Unsere Sonne ist ein natürlicher Kernreaktor. Es setzt winzige Energiepakete frei, die Photonen genannt werden, die die 93 Millionen Kilometer von der Sonne zur Erde in etwa 8,5 Minuten zurücklegen. Jede Stunde beeinflussen genügend Photonen unseren Planeten, um genügend Sonnenenergie zu erzeugen, um theoretisch ein ganzes Jahr lang den globalen Energiebedarf zu decken.
Derzeit macht die Photovoltaik nur fünf Zehntel eines Prozent des Energieverbrauchs in den Vereinigten Staaten aus. Aber die Solartechnologie verbessert sich und die Kosten für den Solarwechsel sinken rapide, so dass unsere Fähigkeit, den Energieüberfluss der Sonne zu nutzen, immer größer wird.
Ein Bericht der Internationalen Energieagentur aus dem Jahr 2017 zeigt, dass die Solarenergie zur weltweit am schnellsten wachsenden Energiequelle geworden ist – und zwar zum ersten Mal, dass das Wachstum der Solarenergie das aller anderen Brennstoffe übertroffen hat. In den kommenden Jahren werden wir alle auf die eine oder andere Weise die Vorteile von solar erzeugtem Strom genießen.
Wie funktionieren Solarmodule?
Wenn Photonen auf eine Solarzelle treffen, schlagen sie Elektronen aus ihren Atomen heraus. Wenn Leiter an der positiven und negativen Seite einer Zelle befestigt werden, bildet sie eine elektrische Schaltung. Wenn Elektronen durch einen solchen Stromkreis fließen, erzeugen sie Strom. Mehrere Zellen bilden ein Solarmodul, und mehrere Module (Module) können zu einer Solaranlage zusammengeschaltet werden. Je mehr Module Sie einsetzen können, desto mehr Energie können Sie erwarten.
Woraus bestehen Solarmodule?
Photovoltaik-(PV)-Solarmodule bestehen aus vielen Solarzellen. Solarzellen bestehen aus Silizium, ähnlich wie Halbleiter. Sie bestehen aus einer positiven und einer negativen Schicht, die zusammen ein elektrisches Feld erzeugen, wie bei einer Batterie.
Wie erzeugen Solarmodule Strom?
PV-Solarzellen erzeugen Gleichstrom (DC). Bei Gleichstrom fließen Elektronen in eine Richtung um einen Stromkreis. Dieses Beispiel zeigt eine Batterie, die eine Glühbirne mit Strom versorgt. Die Elektronen bewegen sich von der negativen Seite der Batterie durch die Lampe und kehren zur positiven Seite der Batterie zurück.
Mit Wechselstrom werden Elektronen gedrückt und gezogen, wobei die Richtung periodisch umgekehrt wird, ähnlich wie beim Zylinder des Automotors. Generatoren erzeugen Wechselstrom, wenn eine Drahtrolle neben einem Magneten gesponnen wird. Viele verschiedene Energiequellen wie Gas- oder Dieselkraftstoff, Wasserkraft, Kernkraft, Kohle, Wind oder Solar können den Generator „in den Griff bekommen“.
AC-Strom wurde für das US-amerikanische Stromnetz gewählt, vor allem, weil es kostengünstiger ist, über lange Strecken zu übertragen. Solarmodule erzeugen jedoch Gleichstrom. Wie bekommen wir Gleichstrom in das Wechselstromnetz? Wir verwenden einen Wechselrichter.
Was macht ein Solarwechselrichter?
Ein Solarwechselrichter nimmt den Gleichstrom aus der Solaranlage und nutzt ihn zur Erzeugung von Wechselstrom. Wechselrichter sind wie das Gehirn des Systems. Neben der Invertierung von Gleichstrom in Wechselstrom bieten sie auch Erdschlussschutz und Systemstatistiken, einschließlich Spannung und Strom in Wechselstrom- und Gleichstromkreisen, Energieerzeugung und Verfolgung des maximalen Leistungspunktes.
Zentralwechselrichter dominieren seit jeher die Solarbranche. Die Einführung von Mikro-Wechselrichtern ist einer der größten Technologiewechsel in der PV-Industrie. Mikro-Wechselrichter optimieren für jedes einzelne Solarmodul, nicht für ein ganzes Sonnensystem, wie es Zentralwechselrichter tun. Dadurch kann jedes Solarmodul sein maximales Potenzial ausschöpfen. Wenn ein Zentralwechselrichter verwendet wird, kann ein Problem mit einem Solarmodul (vielleicht liegt es im Schatten oder ist verschmutzt) die Leistung der gesamten Solaranlage beeinträchtigen. Mikro-Wechselrichter, wie sie beispielsweise im Sonnensystem Equinox von SunPower zu Hause verwendet werden, machen dies zu einem unproblematischen Thema. Wenn ein Solarmodul ein Problem hat, arbeitet der Rest der Solaranlage immer noch effizient.
Wie funktioniert ein Solarmodulsystem?
Hier ist ein Beispiel dafür, wie eine Haus-Solarenergieanlage funktioniert. Zuerst trifft Sonnenlicht auf ein Solarmodul auf dem Dach. Die Panels wandeln die Energie in Gleichstrom um, der zu einem Wechselrichter fließt. Der Wechselrichter wandelt den Strom von DC in AC um, mit dem Sie dann Ihr Zuhause versorgen können. Es ist wunderschön einfach und sauber, und es wird immer effizienter und erschwinglicher.
Was passiert jedoch, wenn Sie nicht zu Hause sind, um den Strom zu nutzen, den Ihre Solarmodule jeden Sonnentag erzeugen? Und was passiert nachts, wenn Ihr Sonnensystem nicht in Echtzeit Strom erzeugt? Keine Sorge, Sie profitieren trotzdem von einem System namens „Net Metering“.
Eine typische netzgekoppelte PV-Anlage produziert während der Hauptverkehrszeit häufig mehr Energie als ein Kunde benötigt, so dass überschüssige Energie zur anderweitigen Nutzung in das Netz zurückgespeist wird. Der Kunde erhält für die produzierte Überschussenergie eine Gutschrift und kann mit dieser Gutschrift nachts oder an bewölkten Tagen aus dem konventionellen Netz ziehen.