Strom aus Sonnenstrahlen mit Photovoltaik

Die Sonne ist eine mächtige regenerative Energiequelle. Sie bringt Wärme und Licht auf die Erde.

Die Sonnenwärme lässt sich in Form von Solarthermie nutzen: Solarkollektoren wandeln das Sonnenlicht in Wärme und bringen diese über einen Wärmekreislauf in einen Wärmespeicher. So steht dann Sonnenwärme zur Erhitzung von Wasser zum Heizen und für die Warmwasserbereitung zur Verfügung.

Die Strahlung des Sonnenlichts können wir darüber hinaus mit einer Technik, die Photovoltaik heißt, in elektrischen Strom umwandeln. Photovoltaikanlagen finden sich heute auf vielen Hausdächern (am besten mit optimaler Ausrichtung), aufgeständert (und teils nachführbar) auf oft großen Freiflächen, aber auch auf Wohnmobilen, deren Besitzer*innen mit einer autarken Stromversorgung unterwegs sein wollen.
Der Bau stationärer Photovoltaikanlagen wird in Deutschland staatlich gefördert, es gibt eine langjährig garantierte Einspeise-Vergütung. So wuchs die Zahl der Solaranlagen in den vergangenen Jahren stetig. Heute leistet die Photovoltaik nach Angaben des Umweltbundesamtes einen bedeutenden Beitrag zur Stromversorgung in Deutschland. Die Statistik weist einen Solarstrom-Anteil an der Gesamtstromerzeugung in der Bundesrepublik für das Jahr 2020 von knapp 9 Prozent aus.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Die Licht-Umwandlung in Strom geschieht durch so genannte Solarzellen in einer Photovoltaikanlage. In dem Halbleitermaterial, aus dem die Solarzellen bestehen, setzt das Sonnenlicht Elektronen in Bewegung. So wird Strom erzeugt – allerdings handelt es sich dabei um Gleichstrom. Unsere Stromversorgung funktioniert aber mit Wechselstrom. Darum muss dieser Gleichstrom mit Hilfe eines Wechselrichters an der Anlage noch in Wechselstrom umgewandelt werden. Dann steht der Einspeisung ins Stromnetz nichts mehr im Weg.
Auch die Strom-Selbstversorgung durch eine Photovoltaikanlage auf dem Dach ist für Hausbesitzer*innen eine attraktive Option. Eine Batterie kann den selbst erzeugten Solarstrom auch speichern, sodass er genau dann zur Verfügung steht, wenn er benötigt wird. Das ist allerdings recht kostenintensiv – und unter ökologischen Aspekten (vor allem wegen des Ressourcenaufwands) einem Speichern der elektrischen Energie auf Netzebene zum Ausgleich kurzfristiger Strombedarfs-Spitzen unterlegen. Trotzdem bieten Photovoltaikanlagen natürlich einige Vorteile:

• keine Lärm- und Abgasemissionen
• benötigt unter Betrieb keine Brennstoffe
• geringer Wartungsaufwand
• kein zusätzlicher Landverbrauch

Und wenn die Sonne nicht scheint?

Der Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen hat sich in den zurückliegenden Jahren kontinuierlich verbessert. Aber wenn die Sonne nicht scheint, kann auch die beste Solaranlage keinen Strom erzeugen. So verwundert es nicht, dass die Zahl und Größe der Anlagen zwischen Nord- und Süddeutschland ganz erheblich differiert. So beziffert das Umweltbundesamt die installierte Gesamtleistung von Photovoltaik-Anlagen (Stand 12/2020) für Niedersachsen und Bremen auf knapp 4.700 Megawatt (MW). In Bayern dagegen waren es zum gleichen Zeitpunkt über 14.600 MW! Eigentlich logisch: Dort, wo also länger und häufiger die Sonne scheint, lohnt sich der Einsatz von Solaranlagen natürlich viel mehr.

Die Zahl der Sonnenstunden setzt der Nutzung der Solarenergie also speziell in unseren Breiten eine natürliche Grenze. Es braucht also in jedem Fall weitere regenerative Energiequellen, um das erklärte Ziel der Senkung von CO2-Emissionen auch und gerade bei der Stromerzeugung spürbar zu senken.

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