Solarstrom
Solarstrom kann Gebiete mit Energie versorgen, in denen kein öffentliches Netz existiert (als Insel- oder netzunabhängiges System), oder um direkt Solarstrom in die Stromversorgung eines Hauses einzuspeisen (bei netzgekoppelten Systemen). Solarstrom erfordert keinen Einsatz von Brennstoffen, ist geräuschlos, umweltfreundlich sowie wartungsarm, da es keine beweglichen Teile gibt, die verschleißen könnten.
Das Herz dieser Solaranlagen sind die Solarzellen, die Sonnenlicht direkt in Gleichstrom umwandeln. Diese Technologie wird als Photovoltaik (kurz PV) bezeichnet. Die Solarzellen werden zu stabilen Einheiten, den so genannten Solarmodulen (PV-Modulen) zusammengefügt. Diese können untereinander verbunden werden, um Anlagen in der jeweils benötigten Größe aufzubauen.
Nicht zu verwechseln ist die Photovoltaik mit der Solarthermie, bei der das Sonnenlicht genutzt wird, um Wasser zu erhitzen. Photovoltaik und Solarthermie sind zwei völlig unterschiedliche Technologien.
Die Photovoltaik wurde ursprünglich in den 1950er Jahren zur Anwendung in der Raumfahrt entwickelt und wird auch heute noch genutzt, um Satelliten mit Strom zu versorgen. In den 1970er und 1980er Jahren verzeichnete die Branche ein starkes Wachstum, da Elektrizität für Spezialanwendungen am Boden bereitgestellt werden musste. Das Wachstum und die Kostensenkungen der letzten Jahre waren enorm. Das durchschnittliche Jahreswachstum der Branche übersteigt bereits seit mehr als zehn Jahren die 40-Prozent-Marke. Auf Gebäuden angebrachte Solaranlagen, die Elektrizität ins Stromnetz einspeisen, sind mittlerweile ein alltäglicher Anblick.
Bei einer netzgekoppelten Anlage erzeugen die Solarmodule (die PV-Anlage) Gleichstrom. Dieser wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Überschüssiger Strom, der im Gebäude selbst nicht benötigt wird, wird in das Stromnetz eingespeist.
In den meisten netzunabhängigen Systemen speist das Solarmodul oder die Solaranlage Gleichstrom über einen Laderegler in einen Akku ein. Das System kann jederzeit, egal zu welcher Tages- oder Nachtzeit, Gleichstrom aus dem Akku entnehmen. Wird Wechselstrom benötigt, so kann ein Wechselrichter benutzt werden, um den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und die Spannung hochzutransformieren. Einige netzunabhängige Systeme funktionieren auch ohne Akku. Dann werden beispielsweise eine Wasserpumpe oder ein Ventilator direkt von der Solaranlage angetrieben.
Netzunabhängige Systeme
In netzunabhängigen Systemen für abgelegene Orte existiert kein Anschluss an das öffentliche Stromversorgungsnetz. Bei solchen Systemen werden fast immer zusätzliche Stromspeicher, also Akkus benötigt.
Bei allen netzunabhängigen Systemen werden ein oder mehrere Solarmodule zur Sonne ausgerichtet installiert. Akkus werden an das System angeschlossen, um den Solarstrom zu speichern und ihn bei Bedarf zur Verfügung zu stellen. Die Anzahl und Größe der Module ist davon abhängig, wie viel Energie pro Tag benötigt wird. Abhängig von der Leistung variieren die Anlagengrößen von sehr klein bis sehr groß. Ein Laderegler ist unerlässlich, um den Akku gegen Überladung zu schützen. Die Ladungsregelung ist notwendig, um einen hohen Wasserverlust, Überhitzung und die Verkürzung der Lebensdauer des Akkus zu verhindern.
Tagsüber produziert die PV-Anlage ausreichend Strom, Nachts wird der Verbrauch durch die dim
um den Verbrauch zu decken und den Akku aufzuladen. Akku gespeicherte Energie weiter gedeckt.
1 Solar Module 2 Der Regler 3 Die Sicherungsbox 4 Batteriebank 5 Die Elektrischen Lasten
Netzgekoppelte Systeme
In einem mit dem öffentlichen Netz verbundenen Solarstromsystem wird der durch die Solarzellen erzeugte Gleichstrom mit einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und ins Netz eingespeist. Solarmodule können auf Dächern oder Wänden angebracht, in die Bausubstanz integriert oder am Boden installiert werden. Solaranlagen lassen sich praktisch überall installieren, wobei die Größenordnung von kleinen Anlagen auf Privathäusern bis zu großen zentralisierten Kraftwerken reicht.
Normalerweise stimmen die Verbrauchsspitzen bei gewerblichen und öffentlichen Gebäuden zeitlich mit den Produktionsspitzen von Solaranlagen überein. Das bedeutet, dass der erzeugte Strom größtenteils im Gebäude selbst genutzt werden kann. Falls überschüssige Energie erzeugt wird, kann diese ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. So wird durch das Solarsystem der Gesamtenergiebedarf des Gebäudes gesenkt und es kann sogar mehr Energie erzeugt werden als vor Ort benötigt wird. An Orten, wo die öffentliche Stromversorgung unzuverlässig ist, können Solaranlagen mit Akkus kombiniert werden, um eine Notstromversorgung sicherzustellen.
1 Solar Module
2 Die Schaltbox
3 DC Schalter
4 Der Wechselrichter
5 AC Schalter
6 Energiemesser
7 Hausanschlussbox
8 Netzanschluss
