Was ist Solarenergie? Wie funktioniert Solarenergie?

Was ist Solarenergie?

Solarenergie ist das Licht und die Wärme der Sonne, die entweder in ihrer reinen Form genutzt oder in nutzbare Wärme oder Strom umgewandelt werden kann. Die Solarenergie wird mit verschiedenen Technologien genutzt, darunter Photovoltaik und Solarthermie.

Wie funktioniert Solarenergie?

Bei der Solarenergie handelt es sich um einen spannenden Prozess, bei dem Sonnenlicht eingefangen und dann in nutzbaren Strom oder Wärme umgewandelt wird.

Im häuslichen Bereich gibt es drei Arten von Solarenergiesystemen, die Strom aus der Sonne erzeugen. Das sind netzunabhängige, netzgekoppelte und hybride Solarsysteme.

Nutzung der Solarenergie

Aktive Solarenergie

Aktive Solarsysteme beziehen sich auf Anlagen, die zusätzliche elektrische Komponenten enthalten. Es gibt vier Kategorien solcher Systeme: solare Raumheizung, Warmwasserbereitung, Photovoltaikzellen und konzentrierte Solarenergie. Die häufigsten Verwendungszwecke von aktiver Solarenergie sind:

  • Innen- und Außenbeleuchtung
  • Betrieb von Geräten wie Fernsehern, Gefriertruhen und Waschmaschinen.
  • Wasser pumpen
  • Raumheizung
  • Raumkühlung
  • Warmwasserbereitung
  • Antrieb von Transportsystemen wie z.B. Elektroautos

Passive Solarenergie

Bei der passiven Solarenergie nutzt das System keine externen mechanischen oder elektrischen Geräte, wie es bei aktiven Solarsystemen der Fall ist. Stattdessen hängt sie von der äußeren und inneren Gestaltung eines Hauses oder Gebäudes ab. Die Konstruktionen schirmen einen bestimmten Raum entweder vor der Sonne ab oder belichten ihn. Zu den Anwendungen des passiven Sonnenschutzes gehören:

  • Tageslichtnutzung
  • Raumkühlung
  • Raumheizung

Arten von Solarmodulsystemen

Netzunabhängig

Bei einem netzunabhängigen System ist die installierte Anlage unabhängig von anderen Energiequellen. Das bedeutet, dass eine solche Anlage Strom aus der Sonne erzeugt, der dann bei der Produktion genutzt oder für eine spätere Verwendung gespeichert wird. Der erzeugte Strom wird innerhalb des Hauses oder der Geschäftsräume verbraucht. Wenn du dich auf ein netzunabhängiges System verlässt, bleibst du ohne Strom, wenn die gespeicherte Energie zur Neige geht und das System keinen weiteren Strom erzeugen kann.

Netzgekoppelt

Bei einer netzgekoppelten Anlage ist die Solarstromanlage an das Stromnetz angeschlossen. So können die Hausbesitzer/innen ihre eigene Energie erzeugen und bei Bedarf auch Strom aus dem Netz beziehen. Die netzgekoppelte Anlage hat gegenüber der netzunabhängigen Anlage den Vorteil, dass der Eigentümer auf das Stromnetz umschalten kann, wenn die Solaranlage nicht genug Strom erzeugt. Außerdem kann er in den Stunden, in denen die Solaranlage zu viel Strom produziert, Energie an Energieversorgungsunternehmen verkaufen.

Hybrid

Ein hybrides Solarsystem kombiniert einige Elemente von netzunabhängigen und netzgekoppelten Systemen. Genau wie bei einer netzunabhängigen Anlage kann man sich auch bei einer Hybridanlage ganz auf die Solarenergie verlassen. Der Grund dafür ist, dass ein Hybridsystem über eine Batteriebank verfügt, die den Strom für den späteren Gebrauch speichern kann.

Ein Hybridsystem ermöglicht es dem Besitzer aber auch, entweder auf das Stromnetz umzuschalten oder überschüssige Energie aus der Sonne an Energieversorger zu verkaufen. Diese Eigenschaften machen Hybrid-Solarsysteme zu den bevorzugten Systemen gegenüber netzunabhängigen und netzgekoppelten Systemen.

Was ist Solarenergie? Wie funktioniert Solarenergie?

