Photovoltaik
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Wie funktioniert Photovoltaik?

PhotovoltaikBei Photovoltaik handelt es sich um einen äußerst komplizierten Vorgang, dessen Verständnis durchaus leichter fällt, wenn die Prinzipien der Fotosynthese beachtet werden.

Zunächst versteht man unter Photovoltaik die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Der Unterschied von der Photovoltaik zur Photosynthese liegt also vor allem in dem Endprodukt des Vorgangs.

Photovoltaik ist die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie

PhotovoltaikErreicht wird diese Umwandlung durch Solarzellen, die als Modul verbunden im Rahmen einer Photovoltaikanlage installiert werden. Diese Solarzellen können auf durchaus verschiedene Weise aufgebaut sein und aus verschiedenen Materialien bestehen. Da aber weltweit die Siliziumzelle am verbreitetsten ist, wird im Rahmen der vorliegenden Darstellung nur auf dieses Modell eingegangen.

Silizium ist ein sogenanntes Halbleitermaterial und eignet sich durch seine gute Verfügbarkeit, die niedrigen Rohmaterialkosten und die einfache Verarbeitung extrem gut für die Herstellung der Solarzellen.
Solarzellen sind grundsätzlich in zwei Schichten aufgebaut. Dabei ist eine dieser Schichten negativ geladen, während die andere positiv geladen ist. Treffen nun Sonnenstrahlen, welche wie oben bereits dargestellt elektromagnetische Energie enthalten, auf diese Schichten, entsteht eine Spannung zwischen den beiden Schichten, die sich mit der Spannung zwischen zwei unterschiedlichen Magnetpolen vergleichen lässt.

Durch einen fein konstruierten Stromkreislauf wird die auf diesem Wege entstehende Energie elektrisch freigesetzt und so nutzbar gemacht. Allerdings ist die auf diese weise erzeugte Strommenge außerordentlich gering und naturgemäß hohen Schwankungen unterworfen. Deshalb sind stets zahlreiche derartige Solarzellen zu einem Modul zusammengeschlossen. Innerhalb eines solchen Solarmoduls sammeln bestimmte Stromkreisläufe die von jeder einzelnen Solarzelle erzeugte Energie. Auf diese Weise potenziert sich die Energie jeder Solarzelle und wird somit mess- und nutzbar.

Photovoltaik - Stromschwankungen der Solarzellen

Um mögliche Stromschwankungen der Solarzelle weitgehend zu vermeiden, sind wiederum zahlreiche dieser Solarmodule in einer Photovoltaikanlage zusammengeschlossen, wobei sich die verschiedenen Solarmodule untereinander nach demselben Modell unterstützen, wie es auch bei den verschiedenen Solarzellen innerhalb eines Moduls der Fall ist.

PhotovoltaikAuf diese Weise wird innerhalb der Solaranlage eine ausreichend hohe Gleichstrommenge erzeugt. Um diesen Gleichstrom endgültig nutzbar zu machen, verfügt jede Photovoltaikanlage ebenfalls über einen sogenannten Photovoltaik-Wechselrichter. Der Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um.

Nutzung des Solarstroms

Der gewonnene Solarstrom kann dann auf verschiedene Weise genutzt werden. In der Regel wird der Solarstrom gegen entsprechende Vergütungen in das allgemeine Stromnetz eingespeist. Häufig sind aber auch Konstruktionen, wonach der auf diese Weise erzeugte Solarstrom die unmittelbar angeschlossene Anlage betreibt. Dies ist etwa bei Ampeln oder Anzeigetafeln auf Autobahnen recht häufig der Fall.