Stromerzeugung mit Photovoltaik: Funktionsweise

Die Stromerzeugung mit Photovoltaik ist eine immer beliebter werdende Methode zur Gewinnung von erneuerbarer Energie. Photovoltaik-Systeme wandeln die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie um und bieten somit eine saubere und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Energiequellen.

Die Technologie hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht und wird immer effizienter und erschwinglicher. In diesem Artikel werden wir die Funktionsweise von Solarmodulen, die verschiedenen Arten von Photovoltaik-Systemen sowie deren Vor- und Nachteile untersuchen und einen Überblick darüber geben, wie Sie eine Solaranlage installieren und betreiben können.

Was ist Photovoltaik?

Der Ursprung des Begriffs Photovoltaik liegt in der griechischen Sprache und setzt sich aus den Wörtern „phos“ für Licht und „Volt“ als Einheit der elektrischen Spannung zusammen. Photovoltaische Generatoren, wie PV- oder Solarmodule und Solarzellen, wandeln die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie um und erzeugen somit „Solarstrom“.

Im Gegensatz dazu wandelt ein thermischer Generator, wie ein Kollektor, die Strahlung der Sonne in Wärmeenergie um, die für Heizung und Warmwasser genutzt werden kann. Diese Unterschiede in der Funktionsweise und dem äußeren Erscheinungsbild unterscheiden die beiden Generatoren voneinander.

Photovoltaik-Systeme wandeln die Sonnenenergie direkt in elektrische Energie um. Dies wird durch die Verwendung von Solarmodulen erreicht, die aus einer Vielzahl von Photovoltaikzellen bestehen. Die Funktionsweise der Solarmodule kann in folgende Schritte unterteilt werden.

Stromerzeugung mit Photovoltaik

Absorption von Sonnenlicht: Die Solarmodule absorbieren das Sonnenlicht, das aus Photonen besteht.

  • Erzeugung von Gleichstrom: Die Photonen im Sonnenlicht lösen in den Photovoltaikzellen einen elektrischen Effekt aus, der zu einer Erzeugung von Gleichstrom führt.
  • Einspeisung in den Wechselrichter: Der erzeugte Gleichstrom wird in den Wechselrichter eingespeist, wo er in Wechselstrom umgewandelt wird, der in das Stromnetz eingespeist oder zur Versorgung des eigenen Haushalts verwendet werden kann.
  • Speicherung in Batterien (optional): Bei der Verwendung von Batterien zur Speicherung der erzeugten Energie wird der erzeugte Gleichstrom in Batterien geladen, wo er gespeichert wird und bei Bedarf genutzt werden kann.

Die Funktionsweise der Solarmodule beruht auf dem sogenannten photovoltaischen Effekt, bei dem die Absorption von Photonen im Sonnenlicht dazu führt, dass Elektronen in den Photovoltaikzellen freigesetzt werden.

Diese freien Elektronen werden durch elektrische Felder in den Zellen in eine bestimmte Richtung gedrängt und erzeugen so einen elektrischen Strom. Je nach Größe und Anzahl der Photovoltaikzellen sowie der Ausrichtung der Solarmodule kann eine Solaranlage unterschiedliche Mengen an elektrischer Energie erzeugen.

Die Einspeisung

Die Einspeisung von Strom bezieht sich auf die Art und Weise, wie der von Photovoltaik-Systemen erzeugte Strom in das Stromnetz eingespeist wird. In Deutschland gibt es eine gesetzliche Regelung, die die Einspeisung von erneuerbaren Energien in das Stromnetz vorschreibt, bekannt als das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

Das EEG schreibt vor, dass Betreiber von Photovoltaik-Systemen den von ihrer Anlage erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einspeisen dürfen und dafür eine Vergütung erhalten. Die Höhe der Vergütung wird von der Bundesnetzagentur festgelegt und hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe der Anlage und dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme.

Die Einspeisung von Strom aus Photovoltaik-Systemen kann auf verschiedene Arten erfolgen. Die gängigste Methode ist die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz, bei der der erzeugte Strom in das Stromnetz eingespeist wird und vom Netzbetreiber weiterverteilt wird.

Alternative Methode

Eine alternative Methode ist die direkte Nutzung des erzeugten Stroms vor Ort, z.B. durch die Versorgung von Haushalten oder Unternehmen mit Solarstrom. In diesem Fall wird der überschüssige Strom in Batterien gespeichert und bei Bedarf genutzt.

Die Einspeisung von Strom aus Photovoltaik-Systemen bietet zahlreiche Vorteile, wie z.B. die Reduzierung des Bedarfs an fossilen Brennstoffen und damit einhergehend eine Verringerung der CO2-Emissionen, sowie die Möglichkeit für private Haushalte und Unternehmen, selbst Strom zu erzeugen und zu nutzen. Allerdings gibt es auch einige Herausforderungen, wie z.B. die Integration von Photovoltaik-Systemen in das bestehende Stromnetz und die Gewährleistung einer stabilen Stromversorgung.

Fazit

Alles in allem können Solarmodule als die Grundlage der Photovoltaik-Systeme betrachtet werden. Sie wandeln die Sonnenenergie direkt in elektrische Energie um, die entweder ins Stromnetz eingespeist oder zur Versorgung von Haushalten genutzt werden kann. Die Funktionsweise der Solarmodule beruht auf dem photovoltaischen Effekt, bei dem die Absorption von Sonnenlicht zu einer Erzeugung von elektrischem Strom führt.