Komponenten von Solarstromanlagen

Der gesamte Prozess des Einfangens von Sonnenlicht und dessen Nutzung zur Stromerzeugung erfordert die Kombination verschiedener Teile in einer Solarstromanlage.

Je nach Aufbau der Solaranlage können die Komponenten Solarmodule, Laderegler, Batteriebank, Wechselrichter und Netzzähler umfassen. Sie werden mit elektrischen Kabeln verbunden. Die Größe des Stromkabels variiert jedoch je nach den Komponenten, die miteinander verbunden werden.

Alle Komponenten sind wichtig. Jede von ihnen trägt dazu bei, dass die Energie der Sonne in nutzbaren Strom umgewandelt wird, der dein Haus oder dein Unternehmen mit Strom versorgt. Um die Bedeutung der Komponenten von Solaranlagen und ihre Funktionsweise besser zu verstehen, wollen wir sie im Folgenden einzeln betrachten.

Solarmodule

Solarmodule sind das Herzstück jeder Solarstromanlage. Sie sind daher in netzunabhängigen, netzgekoppelten und hybriden Systemen zu finden.

Solarmodule sind wichtig, weil sie die Sonnenstrahlen einfangen und dann zur Stromerzeugung nutzen. Ermöglicht wird dieser Prozess durch die Solarzellen im Modul und den photovoltaischen Effekt.

Wenn die Sonnenenergie in Form von Protonen auf die Oberfläche eines Moduls trifft, werden sie von den Solarzellen absorbiert, aus denen das Modul besteht. Die Photonen lösen dann Elektronen aus den Atomen, aus denen diese Zellen bestehen. Die freien Teilchen können sich dann durch die Zellen bewegen, ein Prozess, der zur Erzeugung von Gleichstrom führt. Die von jeder einzelnen Zelle erzeugte Leistung ist normalerweise gering. Deshalb werden die vielen Solarzellen in einem Modul in Reihe geschaltet, um den erzeugten Strom zu summieren.

Die Menge an Strom, die ein einzelnes Modul in einer bestimmten Zeit erzeugen kann, hängt von seiner elektrischen Leistung ab. Du kannst die erzeugte Strommenge jedoch noch erhöhen, indem du mehr Solarmodule installierst, die zu einer Solaranlage verbunden werden. Je höher die Anzahl der Module in einem Solarsystem ist, desto mehr Strom wird in kurzer Zeit erzeugt.

Je nach Beschaffenheit des Standorts können die Solarmodule auf dem Dach, an der Wand, auf Masten oder auf dem Boden montiert werden, wo sie mit Ständern versehen werden müssen. Die einzige Voraussetzung ist, dass die Module in Richtung Sonne ausgerichtet sind. Alternativ können sie mit Nachführsystemen ausgestattet werden, mit denen sie der Richtung der Sonne folgen können. Die Positionierung stellt sicher, dass die Module die meiste Zeit des Tages die Energie der Sonne einfangen.

Batteriebank

Batteriespeicher sind in netzunabhängigen und hybriden Solarsystemen für Haushalte vorhanden. Aber warum sind Akkumulatoren so wichtig? Sie sind wichtig, weil es bei der Erzeugung von Solarenergie Einschränkungen gibt.

Solarmodule können nur tagsüber Strom erzeugen. Daher kann es in Häusern oder Unternehmen, die auf Solarenergie angewiesen sind, nachts zu einem Strommangel kommen, da die Solaranlage in dieser Zeit nicht aktiv ist. Dann muss der Strom, der tagsüber von den Solarmodulen erzeugt wird, gespeichert werden, um ihn in der Nacht oder an Tagen, an denen nicht genügend Sonnenlicht vorhanden ist, nutzen zu können.

Aus diesem Grund sind Batteriespeicher für diejenigen, die sich vollständig auf Solarenergie verlassen, unerlässlich. Batterien sorgen dafür, dass der von den Solarmodulen tagsüber erzeugte Strom für die spätere Nutzung gespeichert wird. So können Solaranlagen auch nachts und an Tagen mit ungünstigen Wetterbedingungen Strom liefern.

