Wie funktioniert Solarenergie?

Solarenergie funktioniert, indem sie Sonnenenergie in Strom umwandelt. Es gibt zwei Formen von Sonnenenergie, die wir nutzen können: Strom und Wärme. Beide werden durch den Einsatz von Solarmodulen erzeugt, die von Wohnhausdächern bis hin zu „Solarfarmen“ reichen, die sich über mehrere Hektar Land erstrecken.

Ist Solarenergie eine saubere Energiequelle?

Ja, Solarenergie ist eine erneuerbare und unendliche Energiequelle, die keine schädlichen Treibhausgasemissionen – solange die Sonne scheint, wird Energie freigesetzt.

Der CO2-Fußabdruck von Solarmodulen ist bereits recht gering, da sie über 25 Jahre halten, ohne an Effizienz einzubüßen. Und da die in den Modulen verwendeten Materialien zunehmend recycelt werden, wird der CO2-Fußabdruck weiter sinken.
 

Wann wurde die Solarenergie entdeckt?

Sonnenenergie wurde bereits im 7. Jahrhundert v. Chr. von Menschen genutzt, als sie Sonnenlicht nutzten, um Feuer zu entzünden, indem sie die Sonnenstrahlen auf glänzende Gegenstände reflektierten. Später, im 3. Jahrhundert v. Chr., nutzten die Griechen und Römer die Sonnenenergie mit Spiegeln, um Fackeln für religiöse Zeremonien anzuzünden.

1839 entdeckte der gerade einmal 19-jährige französische Physiker Edmond Becquerel den Photovoltaikeffekt (PV-Effekt), als er mit einer Zelle aus Metallelektroden in einer leitenden Lösung experimentierte. Er stellte fest, dass die Zelle mehr Strom produzierte, wenn sie Licht ausgesetzt wurde – es war eine Photovoltaikzelle.

Die Photovoltaik-Technologie entstand im Jahr 1954, als Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson in den Bell Labs die Silizium-PV-Zelle entwickelten – die erste Solarzelle, die in der Lage war, ausreichend Sonnenenergie aufzunehmen und in Strom umzuwandeln, um damit alltägliche elektrische Geräte zu betreiben.

Heutzutage werden Satelliten, also Raumfahrzeuge in der Erdumlaufbahn, mit Solarenergie betrieben.

Wie genau entsteht Strom aus Sonnenenergie?

Sonnenkollektoren bestehen normalerweise aus Silizium und sind in einem Metallrahmen mit Glasgehäuse eingebaut. Wenn Photonen oder Lichtteilchen auf die dünne Siliziumschicht auf der Oberseite eines Solarpanels treffen, schlagen sie Elektronen aus den Siliziumatomen.

Diese PV-Ladung erzeugt einen elektrischen Strom (genauer: Gleichstrom oder DC), der von der Verkabelung in den Solarmodulen aufgenommen wird. Dieser Gleichstrom wird dann von einem Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt. AC ist die Art von elektrischem Strom, die verwendet wird, wenn Sie Geräte an normale Wandsteckdosen anschließen.

 

Was ist der Unterschied zwischen Solar-PV-Module und Solarthermie-Module?

Solar-PV-Module erzeugen, wie oben beschrieben, Strom, während Solarthermie-Module Wärme erzeugen. Während die Energiequelle dieselbe ist – die Sonne – ist die Technologie in jedem System unterschiedlich.

Solar-PV basiert auf dem Photovoltaikeffekt, bei dem ein Photon (die Grundeinheit des Lichts) auf eine Halbleiteroberfläche wie Silizium trifft und die Freisetzung eines Elektrons erzeugt. Solarthermie ist weniger ausgefeilt und ist einfach die direkte Erwärmung von Wasser (oder anderen Flüssigkeiten) durch Sonnenlicht. Für den Hausgebrauch werden Solarthermie-Paneele auch auf einem der Sonne zugewandten Dach installiert, um in einem Warmwasserspeicher gespeichertes Wasser zu erhitzen und so Warmwasser und Heizung bereitzustellen. In größerem Maßstab kann Solarthermie auch in Kraftwerken eingesetzt werden.

Was sind Solarparks?

Solarfarmen, auch Solarparks oder Solarfelder genannt, sind große Landflächen mit miteinander verbundenen Solarmodulen, die über mehrere Hektar verteilt sind, um gleichzeitig große Mengen an Solarenergie zu gewinnen. Solarfarmen sind für die großflächige Erzeugung von Solarenergie konzipiert, die direkt ins Netz eingespeist wird, im Gegensatz zu einzelnen Solarmodulen, die normalerweise ein einzelnes Haus oder Gebäude mit Strom versorgen.
 

Kann an einem bewölkten Tag Solarstrom erzeugt werden?

Ja, das ist möglich. Solarenergie erfordert lediglich ein gewisses Maß an Tageslicht, um die Sonnenenergie zu nutzen. Allerdings variiert die Rate, mit der Solarmodule Strom erzeugen, je nach der Menge des direkten Sonnenlichts und der Qualität, Größe, Anzahl und Position der verwendeten Module.

Wer sind die größten Solarstromproduzenten weltweit?

China ist der größte Produzent von Solarbetriebene Stromerzeugung der Welt und produzierte im Jahr 2020 261.659 GWh. An zweiter Stelle stehen die USA mit einer Produktion von 119.329 GWh im selben Jahr, gefolgt von Japan, Indien und Deutschland.