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Von der Entdeckung des photovoltaischen Effektes bis zur modernen Erzeugung von Strom durch eine photovoltaische Anlage im Garten, auf dem Feld oder auf dem Dach war es ein langer Weg. Einstein entdeckte das physikalische Phänomen zu Anfang der 20. Jahrhunderts und wurde 1921 dafür sogar mit dem Nobelpreis geehrt.



Private photovoltaische Anlagen: Geschichte und WirkungsweiseEs bedurfte aber noch einiger anderer Erfindungen, bis es in den 1950er Jahren möglich war, die ersten photovoltaischen Zellen zu bauen. Aber auch dieser Entwicklungsstand reichte noch nicht aus, um eine funktionierende photovoltaische Anlage zu bauen, die einigermaßen wirtschaftlich und zuverlässig Strom liefert. Die photovoltaischen Zellen waren damals nämlich noch sehr teuer und wurden deshalb eher als Lichtsensoren, als zur Erzeugung von ansonsten nutzbarem Strom eingesetzt. Das änderte sich zwar mit der damals stark einsetzenden Raumfahrt ein wenig, als die Photovoltaik die Stromversorgung von Satelliten und Raumfahrzeugen sicherstellten. Aber auch zu dieser Zeit lagen die Anwendungen der Photovoltaik gemessen an der Bedeutung anderer Technologien zur Erzeugung von elektrischem Strom im Bereich von Größenordnungen noch im Labormaßstab. Erst als sich nach den ersten Ölkrisen und Ölschocks die Energiepreise weltweit verteuerten, wurden auch alternative Verfahren zur Energieherstellung stärker in Betracht gezogen.

Der photovoltaische Effekt ist einfach zu verstehen. Licht, das in Silizium dringt, erzeugt im Silizium Wärme. Diese Wärmestrahlung setzt im Silizium positive und negative Ladungen frei, die man zur Gewinnung von elektrischem Strom von Silizium so zusagen abzapfen kann. Zur Erzeugung von elektrischem Strom mit nennenswerter Leistung zum Beispiel für den Gebrauch im Haushalt müssen viele Siliziumzellen zu Modulen zusammengeschaltet werden. Die Solarmodule werden dann in großen Tafeln aufgestellt und optimal zu Sonne hin ausgerichtet. Der dann so erzeugte Strom ist jedoch immer noch nicht im Haushalt verwendbar, bzw. kann auch noch nicht ins allgemeine Stromnetz eingespeist bzw. verkauft werden. Die Solarzellen erzeugen nämlich Gleichstrom, der für eine weitere Verwendung erst in den allgemein üblichen Wechselstrom ungewandelt werden muss. Dazu besitzt eine photovoltaische Anlage einen Wechselrichter, der den Gleichstrom in 230 Volt Wechselstrom mit 50 Hz umwandelt. Speichertechnik ist zwar schon vorhandenen, steht aber noch ziemlich am Anfang ihrer technischen Entwicklung für die Haustechnik. Die zur Zeit verfügbaren Speicher arbeiten nach drei Grundprinzipien, die sogar noch länger bekannt sind, als der photoelektrische Effekt. Es gibt die konventionellen Akkumulatoren, die wie ihre kleineren Vorbilder im Auto oder im Laptop funktionieren. Ganz neu sind haustechnisch einsetzbare chemische Speicher. Kurz vor einer breiteren Einführung steht die Energiespeicherung durch Elektrolyse, Wasserstoffgewinnung und -speicherung.

Zur heutigen stark verbesserten Wirtschaftlichkeit einer photovoltaischen Anlage für den privaten Anwender trugen drei Entwicklungen bei. Erstens setzten sich die bereits erwähnten Steigerungen bei den Preisen für die fossilen Energieträger Öl und Gas fort und alle Prognosen deuten auf eine langfristige Fortsetzung des Aufwärtstrends hin. Zweitens sanken die Preise für photovoltaische Anlagen, weil sie plötzlich in großen Mengen für einen Massenmarkt hergestellt werden konnten. Drittens verbesserte in Deutschland die Förderung durch Subventionen, Zuschüsse zu Investitionen und für den Erzeuger preislich attraktive Abnahmegarantien für photovoltaisch erzeugten Strom die Wirtschaftlichkeit politisch gewollt auf künstliche Art und Weise. So ist in Deutschland eine Kapazität zur photovoltaischen Stromerzeugung entstanden, die mittlerweile der Leistung mehrerer konventioneller, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerken entspricht.

Bild © Phototom – Fotolia.com




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