Photovoltaik

Photovoltaik (nicht so schön: Fotovoltaik) ist ein Kunstwort, das aus photo (= Licht) und volt (= Maßeinheit der elektrischen Spannung, nach dem italienischen Physiker A.G.Volta, 1745–1827) gebildet wurde. Man versteht darunter die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie, also in Spannung und Strom.

Der Effekt, der wie eine schwache Stromquelle wirkt, ähnlich einer kleinen Stabbatterie, war vor etwa 50 Jahren an einem speziell strukturbehandelten und dann (mehr oder weniger zufällig) dem Sonnenlicht ausgesetzten Siliziumkristall entdeckt worden. Sorgfältig präpariert erbringt das einzelne kleine Bauelement, das wir die Solarzelle nennen, eine (Gleich-) Spannung von etwa einem halben Volt. (Zum Vergleich: eine wieder aufladbare Ni-Cd-Mignon-Zelle liefert 1,2 Volt.)

Wie in einer Kette werden die Zellen in Reihe geschaltet. Man erreicht elektrische Spannungen, wenn man z.B. 35 bis 40 Zellen zusammenschaltet, von rund 18 Volt. Die fertige Einheit nennt sich dann Modul. Die Kombination einzelner Module – ihre Gesamtheit nennen wir einen Solargenerator. Für uns hier nicht so von Bedeutung ist die Inselanlage. Sie kann beispielsweise in Ferienhäusern, die fernab vom öffentlichen Netz sind, die Stromversorgung der Hausgeräte übernehmen.

Meistens wird der Solarstrom in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Die Stadtwerke Lübeck, wie auch andere Energieversorgungsunternehmen, stellen eine Einspeisevergütung zur Verfügung, die der Nutzer an Anlage erhält. Mit einer Photovoltaik- Anlagen werden Sie zum »grünen Stromlieferanten«.

Die Größe einer PV-Anlage wird im Allgemeinen nach ihrer Maximal-Leistung, der sog. Peak- Leistung (engl. peak=Spitze), und demgemäß in kW (Kilowatt) angegeben. Erreicht wird diese, wenn die größtmögliche Sonneneinstrahlung (=1000 Watt/m2) senkrecht auf die Modulfläche fällt. Für eine 1kW-PV-Anlage sind etwa 8m2 Modulfläche nötig, was bei (unverschatteter) Südorientierung und etwa 35° Neigung der Module in Lübeck jährlich einen Ertrag von rund 750kWh erbringt.

Die Verschattung schon einer kleinen Teilfläche des Solargenerators verringert sofort den von den Modulen an den Wechselrichter zur Umwandlung der Modul-Gleichspannung in 230V-Wechselspannung fließenden Strom erheblich und reduziert den Jahres-Nutzungsgrad einer PV-Anlage, der sonst bei 12–15% liegt. Dies sollte bei der Anlagenplanung bzw. Anlagengestaltung unbedingt bedacht werden.

Prof. Dr. Helmut Weik

Mehr Infos:

Photovoltaik Notstrom.pdf (576 KB)

Photovoltaik.pdf (60 KB)

Der Recyclingkreislauf einer Solaranlage