Laderegler

Laderegler sind in einer Solaranlage für Wohngebäude mit einer Batteriebank vorhanden. Daher findest du diese Komponente nur in netzunabhängigen und hybriden Solarstromsystemen. Je nach Art des Geräts erfüllt ein Laderegler in einer Solarstromanlage verschiedene Aufgaben.

Die wichtigste Aufgabe eines Ladereglers ist es, die Spannung oder den Strom zu regeln, der von den Solarmodulen zur Batteriebank fließt. Er ist also für die Überwachung des Ladevorgangs der Batterien verantwortlich. Dieser Prozess ist wichtig, denn er schützt vor einer Überladung, die die Zellen leicht beschädigen und damit die Leistung des gesamten Systems beeinträchtigen kann.

Laderegler spielen auch eine wichtige Rolle beim Blockieren von Rückstrom. In der Nacht erzeugen die Module keinen Strom. Daher besteht die Gefahr, dass der Strom von der Batterie zu den Modulen zurückfließt. Dieser Vorgang kann zum Verlust von gespeicherter Energie führen und sogar Schäden an den Solarmodulen verursachen. Laderegler sorgen dafür, dass das nicht passiert, denn sie sind so konstruiert, dass der Strom nur in eine Richtung fließen kann.

Es ist erwähnenswert, dass die Paneele auch Rückstrom blockieren können. Die Laderegler sorgen jedoch dafür, dass sie dies nie tun müssen, indem sie einen zusätzlichen Schutz bieten.

Laderegler haben auch DC-Ausgangsklemmen, an die du Geräte anschließen kannst, während du die Batterien lädst. Die Klemmen liefern Gleichstrom, was bedeutet, dass sie nur Gleichstromgeräte oder -maschinen wie Gleichstromleuchten mit Strom versorgen können.

Wechselrichter

Ein Wechselrichter ist eine wichtige Komponente in jeder modernen Solarstromanlage. Falls du dich immer noch fragst, warum das so ist, hier ist der Grund.

Solarmodule erzeugen Gleichstrom. Diese Art von Strom kann von den meisten Geräten, die heute auf dem Markt sind, nicht direkt genutzt werden. Deshalb muss der erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden, die am häufigsten genutzte Form von Strom.

Ein Wechselrichter ist das einzige Gerät, das Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln kann, was ihn zu einem unverzichtbaren Bestandteil jeder Solarstromanlage macht. Im Gegensatz zu Ladereglern und Batterien sind Wechselrichter daher in netzunabhängigen, netzgekoppelten und hybriden Systemen zu finden.

Aber wie funktionieren Wechselrichter in jedem der drei Solarsysteme?

In einem netzunabhängigen System wandelt ein Wechselrichter den in der Batteriebank gespeicherten Gleichstrom in Wechselstrom um. Der Strom wird dann im Haus oder in den Geschäftsräumen genauso genutzt wie das Stromnetz.

In einem netzgekoppelten System ohne Batteriepufferung wandelt ein Wechselrichter den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom direkt in Wechselstrom um. Das bedeutet, dass der Gleichstrom nicht erst gespeichert wird, bevor er umgewandelt wird, wie es bei netzunabhängigen Systemen der Fall ist. Der Wechselstrom wird dann im Haus oder im Unternehmen genutzt, während der Überschuss in das Stromnetz eingespeist wird.

In einem hybriden Solarsystem wandeln installierte Wechselrichter den Gleichstrom aus der Batteriebank in Wechselstrom um. Ähnlich wie bei einer netzgekoppelten Anlage wird der Strom aus dem Wechselrichter nicht nur im Haus verbraucht, sondern kann auch an Energieversorgungsunternehmen verkauft werden.

Netzzähler

Ein Netzzähler ist eine Komponente in einer Solarstromanlage, die die vom Kunden aus dem Netz verbrauchte Energiemenge mit der ins Netz eingespeisten Energiemenge vergleicht.

Wie bereits erwähnt, können Solarstromanlagen für Privathaushalte manchmal mehr Strom erzeugen als benötigt wird. In solchen Fällen gibt es in Ländern wie den Vereinigten Staaten eine Energiepolitik, die es dem Eigentümer erlaubt, die überschüssige Energie an Energieversorger zu verkaufen, indem er sie ins Netz einspeist.

