Strom von der Sonne - geerntet in Hamburgs Süden

Zunächst ein paar kleine Grundlagen zur Photovoltaik

Was sich zunächst recht kompliziert anhört, ist im Grunde ein einfaches Prinzip. Der Begriff Photovoltaik setzt sich aus den Worten Photo (Licht) und Volta (Spannung) zusammen,  benannt nach einem italienischen Physiker.

Vereinfacht ausgedrückt ist die Photovoltaik die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrischen Strom. Zur Hilfe nimmt man sich die Eigenschaft einiger Materialien, bei eintreffenden Licht Elektronen freizusetzten. Eines der geeigneten Materialien ist Silizium, das Hauptbestandteil der Zellen in den Modulen ist. Entdeckt wurde dieser Effekt erstmalig 1839 von Alexandre Edmond Becquriel, dessen Entdeckung jedoch noch zu keiner praktischen Anwedung führte. Neben vielen anderen Forschern lieferte 1907 Albert Einstein eine theoretische Erklärung für diesen Effekt, für den er 1921 den Nobelpreis erhielt (nicht für die Relativitätstheorie, wie man häufig irrtümlich vermutet).

Das Kernstück einer jeden PV-Anlage sind die Solarmodule.

Gegenwärtig gibt es drei grundlegende Technologien für Solarmodule (nicht zu verwechseln mit Solarkollektoren für Warmwasserbereitung/Solarthermie).

Es handelt sich dabei um monokristaline Module, polykristaline Module und Dünschichtmodule.

Monokristaline Module zeichnen sich durch einen hohen Ausnutzungsgrad aus (Prozenzsatz der den in elektrischen Strom umgewandelte Anteil der einfallenden Strahlungsenergie angibt). Die einzelnen Zellen für das Modul werden aus einem aufwendig gezogenen Siliziumblock gesägt, der eine einheitlich , antrazitfarbene Struktur besitzt.

Polykristaline Module unterscheinden sich nur wenig technisch von den monokiristlinen Modulen. Die Zellen für die Module werden aus einem Siliziumblock geschnitten, dessen kristalline Struktur stark gebrochen ist und bläulich schimmert. Der Ausnutzungsgrad ist etwas geringer als bei Mono´s.

Bei den Dünnschichtmodulen wird hingegen die Siliziumschicht hauchdünn auf das Trägerglass aufgetragen. Der Ausunutzungsrad ist zwar geringer als bei kristallinen Modulen, jedoch ist der Materialeinsatz insbesondere an Silizium wesentlich niedriger, was sich insbesondere auf den sog. Wattpeakpreis auswirkt. Dünnschichtmodule weisen noch eine Besonderheit auf, die sie besonders geeignet für nicht optimale Dachausrichtungen in stralungstechnisch etwas benachteiligten Regionen erscheinen läßt. Sie produzieren schon einen Strom bei nicht optimalen, direkten Einstrahlungswinkel auf das Modul. Auch bei diffusem Licht springt das Modul an, wo bei gleichen Bedingungen kristalline Module noch "schlummern".

Da ich selbst in Ost-West Dach aufweise und zudem in Hamburg nicht gerade von einer hohen Globalstralung profitiere, fiel meine Wahl des Modultyps leicht. Ich setze 95 Watt Dünnschichtmodul von SHARP mit der Modulbezeichnung NA-F095B5 ein, deren  Ausnutzungsgrad bei 9 % liegt. Weitere Details zur Anlage sind auf der Seite "die PV-Anlage" zu finden.

Je nach Moduleigenschaften können die Module in einer bestimmten Menge zusammengeschaltet werden und ergeben den Generator. Meist üblich ist der Einsatz von netzgebunden PV-Anlagen. D.h., der vom Generator erzeugte und vom Wechselrichter in Wechselstrom gewandelte Strom wird komplett in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Hier gibt es noch die Variante des Eigenverbrauchs, wobei der selbst verbrauchte Strom zu anderen Konditionen vergütet wird. Um dies optimal auszunutzen ist jedoch ein genaues Monitoring und Verlagerung das Stromverbrauchs auf die Tageszeit, in der der eigene Generator den Strom erzeugt nötig.

Eine weitere Möglichkeit ist die Insellösung. Hierbei wird die komplett erzeugte Energie in Akkus zwischengespeichert und kann dann zu Nachtzeiten abgerufen werden. Insellösung deswegen, weil bei dieser Anlagenform kein Netzanschluß an das öffentliche Stromnetz erforderlich ist.