Grundlagen der Solarenergie und Photovoltaik

Funktionsweise der Solarenergie

Die Solarenergie nutzt die Strahlung der Sonne zur Stromerzeugung. Da Solarstrom direkt auf der Energie der Sonne basiert, ist er besonders in Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung effizient, wie etwa im Mittelmeerraum, in Afrika oder Mittelamerika.

Bei solarthermischen Kraftwerken wird die Energie der Sonne auf eine Flüssigkeit (z. B. Öl) übertragen. Diese Flüssigkeit wird erhitzt und durch einen Kreislauf transportiert, um in einem Kessel Wasser zu erhitzen. Der entstehende Dampf treibt eine Turbine mit Generator an, um Strom zu erzeugen.

Vorteile von Solarkraftwerken

• Nutzung einer erneuerbaren Energiequelle.
• Erzeugt keine Emissionen (CO2, SO2, etc.) oder Abfälle.
• Die Anlagen sind einfach zu demontieren und die genutzten Flächen können schnell wieder freigegeben werden.
• Die Ausstattung ist mit anderen Landnutzungen kompatibel.

Nachteile von Solarkraftwerken

• Die Stromerzeugung hängt vom Standort, der Jahreszeit, der Tageszeit und dem Wetter ab.
• Solarenergie kann nicht direkt gespeichert werden; die Speicherung der erzeugten Wärme erfordert komplexe Anlagen.
• Derzeit ist der erzeugte Strom noch vergleichsweise teuer.

Photovoltaik und Solarzellen

Eine Photovoltaik- oder Solarzelle ist ein Gerät aus Silizium, das Lichtenergie direkt in elektrische Energie umwandelt. Solarzellen werden in der Regel nicht isoliert verwendet, sondern in Form von Paneelen oder Solarmodulen gruppiert.

Solarzellen versorgen unter anderem Taschenrechner, Raumfahrzeuge und isolierte Haushalte mit Strom. Sie werden auch in Gebäuden installiert, die an das Stromnetz angeschlossen sind, um den Eigenbedarf zu decken oder überschüssige Energie einzuspeisen. Ein Beispiel hierfür ist die Installation am Nationalen Museum für Wissenschaft und Technik von Katalonien in Terrassa. Wenn das Gebäude mehr Energie benötigt, wird Strom aus dem Netz bezogen; bei Überschuss wird dieser in das Netz geleitet.

Vorteile der Photovoltaik

• Die Energiequelle ist unerschöpflich.
• Der Rohstoff Silizium wird aus Sand gewonnen, einem reichlich vorhandenen Material.
• Das System kann an abgelegenen Orten eingesetzt werden, die nicht an Strom- oder Gasnetze angeschlossen sind.

Nachteile der Photovoltaik

• Die Herstellungstechnik der Solarzellen ist teuer und komplex.
• Der Wirkungsgrad des Systems ist begrenzt (für eine hohe Energieausbeute sind sehr große Flächen an Solarmodulen erforderlich).