Photovoltaik: die Zukunft

Unter Photovoltaik bzw. Fotovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen. Seit 1958 ist sie zur Energieversorgung der meisten Raumflugkörper im Einsatz. Inzwischen wird sie auch auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt und findet unter anderem Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden und auf Freiflächen.

Die photovoltaische Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter wird eine alleinige Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen, muss die Energie gespeichert werden. Ein bekanntes Beispiel für akkumulatorgepufferte Inselsysteme sind Parkscheinautomaten.

Die Nennleistung von Photovoltaikanlagen wird häufig in der nicht-wissenschaftlichen Schreibweise Wp (Watt Peak) oder kWp angegeben. „Peak“ (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen. Sie dienen zur Normierung und zum Vergleich verschiedener Solarmodule. Die elektrischen Werte der Bauteile, unter diesen Bedingungen, werden in Datenblättern angegeben. Es wird bei 25 °C Modultemperatur, 1000 W/m² Bestrahlungsstärke und einer Luftmasse von 1,5 gemessen, was einem Zenitwinkel des einfallenden Lichtes von 48,2° (= arccos 2/3) entspricht. Dies sind die Standard-Testbedingungen (meist abgekürzt STC, engl. standard test conditions), die als internationaler Standard festgelegt wurden. Können diese Bedingungen beim Testen nicht eingehalten werden, so muss aus den gegebenen Testbedingungen die Nennleistung rechnerisch ermittelt werden.

Die Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² kommt in Mitteleuropa über ein Jahr gesehen nicht sehr häufig vor (je weiter südlich, desto häufiger). Im normalen Betrieb haben Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25 °C und damit auch einen niedrigeren Wirkungsgrad.

Die zu erwartende mittlere Produktion an elektrischer Energie einer jeweils neu errichteten netzgekoppelten Photovoltaikanlage in Deutschland steigt seit Jahren mit Verbesserung der Technik kontinuierlich an und liegt derzeit bei sinnvoller Auslegung der Anlage bei Werten zwischen 700 und 1180 kWh pro kWp und Jahr. Typischerweise sind die Erträge im Süden höher als im Norden, wobei selbst in Norddeutschland teilweise immer noch beachtliche Erträge generiert werden können – so hat eine Anlage in Norddeutschland 1085  kWh pro kWp im Jahr 2008 generiert.Für eine Nennleistung von 1 kW werden Solarzellen mit einer Fläche von etwa 8–10 m² benötigt. Daraus ergibt sich für eine neue Anlage ein tatsächlicher Energieertrag von etwa 70–125 kWh pro Quadratmeter und Jahr (entspricht einer mittleren Leistungsabgabe von 8 bis 14,3 W pro Quadratmeter).

Quelle: wikipedia

 

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