wird noch ein Einspeisezähler/Bezugszähler installiert.

Alternativ kann der Strom natürlich auch gespeichert werden. Das erfolgt meist über eine Lithium-Ionen-Batterie.

Wie beeinflusst man die Strom-Ernte?

• Auswahl der Anlage

Beim Kauf ist der Wirkungsgrad der Anlage zu beachten. Dieser ist ein Gradmesser dafür, wie groß die Energieverluste während des Umwandlungsprozesses sind. Es gilt: Je höher der Wirkungsgrad, desto besser.

• Ausrichtung der Solarmodule nach Himmelsrichtung

Da die Sonne ihren Höchststand in südlicher Richtung hat, erfolgt auch die ideale Ausrichtung für Photovoltaik-Anlagen in Richtung Süden. Doch auch noch in Richtung Südost/Südwest bzw. Ost/West lassen sich noch gute bis sehr gute Ergebnisse erzielen.

• Ausrichtung der Solarmodule nach Einstrahlungswinkel

Neben der Himmelsrichtung spielt auch der Einfallwinkel der Strahlung eine große Rolle. Einen idealen Einfallwinkel erhält man bei Dächern mit einer Neigung von 30- 40°. Je steiler das Dach wird, desto ungünstiger wird der Winkel. Wände sind daher weniger geeignet als Dächer.

• Vermeidung von Beschattung

Jede Art von Beschattung kann Einbußen in den Ernteerträgen schaffen. Diese Art von Beschattung kann von benachbarten Immobilien oder Bäumen ausgehen. Dabei ist nicht nur zu betrachten, was zum Zeitpunkt vorhanden ist, sondern auch was in ein bis zwei Jahrzehnten dort sein könnte.

• Vermeidung von Verunreinigung

Verunreinigungen, die aufgrund von Blütenpollen, Staub etc. entstehen, können auch die Ernte schmälern. Darüber hinaus kann auf den Solarmodulen im Winter Schnee liegen. Falls man die Möglichkeit hat, ist dieser zu entfernen.

ABER: Bevor ihr euch in Gefahr bringt, nehmt lieber die Einbußen in Kauf!

Darüber hinaus haben natürlich Sonnenscheindauer und das Verhältnis zwischen diffuser und direkter Sonneneinstrahlung Auswirkungen auf die Energiegewinnung. Diesen Punkt können wir allerdings nicht selbst beeinflussen.

Vorteile einer PV-Anlage

• Sonnenenergie ist regenerativ
• Sonnenenergie führt nicht zum CO2-Ausstoß
• Verbesserung der persönlichen Öko-Bilanz
• dezentrale Energieversorgung
• Unabhängigkeit von Stromanbietern und politischer Lage
• Einkommen nach Amortisierung
• Wartungsarmut der Anlage
• Wertsteigerung der eigenen Immobilie

Nachteile einer PV-Anlage

• nicht für jeden Standort rentabel (Betrachtung vorher ist nötig)
• Vergütung der Einspeisung kann schwanken
• Kosten der Instandhaltung (z.B. beim Tausch des Wechselrichters)
• keine Stromproduktion während der Nacht
• Elektrosmog

Der Aspekt des Brandschutzes darf bei dieser Aufstellung nicht vergessen werden. Allerdings sollte er auch nicht überbewertet werden. Eine Photovoltaik-Anlage stellt eine elektrische Anlage dar, welche immer mit einer Erhöhung der Brandgefahr einhergehen. Eine besonders hohe Gefährdung geht jedoch nicht von einer Photovoltaik-Anlage aus.

Ich hoffe, dass die Ausführungen für euch hilfreich waren. Falls ihr schon ein Photovoltaik-Anlage installiert habt, teilt eure Erfahrungen in den Kommentaren mit uns und den anderen Lesern. Nach einer Überprüfung, ob ihr nicht nur dubiose Webcams verlinken oder Glücksspiele anpreisen wollt, schalten wir den Kommentar natürlich sofort frei 😉

In diesem Sinne, schafft mit eurer grünen Stimme!

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