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Ein Hochschulteam der TU Darmstadt hat 2007 mit einem „Solarhaus der Zukunft“ den internationalen Bauwettbewerb „Solardecathlon“ des US- Energieministeriums gewonnen. Der komplette Energiebedarf der Bewohner inkl. Mobilität wird aus Sonnenenergie gedeckt. Photovoltaik arbeitet hier im Verbund mit weiteren innovativen Energietechnologien.
© Team Solar Decathlon c/o TU Darmstadt
Wie in Solarzellen aus Sonnenlicht Elektrizität entsteht
basisEnergie Nr. 03

Ein Hochschulteam der TU Darmstadt hat 2007 mit einem „Solarhaus der Zukunft“ den internationalen Bauwettbewerb „Solardecathlon“ des US- Energieministeriums gewonnen. Der komplette Energiebedarf der Bewohner inkl. Mobilität wird aus Sonnenenergie gedeckt. Photovoltaik arbeitet hier im Verbund mit weiteren innovativen Energietechnologien.
© Team Solar Decathlon c/o TU Darmstadt

Ein Hochschulteam der TU Darmstadt hat 2007 mit einem „Solarhaus der Zukunft“ den internationalen Bauwettbewerb „Solardecathlon“ des US- Energieministeriums gewonnen. Der komplette Energiebedarf der Bewohner inkl. Mobilität wird aus Sonnenenergie gedeckt. Photovoltaik arbeitet hier im Verbund mit weiteren innovativen Energietechnologien.
© Team Solar Decathlon c/o TU Darmstadt
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Photovoltaik

Auf Dächern, an Fassaden und als Sonnenschutz von Wohn- und Bürohäusern sind Photovoltaikanlagen heute fast schon ein alltäglicher Anblick. Die Anlagen gewinnen nicht nur Solarstrom, sondern dienen auch der architektonischen Gestaltung. Photovoltaik ist eine der Schlüsseltechnologien für eine klimaverträglichere Stromversorgung.

In gespeicherter und umgewandelter Form kommt Sonnenenergie auf der Erde vielfältig vor: z. B. als Kohle, Erdöl und Erdgas, als Biomasse wie Holz oder Raps, ebenso als Windenergie. Lediglich die Geothermie, die Meeresenergie und die Kernenergie sind nicht- solare Energiequellen. “Direkt” lässt sich Sonnenenergie einerseits zur Wärmeversorgung nutzen: Entweder sammeln Solarkollektoren die Wärme „aktiv“ auf dem Dach ein und stellen sie der häuslichen Wärmeversorgung zur Verfügung oder große südorientierte Glasflächen ernten „passiv“ solare Wärme für eine komfortable Raumtemperatur. Andererseits lässt sich mit Sonnenenergie auch Strom erzeugen, der ins allgemeine Stromnetz eingespeist wird. Diese Anlagen nennt man Photovoltaikanlagen.

Bei der Photovoltaik (PV) wird in Solarzellen – dies sind spezielle Halbleiterbauelemente – Sonnenlicht (Photonen) direkt in elektrische Energie umgewandelt. Physikalisch zugrunde liegt der photovoltaische Effekt: Photonen mit geeigneter Energie können in Halbleitern (z. B. Silizium) Elektronen aus dem Atomverband lösen und damit einen Stromfluss bewirken. Um höhere Leistungen zu erzielen, werden Solarzellen zu Modulen zusammengeschaltet. Die Wechselwirkung zwischen Licht und Elektronen wurde bereits Anfang des 19. Jahrhunderts beobachtet, jedoch erst 1905 von Albert Einstein theoretisch verstanden, indem er die Quantennatur des Lichts berücksichtigte. Bereits 1883 stellte der amerikanische Erfinder Charles Fritts eine Selen- Photozelle mit einem Wirkungsgrad von 1 bis 2% her. 1954 entwickelte ein Forscherteam in den Bell Telephone Laboratories eine Zelle auf der Basis des nahezu unerschöpflichen Elements Silizium. Diese Entdeckung war der Beginn der Photovoltaik.

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Der Bedarf der Raumfahrt nach leichten, langlebigen und autarken Stromquellen hat ab den 1960er Jahren die technologische Entwicklung der solaren Stromerzeugung dann sehr beschleunigt. Fortschritte in der Halbleitertechnologie sowie ein wachsender Markt für PV- Anwendungen reduzierten kontinuierlich die Kosten für Solarzellen, sodass diese seit den 1980er Jahren auch für zahlreiche Anwendungen auf der Erde attraktiv wurden.

Zum rapiden Ausbau der Photovoltaik in Deutschland haben die kontinuierliche öffentliche Forschungsförderung und die wirtschaftlich verlässlichen Einspeisetarife für Strom aus erneuerbaren Energien beigetragen. Ende 2006 sind in Deutschland ca. 300.000 PV- Anlagen installiert, etwa 35.000 Menschen arbeiten in der PV- Branche und die Exportquote liegt bei 34%. Prognosen bis zum Jahr 2020 trauen dem PV- Weltmarkt ein jährliches Wachstum von 20 – 30% zu. Die deutschen PV- Hersteller planen daher, in den kommenden Jahren ihre heimischen Produktionskapazitäten zu vervielfachen.

 

 

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