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Foto: Irma Flesch

Photovoltaik oder: Energie vom Himmel

15. März 2011

Strom aus Sonnenstrahlen

Steigende Energiepreise und zunehmender Rohstoffmangel drängen zur Suche nach alternativen Energien, die nachhaltig, umweltfreundlich, verlässlich sind. Ein attraktiver Lieferant ist die Sonne. Die Gewinnung von Strom und Wärme aus ihrer Kraft hilft, den weltweiten Vorrat an fossilen Energieträgern wie Erdgas, Stein- und Holzkohle sowie Erdöl zu schonen. Und: Energieerzeugung aus Sonnenlicht schadet der Umwelt nicht. Von den zahlreichen Techniken, Sonnenstrahlen in Energie umzuwandeln, ist eine die Photovoltaik.

Mit dieser Technik wird mit Hilfe von Solarzellen Strom erzeugt: Die Sonnenstrahlen, die auf die Zellen fallen, werden direkt von Licht in elektrische Energie umgewandelt. Das geschieht aufgrund der Beschaffenheit der Solarzellen. Trifft Licht auf sie, entsteht in ihrem Inneren – zwischen Ober- und Unterseite – elektrische Gleichspannung, ähnlich wie bei einer Batterie. Mehrere Solarzellen zusammen heißen Module, von denen wiederum mehrere gemeinsam einen Solargenerator bilden. Die bisher am häufigsten genutzten Standorte für solche Generatoren sind Gebäudedächer und -fassaden. Ein sogenannter Wechselrichter wandelt die aus den Sonnenstrahlen gewonnene Gleichspannung in 230-Volt-Wechselspannung um – anschließend kann der so erzeugte Strom direkt genutzt oder gespeichert werden.

Photovoltaik-Anlagen variieren in Beschaffenheit und Nutzungsvariante und haben einen unterschiedlichen Wirkungsgrad: Damit ist die Leistung gemeint, welche die komplette Anlage bei ihrer Stromgewinnung aufweist. Die ist, verglichen mit der Leistung einzelner Solarzellen, geringer. Grund: Bei einer Anlage entstehen wegen der jeweiligen Beschaffenheit der verschiedenen Komponenten sogenannte Umwandlungsverluste, etwa aufgrund von Wärme. So wandelt eine isolierte Solarzelle laut Energieberatung der Verbraucherzentrale NRW 15 Prozent des Sonnenlichts in Strom um, eine Gesamtanlage aber nur etwa zehn Prozent. Entscheidend für die maximale Leistung, die in Wattpeak (Wp, englisch „peak": Spitze, Scheitelpunkt) angegeben wird, ist unter anderem das Material der Solarzellen. Dass sich der Bau von Photovoltaik-Anlagen dennoch lohnt, zeigt ein Rechenexempel der Energieberatung: „Würde man hierzulande alle nach Süden ausgerichteten Dachflächen mit Solarzellen bestücken, so könnte man damit mehr als die Hälfte des gesamten Strombedarfs in Deutschland decken."

Wer sich zum Bau einer Photovoltaik-Anlage entscheidet, kann Fördermittel beantragen. Die Energieberatung der NRW-Verbraucherzentrale gibt die durchschnittlichen Anschaffungskosten in ihrer Informationsbroschüre mit rund 5.000 Euro an. Zudem werden nach In-Kraft-Treten des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) ins öffentliche Stromnetz eingespeiste Kilowattstunden mit derzeit je etwa 50 Cent vergütet: 20 Jahre lang ab dem Zeitpunkt, zu dem die Anlage in Betrieb genommen wurde. Weitere Infos im Netz (www.verbraucherzentrale-energieberatung.de) oder in der Wuppertaler Beratungsstelle (Schloßbleiche 20, Telefon 0202 44 77 32).

Der Energieberatung der Verbraucherzentrale NRW zufolge strahlt die Sonne jedes Jahr um ein Tausendfaches mehr Energie auf die Erde ab, als ihre gesamte Bevölkerung benötigt. Trotz Tages- und Nachtwechsel sowie unterschiedlicher Witterung haben statistische Hochrechnungen ergeben, dass die Sonne pro Jahr auf jedem Quadratmeter zwischen 900 und 1200 Kilowattstunden Energie einstrahlt. Das entspricht laut Energieberatung dem Energie-Inhalt von 90 bis 120 Litern Heizöl oder Kubikmetern Erdgas.

Wenn die Sonne scheint, erwärmen ihre Strahlen den Untergrund, auf den sie treffen – denn sie bestehen aus Energie, die sich in Licht und Wärme äußert. Damit kann man auf vielerlei Weise Strom und auch Wärme gewinnen (Beispiele: thermische Solaranlage, solare Heizungsunterstützung). Die Photovoltaik ist einer der Bereiche, die unter dem Dachthema „Solartechnik" – verschiedene Formen der Nutzung von Sonnen-Energie – zusammengefasst sind. „Photos" (griechisch) bedeutet Licht, in „Voltaik" steckt der Nachname des italienischen Physikers Alessandro Volta, der um 1800 die erste funktionierende Batterie erfand.

Elektrische Leistung wird in Watt (W, benannt nach dem schottischen Erfinder James Watt) angegeben. 1.000 Watt sind ein Kilowatt (kW), eine Million Watt oder 1.000 Kilowatt ein Megawatt (MW). Mit Wattstunden (Wh) wird die Einheit der Energie bezeichnet: Eine Wattstunde entspricht der Energie, die ein beliebiger elektrischer Apparat mit einer Leistung von einem Watt pro Stunde erzeugt. 1.000 Wattstunden sind eine Kilowattstunde (kWh) und das Maß, mit dem die Energie elektrischer Geräte wie Fön oder Kühlschrank angegeben wird.

TONIA SORRENTINO

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