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Photovoltaik
Photovoltaik ist eine sehr fortschrittliche Technologie. Sie wandelt Sonnenenergie direkt in Strom um. Unter dem Photoeffekt versteht man die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung.
Der durch das Sonnenlicht erzeugte Gleichstrom wird über einen Wechselrichter geführt und in Wechselstrom mit einer Spannung von 230 V umgewandelt. Die gewonnene Energie kann in Form einer Inselanlage entweder direkt genutzt werden oder in das öffentliche Stromnetz zum Verkauf eingespeist werden.
Funktion einer Solarzelle
Zum Verständnis der Funktionsweise einer Solarzelle, sind einige Kenntnisse in Physik und Chemie erforderlich. Eine Solarzelle besteht aus Halbleitermaterialen, meist handelt es sich dabei um Silizium. Silizium ist das am zweithäufigsten vorkommende Element auf der Erde. Um Silizium leitfähig zu machen wird es dotiert, eine kontrollierte Verunreinigung mit anderen Elementen. Dabei entsteht je nach zugegebenem Material ein positiver oder negativer Ladungsträgerüberschuss.
Silizium mit positivem Ladungsträgerüberschuss bezeichnet man als p-leitend, negativer Ladungsträgerüberschuss als n-leitend. Solarzellen bestehen aus einer Schicht n-leitendem und einer Schicht p-leitendem Silizium. An der Grenze der beiden Schichten bildet sich ein elektrisches Feld. Dieses trennt die positiven und negativen Ladungsträger. In einer Schicht befinden sich deswegen mehr positive, in der anderen mehr negative Ladungsträger – es entsteht eine Spannung. Werden nun auf beiden Schichten Drähte angeschlossen, beginnen die Ladungsträger und somit Strom zu fließen. Die Sonnenstrahlen sorgen für einen ununterbrochenen Fluss.
Die Spannung einer Solarzelle hängt stark vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Bei Silizium ist es etwa 0.5 Volt. Dieser Wert ist relativ unabhängig von der einfallenden Lichtstärke. Die Stromstärke hingegen nimmt bei stärkerer Bestrahlung zu. Je nach erforderlicher Leistung, werden Solarzellen zu größeren Einheiten zusammengeschaltet. Eine Reihenschaltung bewirkt eine höhere Spannung, eine Parallelschaltung eine größere Stromstärke.
Für den praktischen Einsatz werden die Zellen in Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet, mit einem Metallrahmen versehen und mit Glas abgedeckt. Somit ist die Solarzelle für den Einsatz geeignet, und kann den Projekten entsprechend eingesetzt werden.
Montagesysteme
Indach
Die Solarmodule werden direkt in die Dachhaut integriert. Jedoch reduziert sich der Wirkungsgrad dieser PV-Anlagen, da die Hinterlüftung der Solarmodule fehlt. Bei einer Aufdachmontage ist die Hinterlüftung gegeben.
Aufdach
Die Solarmodule werden mittels spezieller Befestigungskomponenten direkt über der Dachhaut befestigt. Dies ist die am meisten angewandte Technik.
Fassade und Wand
Solarmodule dienen als Bestandteil von Gebäudehüllen oder auch als Lärmschutzwand. Aus wirtschaftlicher Sicht machen solche Lösungen Sinn. Im Vergleich zu herkömmlichen Fassadenverkleidungen unterscheiden sich die Investitionskosten für Solarmodule nur unwesentlich.
Inselanlagen
Inselanlagen sind unabhängig vom Versorgungs - Stromnetz. Individuelle Lösungen finden in Gebieten mit beschränkter Infrastruktur und Versorgungsmöglichkeiten ihren Einsatz. Darunter fallen z.B. der öffentliche Verkehr, Camping-Fahrzeuge, Boote, Ferienhäuser oder Almhütten. Insellösungen bieten dabei einen direkten Verbrauch oder eine Speicherung in Akkumulatoren (Speicherbatterien).
Freistehende Anlagen
Diese Anlagen werden meist bei der Errichtung größerer Projekte angewendet. Freistehende Anlagen werden feststehend, festplatziert oder sonnennachgeführt ausgeführt.