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.

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.

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

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 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.

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 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.

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.

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.

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.

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 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.

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.