Photovoltaik-Solarenergie wandelt Sonnenstrahlung in Strom um. Sie wird manchmal als photoelektrische Energie bezeichnet.
Diese Umwandlung findet in den Sonnenkollektoren statt. Solarmodule bestehen aus Fotozellen mit Halbleitermaterialien, die normalerweise aus Silizium bestehen.
Die Hauptvorteile dieser Art von erneuerbarer Energie sind:
Es emittiert keine Treibhausgase und trägt somit nicht zum Klimawandel bei.
Es benötigt keinen Brennstoff und ernährt sich nur von der Strahlung der Sonne, daher gilt es als erneuerbare Energie.
Seine Dimensionierung ist skalierbar und daher ist es einfach, Module je nach Energiebedarf hinzuzufügen oder zu entfernen.
Die Energieerzeugung kann im großen Maßstab für den allgemeinen Verbrauch oder im kleinen Maßstab erfolgen. Wenn es sich um einen kleinen Maßstab handelt, ist es normalerweise für kleine Häuser, Berghütten oder abgelegene Orte.
Derzeit ist die Photovoltaik die dritthäufigste erneuerbare Energiequelle in Bezug auf die erzeugte Elektrizität. Wasser- und Windkraft belegen den ersten und zweiten Platz.
Wie wird Sonnenenergie in Strom umgewandelt?
Die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom erfolgt in Photovoltaikanlagen.
Dazu werden Photovoltaik-Paneele oder Photovoltaik-Platten verwendet, die aus einem Satz photoelektrischer Zellen (auch Photovoltaik-Zellen genannt) bestehen. Die Zellen bestehen aus einem Material mit Elektronen, die auf Sonnenstrahlung empfindlich sind. Wenn Photonen des Sonnenlichts mit Photovoltaikzellen kollidieren, bewegen sie diese Elektronen und erzeugen einen elektrischen Strom.
Photovoltaikanlagen können am Boden, auf dem Dach, an der Wand oder schwimmend auf dem Wasser montiert werden. Die Stütze kann fixiert werden oder einen Solartracker verwenden, um sich immer zur Sonne zu orientieren und ihre Leistung zu erhöhen.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen?
Derzeit liegt die beste Umwandlungsrate von Sonnenlicht in photovoltaische Energie bei etwa 21,5%.
Je nach Konstruktion können Photovoltaikmodule Strom aus einem bestimmten Bereich von Lichtfrequenzen erzeugen. Im Allgemeinen kann sie jedoch nicht den gesamten solaren Bereich abdecken. Insbesondere können photoelektrische Zellen ultraviolettes , infrarotes und schwaches Licht oder diffuses Licht nicht in Elektrizität umwandeln .
Eine Möglichkeit, die Effizienz von Sonnenkollektoren zu erhöhen, wäre, sie mit monochromatischem Licht zu beleuchten.
Daher besteht ein weiteres Designkonzept darin, Licht in verschiedene Wellenlängen aufzuteilen. Richten Sie sie nach der Trennung auf verschiedene abgestimmte Zellen in diesen Bereichen. Eine solche Photovoltaikanlage ist in der Lage, den elektrischen Wirkungsgrad um 50 % zu steigern.
Anwendungsbeispiele für Photovoltaik
Der Zweck von Photovoltaikanlagen ist die Erzeugung von Strom, der vielseitig genutzt werden kann. Hier sind einige Beispiele:
Stromerzeugung im großen Stil. Es gibt große Kraftwerke, die direkt an das Stromnetz angeschlossen sind und Hunderte von Megawatt erzeugen können. Generell benötigen diese Solarparks eine große Fläche.
Integrierte Systeme auf Dächern und Gebäuden: Diese Systeme können zum Eigenverbrauch dienen, aber auch an das öffentliche Netz angeschlossen werden.
Ländliche Elektrifizierung. Diese Art der Solaranwendung wird in ländlichen Dörfern verwendet, in denen die Stromleitungen sehr weit von der Bevölkerung entfernt sind.
Straßen- und Straßenbeleuchtung.
Unabhängige Systeme zur Stromversorgung kleiner Geräte wie Taschenrechner, mobile Solarladegeräte usw.
Im Transportwesen: Einige Elektrofahrzeuge verfügen über integrierte Solarsysteme, um einen Elektromotor anzutreiben und Antriebskraft zu erhalten.
Kommunikations- und Signalsäulen, die elektrische Geräte verwenden, die keine großen Mengen an elektrischer Energie verbrauchen und deren Anschluss an das elektrische Verteilungsnetz schwierig ist.
Einsatz in Raumfahrzeugen und Raumstationen , da verfügbare Energiequellen im Weltraum knapp sind.
Systeme zum Pumpen von Wasser.
Welche zwei Arten von Photovoltaikanlagen gibt es?
Photovoltaikanlagen können von zwei verschiedenen Typen sein:
An das öffentliche Stromnetz angeschlossene Photovoltaikanlagen.
Vom Netz getrennte Photovoltaikanlagen. Diese Art von System wird für den Eigenverbrauch verwendet und kann in abgelegenen Häusern, Straßenbeleuchtung oder anderen abgelegenen Orten verwendet werden.
Innerhalb der ans Netz angeschlossenen Photovoltaikanlagen gibt es große Photovoltaikanlagen oder Solarparks.
Wie funktioniert das in kleineren Einrichtungen? Wenn die erzeugte Energie den Eigenbedarf übersteigt, erfolgt die elektrische Versorgung des Gebäudes mit eigener Energie. In diesem Fall wird der Überschuss in das Stromnetz eingespeist.
Bei geringer Sonneneinstrahlung (zum Beispiel nachts) wird das Gebäude über das Stromnetz versorgt.