Wenn du dich als Hausbesitzer dafür entscheidest, den überschüssigen Strom zu verkaufen, brauchst du ein Gerät, mit dem du die Menge an Energie, die du ins Netz eingespeist hast, messen und anzeigen kannst. In diesem Fall kommt das Net Metering ins Spiel. Es misst die Menge an Energie, die in das Netz eingespeist wird, und die Menge, die ein Haus oder ein Unternehmen in den Stunden, in denen die Solaranlage nicht genug produziert, aus dem Netz bezieht. So kann der Zähler manchmal vorwärts oder rückwärts laufen.

Es ist zu beachten, dass das Net Metering nur für netzgekoppelte und hybride Solarsysteme gilt. Der Hauptgrund dafür ist, dass dies die einzigen Solarsysteme sind, die an das Stromnetz angeschlossen sind.

Vorteile der Solarenergie

Sie senkt die Energierechnungen

Solarenergie hilft, die Energierechnung zu senken, indem sie die Abhängigkeit vom teuren Strom aus dem Netz vermeidet oder minimiert.

Auch Personen, die keine Solaranlage besitzen, sondern mit Strom aus Solaranlagen versorgt werden, profitieren von geringeren Energiekosten. Wie das?

Die Produktionskosten sind in der Regel geringer als bei der Nutzung traditioneller Energiequellen. Daher sinkt auch der Preis pro gelieferter Stromeinheit.

Solarenergie ist erneuerbar

Solarenergie wird aus einer kostenlosen und unerschöpflichen Quelle gewonnen, nämlich der Sonne. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen kann die Solarenergie also nicht erschöpft werden, sondern wird auch zukünftigen Generationen noch Strom liefern.

Solarenergie wird an jedem Ort erzeugt

Im Gegensatz zu anderen Energiearten kann Solarenergie an jedem geografischen Ort erzeugt werden. Der Grund dafür ist, dass die Sonne überall auf der Welt scheint. Dadurch ist es möglich, die Solarenergie von fast überall aus zu nutzen.

Die Möglichkeit, Solarenergie von jedem Ort aus zu erzeugen, kommt denjenigen zugute, die in ländlichen und abgelegenen Gebieten und weit weg vom Stromnetz leben. Warum? Sie können netzunabhängige Solarsysteme installieren, die sie mit dem benötigten Strom versorgen.

Solarenergie schafft Arbeitsplätze

Solarenergie kommt der Gemeinschaft zugute, indem sie Beschäftigungsmöglichkeiten schafft. Sie steigert die Nachfrage nach Solarprodukten, was wiederum zur Gründung neuer Unternehmen und zum Wachstum bestehender Unternehmen führt.

Außerdem steigt der Bedarf an Solartechnikern, die für die Planung und Installation von Solaranlagen zuständig sind.

All dies trägt dazu bei, dass mehr Arbeitsplätze geschaffen werden, was sich positiv auf die Gemeinden auswirkt. So kann es zum Beispiel zu einem höheren Lebensstandard und Wirtschaftswachstum führen.

Sie schadet der Umwelt nicht

Einer der Hauptvorteile der Solarenergie ist, dass sie eine erneuerbare Ressource ist. Im Gegensatz zu traditionellen Energiequellen wie Kohle schadet sie der Umwelt nicht, indem sie giftige Stoffe in die Umgebung abgibt. Sie ist daher eine der Energien, deren verstärkte Nutzung zu einer nachhaltigen Zukunft beiträgt.

Solarenergie hat niedrige Betriebs- und Wartungskosten

Solarenergie ist eine rentable langfristige Investition, da die Wartungskosten für die Anlagen gering sind.Viele der Komponenten, aus denen die Anlagen bestehen, sind langlebig, einige wie die Solarmodule haben sogar eine Garantie von 20 Jahren. Sobald eine Solaranlage installiert ist, sind die Betriebs- und Wartungskosten in der Regel gering, was sie zu einer rentablen Langzeitinvestition macht.

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Sportbegeisterter Familienvater. Bevor wir dieses Portal ins Leben gerufen haben, war Ich selbst 7 Jahe lang als Solarinstallateur tätig. Ich glaube fest an das Potenzial von Photovoltaikanlagen und hoffe dich in meinen Beiträgen ebenfalls dafür zu begeistern!

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