Wie wandeln Solarenergieanlagen Sonnenlicht in Strom um?
Solarenergie ist eine der vielversprechendsten Formen erneuerbarer Energien und spielt eine dramatische Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels und der Reduzierung unserer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Mit einer Mehrerzeugung von fast 20% im Vergleich zum Vorjahr ist mittlerweile ein gutes Viertel unserer jährlichen Stromerzeugung aus Sonnenergie gewonnen.
Solarzellen absorbieren Sonnenlicht
Die Kernkomponente dieser Technologien, und der entscheidende Baustein damit sie funktionieren, sind Photovoltaikzellen, oder auch Solarzellen genannt. Diese Zellen bestehen aus einem Halbleitermaterial – typischerweise Silizium – das in einer dünnen Schicht auf einem Trägermaterial angeordnet ist. Kurzgesagt und so einfach wie möglich erklärt: Wenn Sonnenlicht auf die Oberfläche einer Photovoltaikzelle trifft, werden die Photonen des Lichts absorbiert und geben ihre Energie dann an die Elektronen im Halbleitermaterial ab. Ganz ähnlich pflanzlicher Photosynthese, nur das dort Glucose und Sauerstoff erzeugt wird, während wir daraus Strom generieren.
Dies löst dann den Effekt aus, dass die Elektronen aus ihrem Ruhezustand herausgelöst werden und sich frei bewegen können. Der Prozess, bei dem die frei beweglichen Elektronen einen elektrischen Strom erzeugen, wird als photoelektrischer Effekt bezeichnet und ein recht komplexer Vorgang. Wenn die Elektronen durch das Sonnenlicht angeregt werden, entsteht ein elektrischer Strom, der als Gleichstrom bezeichnet wird. Dieser fließt dann durch die elektrischen Leiter in der Solarzelle und kann für verschiedene Anwendungen genutzt werden.
Integration in das Stromnetz
Ein wichtiger Bestandteil jeder Solarzelle ist der P-N-Übergang, der die Grundlage für die Erzeugung von elektrischem Strom bildet. Dieser Übergang ermöglicht es, dass die durch das Sonnenlicht erzeugten Elektronen in nur eine Richtung wandern und so einen elektrischen Strom erzeugen. Der erzeugte Gleichstrom muss allerdings fast immer in We3chselmstrom umgewandelt werden, um ihn in unser Hauptstromnetz einspeisen zu können oder um ihn für den Betrieb von elektrischen Geräten zu nutzen. Dies geschieht im Normalfall mithilfe eines Frequenzumrichters von Qualitätsmarken wie RS. Solarenergieanlagen können in verschiedenen Größten und Formen auftreten und sind, da sie eine immer wichtigere Rolle im globalen Energiesektor spielen und so immer weitläufiger zu erwerben sind. Sie sind daher auch in Privathaushalten mittlerweile weit vertreten.
Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung von Solartechnologien und die Verbesserung der Effizienz von ihren Anlagen spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung und Herausforderung unseres Klimawandels. Und trotzdem gibt es auch weiterhin Herausforderungen zu bewältigen. Dazu gehört die weitere Senkung der Herstellungskosten für Solarzellen, die Entwicklung effizienterer Speichertechnologien und die Verbesserung der Integration in bereits bestehende Stromnetze. Innovationen wie organische Solarzellen, Konzentratorsysteme und intelligente Netztechnologien zeigen jedoch vielversprechende Ansätze, um diese Herausforderungen anzugehen und die Nutzung von erneuerbarer Sonnenenergie noch weiter voranzutreiben.
