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Wissenswertes über Photovoltaik
Was versteht man unter Photovoltaik? (PV)
- Aus Sonnenlicht wird direkt elektrischer Strom erzeugt. Dies geschieht mittels Solarzellen (=Photovoltaik-Module bzw. kurz: PV-Module).
- Solarzellen erzeugen Gleichstrom bzw. Gleichspannung (vgl. Batterie).
- Nicht zu verwechseln sind Solarzellen mit Sonnenkollektoren, die mit Hilfe der Sonne Wasser oder Luft erwärmen.
Wie funktioniert eine Solarzelle?
- In einem Halbleiter, z.B. Silizium, wird ein elektrisches Feld "eingebaut". Dies geschieht durch unterschiedliche Dotierung (Zugabe von Fremdatomen, n- bzw. p-leitend). Die durch Sonnen- licht erzeugten Ladungsträger (+ und -) werden im elektrischen Feld getrennt. Der Fluß der getrennten Ladungsträger stellt einen elektrischen Strom dar, der über die elektrischen Anschlüsse (Vorder- bzw. Rückseiten-Kontakte) abgegriffen wird.
- Die erzeugte Spannung hängt vom Halbleiter material ab.
- Die Höhe des erzeugten Stroms hängt von der Beleuchtungsstärke (Sonneneinstrahlung) ab.
Prinzipeller Aufbau einer Solarzelle
Welche Solarzellentypen gibt es? Welche Wirkungsgrade?
- Die meiste Verwendung finden heute Silizium-Solarzellen:
- monokristallin: aufwendigere Herstellung, Wirkungsgrad 15-18 %
- polykristallin: kostengünstigere Herstellung, Wirkungsgrad 12-14 %
- amorph: kostengünstigste Herstellung, Wirkungsgrad 5-8 %, der mit der Zeit noch abnimmt (wird v.a. in Kleingeräten wie Uhren usw. verwendet)
- Es gibt viele weitere Solarzellentypen, die teilweise noch im Laborstadium sind, aber Wirkungsgrade bis zu 30 % erzielen.
Wichtige Daten über Solarzellen(PV-Module)
- Lebensdauer mindestens 20 Jahre (z.T. von Herstellern garantiert)
- Von der Sonne in unseren Breiten maximal eingestrahlte Leistung (pro qm Erdoberfläche): 1 kW/qm
- Jährlich durchschnittlich eingestrahlte Energie in unseren Breiten (pro qm und Jahr): 1000 kWh
- Wirkungsgrad der käuflichen Solarzellen 10-18 %
- Pro m2 Solarzellen erhält man ca. 100 kWh pro Jahr
- Für 1 kWp (kilo-Watt-peak=Spitzenleistung) installierte Leistung werden ca. 8-10 qm Photovoltaikmodule benötigt.
- Pro kWp installierte Leistung erhält man ca. 800-950 kWh Strom pro Jahr.
- Eine Photovoltaikanlage (35 qm) auf dem Dach eines Einfamilienhauses produziert soviel Strom wie ein Vier-Personen-Haushalt durchschnittlich im Jahr verbraucht (ca. 3500 kWh)!
Vergleich mit anderen Energieträgern (Kohle, Erdgas, Erdöl, Uran)
- Solarzellen haben nach ca. 3,5 Jahren (andere Quellen: 1,4 -2,5 Jahre) Betriebszeit die für die Herstellung benötigte Energie wieder hereingespielt. Solarzellen erzeugen damit ca. 10-mal mehr Energie als für ihre Herstellung nötig ist. Silizium ist auf der Erde als Bestandteil des Sands im Überfluß vorhanden (25 % der Erdrinde).
- Entscheidend: Bei der laufenden Stromerzeugung werden keine herkömmlichen Energie- träger verbraucht. Die kostenlose Energie der Sonne genügt! Fossile Energieträger sind zu wertvoll, um sie zu verbrennen! Sie reichen nur noch einige Jahrzehnte.
- Strom aus Solarzellen ist im Gegensatz zur herkömmlichen Stromerzeugung umwelt- verträglich, d.h. es entstehen keine Schadstoffe und kein für die Umwelt gefährlicher Müll; auch kein radioaktiver Müll!
- Sonnenenergie ist ausreichend verfügbar; z.B. reichen allein die in Deutschland geeigneten Dachflächen zur Deckung von ca. 20 % des gesamten deutschen Strombedarfs! (kein zusätzlicher Flächenverbrauch!)
Welche Vorteile bietet die Stromerzeugung mit Photovoltaik in der Welt?
- umweltfreundlich, da ohne Schadstoff-Emission
- zukunftssicher, da die Sonne noch mindestens 5.000 Mio. Jahre scheint
- wirtschaftliche Unabhängigkeit von Energieträgern aus dem Ausland, die erst eingeführt werden müssen
- Schaffung neuer, zukunftssicherer Arbeitsplätze
Anwendung und Know-How der Photovoltaik in der Welt
- Technik und Erfahrung (100.000-Dächer-Programm, 1.000-Dächer-Programm) sind in Deutschland bereits vorhanden. Die PV ist technisch soweit ausgereift, daß eine umfangreiche Anwendung heute schon möglich ist.
- Ein Mix aus erneuerbaren Energien (Sonnenlicht 35 %, Windkraft 20 %, Wasserkraft 10 %, Biomasse 35 %) kann in Zukunft unsere heutigen Klima und Umwelt zerstörenden Techniken vollkommen ersetzen.
- Technologisch ist Deutschland zusammen mit wenigen Instituten in den USA und Australien in der Photovoltaik weltweit noch führend.
- Japan startet jetzt ein 60.000-Dächer-Programm, um den Know-How-Vorsprung einzuholen. Bis zum Jahr 2010 will Japan 4.000.000 kWp installieren, dies entspricht mehr als der 50-fachen augenblicklichen Weltjahresproduktion. Japan strebt offensichtlich die Marktführerposition im Solarzellenmarkt der Zukunft an (vgl. vergangene Entwicklung in der Konsumelektronik).
- Ebenso schicken sich zahlreiche andere Länder (z.B. USA) an, PV-Anlagen im großen Umfang zu istallieren. Menschen in unterentwickelten Ländern (Dritte Welt) könnten mit Sonnenstrom versorgt werden.
Was ist zu tun?
- Echte Markteinführung der regenerativen Energieversorgung mittels kostendeckender Vergütung (kV) für regenerativ erzeugten Strom, d.h. für eine umweltverträgliche und zukunftssichere Energieversorgung.
- Fordern Sie kV! Zuständig sind Stadtwerke, Gemeinden, allg. EVUs. Sprechen Sie die zuständigen Personen an, ganz gleich ob Kommunal-, Bezirks-, Landes- oder Bundespolitiker.