Photovoltaik – sauber, nachhaltig, zukunftsorientiert

Wasserkraft, Windkraft, Solarenergie, Bioenergie und Gezeitenkraft. Diese fünf verschiedenen Energieformen sind alles nachhaltige und regenerative Energien. Dabei erzeugen alle ihre Energie in Form von Strom aus natürlichen und langfristig vorkommenden Quellen.

Bei der Wasserkraft wird die Energie durch Wasser erzeugt, welche eine Turbine antreibt, die dann den Strom erzeugt. Ähnlich funktioniert es mit der Windkraft, nur wird statt des Wassers der Wind zum Antreiben der Turbine genutzt. Bei der Gewinnung von Energie aus den Gezeiten wird der natürliche Gezeitenstrom des Wassers ebenfalls zum Antreiben von Turbinen genutzt. Die Bioenergie wird mit Hilfe von Biomasse gewonnen. Dabei können verschiedene Energieformen wie Wärme, elektrische Energie oder Biokraftstoff hergestellt werden.

Die Photovoltaik ist es, die zur Erzeugung von Strom die Solarenergie (oder auch Sonnenenergie) nutzt. Dazu werden sogenannte Solarmodule oder Solaranlagen verwendet. Die Menge des Erzeugten Stromes hängt hier dann von der Menge des einstrahlenden Sonnenlichts, dem Einstrahlungswinkel, der Temperatur aber auch der Größe der Photovoltaikanlage. Die Photovoltaikanlage sind alle einzelnen Solarzellen, die zur Erzeugung von Strom zusammengeschaltet sind.

Das Kernstück einer jeden Solarzelle sind die zwei Schichten aus einem Halbleitermaterial im Inneren. Der am meisten verwendete Halbleiter ist Silizium. Sobald Licht auf diese Schichten fällt, werden die Elektronen in dem Material angeregt und es wird Strom erzeugt.

Eine komplette Solarzelle besteht auch noch aus anderen Bestandteilen. Da durch die Wärme sich das Material auch ausdehnt kann es zu Spannungen innerhalb des Materials kommen. Um dies zu verhindern, gibt es eine spezielle Schicht, die eben dies verhindert. Des Weiteren werden in der Solarzelle auch Folien eingearbeitet, damit keine Feuchtigkeit in diese eindringt und es zu keiner Korrosion kommt. Alle diese Schichten sind in einem stabilen Rahmen häufig aus Aluminium, mit dem die Solarzelle an den Profilen beispielsweise auf dem Dach befestigt. Durch zwei Kontakte kann der Strom aus dem Modul geführt werden. Damit das Solarmodule beispielsweise durch Hagel nicht beschädigt wird, wird es nach oben durch eine stoßfeste Glasscheibe geschützt.

Photovoltaik kann auf verschiedene Arten angewendet werden. Die erste Möglichkeit, an die die meisten vermutlich als erstes denken, ist natürlich die Photovoltaikanlage auf dem Dach. Der durch sie erzeugte Strom kann entweder direkt genutzt werden oder er kann für einen bestimmtem Tarif verkauft und ins öffentliche Stromnetz verkauft werden. Hierbei gilt es zu beachten, dass der erzeugte Strom Gleichstrom ist. Damit dieser in das Stromnetz eingespeist werden kann, ist es notwendig, dass er zunächst in Wechselstrom gewandelt wird. Dies geschieht über einen Wechselrichter. Die Menge des eingespeisten Stroms wird von einem Stromzähler gezählt. Es gibt aber auch viele Anwendungen, bei denen Geräte direkt durch eine Solarzelle mit Strom versorgt werden. Beispiele hierfür sind Taschenrechner oder Parkscheinautomaten. Nicht zu verwechseln ist die Photovoltaik natürlich mit der Solaranlage. Letztere ist meistens  dazu gedacht Wasser zu erwärmen und somit in modernen Häusern ein Teil der Heizungsanlage. Auch wird hier nicht der photovoltaische Effekt genutzt, sondern schlicht die Wärmestrahlung der Sonne um ein Wasser-Gemisch zu erhitzen welches an die Heizungsanlage gekoppelt ist.