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Ein paar Grundlagen

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Die dafür notwendigen Solarzellen bestehen aus einer dünnen Halbleiterschicht (meistens Silizium) die in der Regel auf der oberen und unteren Seite jeweils einen Metallkontakt besitzen. Fällt Licht auf die Zelle, so entsteht zwischen den beiden Kontakten, Plus- und Minuspol, eine elektrische Gleichspannung. Diese so genannte Leerlaufspannung ist nahezu unabhängig von der Beleuchtungsstärke, während der Kurzschlussstrom, den die Zelle liefern kann, mit der Beleuchtungsstärke steigt. Der Ertrag einer Photovoltaikanlage hängt in erster Linie von seiner elektrischen Größe und seiner Position ab. Um bei Spitzenvoraussetzungen die Leistung von einem KW zu erzeugen, ist eine Fläche von ca. 7 m² notwendig. Diese Fläche, oder eben 1 KWp, („p“ für das englische Wort „peak“ = die Spitze) produziert in unserer Region ungefähr die Energie von 980 KWh. Voraussetzung ist hierfür eine Ausrichtung des Solargenerators von Südost bis Südwest und einer Dachneigung von ca. 30°. (Sonnenstand im Sommer: ca. 65°, Sonnenstand im Winter: ca. 18°) Übrigens: Solarzellen brauchen keine Wärme - im Gegenteil, ihr Wirkungsgrad steigt mit sinkender Temperatur. Wird ein PV-Generator zum Teil abgeschattet, so sinkt seine erzeugbare Leistung erheblich. Das bedeutet, dass es schon bei geringsten Abschattungen der Generatoroberfläche zu hohen Einbußen im Energieertrag kommt.

Volleinspeisung

Bild Grundlagen.jpg

Eigenverbrauch

Mit  der  EEG-Novellierung  hat der Gesetzgeber die
Möglichkeit   geschaffen,  Solarstrom  vom  eigenen 
Dach selbst  zu nutzen.   Dafür gibt es  sogar einen
Bonus.

Der Unmut  der  Verbraucher über steigende  Preise
ist    allgegenwärtig.   Besonders  die   Entwicklung
der Energiepreise  kennt  derzeit nur  eine Richtung
und  die zeigt steil nach oben.  So sind seit Anfang
des  Jahres 2000  alleine  die Strompreise für  End-
kunden nach Angaben des deutschen Statistischen
Bundesamtes um mehr als  35 Prozent gestiegen  -
Tendenz weiter stark steigend.
Längst   wird  der  Geldbeutel der  Verbraucher  vor
allem  durch  Energiekosten  übermäßig strapaziert.
Dieser  Entwicklung  kann nun  mittels  Photovoltaik-
Anlagen Einhalt geboten werden:   Das Erneuerbare
Energien Gesetz (EEG) macht's möglich!

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Im Zuge der aktuellen Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes, welches die Einspeise-vergütung regelt, hat der Gesetzgeber eine Option für die Solarstromerzeugung entwickelt. So können Anlagen welche nach dem 01.01.2009 in Betrieb gingen, den selbstverbrauchten Strom direkt mit dem „solar“ erzeugten Strom verrechnen. Der aus dem Netz entzogene Strom verringert sich dementsprechend. Für jede eigenerzeugte Kilowattstunde fallen keine Durchleitungsgebühren, Steuern und Konzessionsabgaben an. Ein Bonus von 8,05 Ct/kWh für die so verrechnete Energie erhöht nicht nur den Anreiz, sondern „friert“ damit den Strompreis pro kWh (für den am Tag produzierten Strom) auf 20 Jahre ein.

In Zeiten, wo im Haushalt kein Strom verbraucht wird, kann der erzeugte Solarstrom weiterhin mit dem dann gültigen Vergütungssatz von 19,50 Ct/kWh bis 10 kWp eingespeist werden.
Experten schätzen, dass je nach Verbrauchsgewohnheiten eines Haushaltes bis zu 50 Prozent des erzeugten Solarstroms selbst genutzt werden können.
Für durchschnittliche Haushalte können somit Einsparungen von mehreren Hundert Euro im Jahr erzielt werden. Künftigen Strompreiserhöhungen können Betreiber von Solarstromanlagen gelassen entgegensehen und stattdessen auf gute Sonneneinstrahlung hoffen.
 

Wissenswertes

Bereits 1839 entdeckte Alexandre-Edmund Becquerel den photovoltaischen Effekt. Es dauerte jedoch bis zum Jahr 1899, bis dieser Vorgang, bei dem sich Elektronen von Atomen durch Lichteinwirkung aus ihrem Bindungszustand lösen, erklärt werden konnte.


Albert Einstein vervollständigte mit seiner Lichtquantenhypothese diese Erklärung und prägte den Begriff "Photon". Photonen sind demnach in der Lage, Elektronen aus ihrer Umlaufbahn zu werfen. Damit spielen die Photonen die entscheidende Rolle bei der Stromerzeugung durch Sonnenenergie.

Ein Siliziumatom hat auf seiner äußeren Schale vier Elektronen. Wird eines davon durch ein Photon getroffen, absorbiert es dessen Energie und löst sich aus der Bahn. Es entsteht ein "Elektronenloch" und damit ein positiv geladenes Atom, sowie ein negativ geladenes, frei umherschwirrendes Elektron. Dieser Ausreißer stürzt aber sehr bald in das nächstbeste Elektronenloch zurück, würde ihm nicht die Richtung vorgegeben werden.


Die hochreinen Siliziumscheiben (Wafer) aus denen Solarzellen entstehen, werden deshalb gezielt verunreinigt. In der oberen, der Sonne zugewandten Schicht sind Phosphoratome eingebracht, die etwa gleich groß wie Siliziumatome sind, aber auf ihrer äußeren Schale ein Elektron mehr aufweisen. In der unteren Schicht des Wafers wird mit Boratomen der genau komplementäre Effekt erzielt. Sie haben ebenfalls ungefähr die gleiche Größe wie Siliziumatome, aber ein Elektron weniger auf der äußeren Schale. Somit bildet die Vorderseite der Solarzelle den Minuspol (n-dotierte Seite), die Rückseite den Pluspol (p-dotierte Seite).


Damit wäre dann alles bereit: Sobald Photonen in die Zelle eindringen, lösen sich Elektronen aus den Siliziumatomen und wandern zum Minuspol. Die positiv geladenen Elektronenlöcher bewegen sich zum Pluspol. An der Solarzelle liegt dementsprechend Spannung an.