Wie funktioniert eine Solaranlage einfach erklärt?
Wie funktioniert eine Solaranlage einfach erklärt?

Wie funktioniert eine Solaranlage einfach erklärt?

Was ist Solarenergie?

Einfach ausgedrückt: Solarenergie ist die ergiebigste Energiequelle der Erde. Etwa 173.000 Terawatt Sonnenenergie treffen zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf die Erde – mehr als das 10.000-fache des gesamten Energiebedarfs der Welt.

Die Energie der Sonne mit einer Solaranlage für Unternehmen oder Privathaushalte einzufangen, die sauberen Strom erzeugt, ist eine Schlüssellösung zur Bekämpfung der aktuellen Klimakrise und zur Verringerung unserer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Wie funktioniert Solarenergie?

Unsere Sonne ist ein natürlicher Kernreaktor. Es setzt winzige Energiepakete namens Photonen frei, die in etwa 8,5 Minuten 150 Millionen Kilometer von der Sonne zur Erde reisen. Jede Stunde treffen genügend Photonen auf unseren Planeten, um genügend Sonnenenergie zu erzeugen, um theoretisch den globalen Energiebedarf für ein ganzes Jahr zu decken.

Derzeit macht Photovoltaik nur fünf Zehntel Prozent der in den Vereinigten Staaten verbrauchten Energie aus. Aber die Solartechnologie verbessert sich und die Kosten für den Wechsel zur Solarenergie sinken rapide, sodass unsere Fähigkeit, den Energiereichtum der Sonne zu nutzen, zunimmt.

Im Jahr 2017 zeigte die Internationale Energieagentur, dass Solarenergie zur am schnellsten wachsenden Energiequelle der Welt geworden ist – und das erste Mal, dass das Wachstum der Solarenergie das aller anderen Brennstoffe übertroffen hat. Seitdem ist Solar weiter gewachsen und hat weltweit Rekorde gebrochen.

Wie beeinflusst das Wetter die Solarenergie?

Die Wetterbedingungen können die Menge an Strom beeinflussen, die eine Solaranlage produziert, aber nicht genau so, wie Sie vielleicht denken.

Perfekte Voraussetzungen für die Gewinnung von Solarenergie sind natürlich ein klarer Sonnentag. Aber wie die meisten elektronischen Geräte sind Sonnenkollektoren bei kaltem Wetter tatsächlich effizienter als bei warmem Wetter. Dadurch kann das Panel in der gleichen Zeit mehr Strom produzieren. Wenn die Temperatur steigt, erzeugt das Panel weniger Spannung und erzeugt weniger Strom.

Aber obwohl Solarmodule bei kaltem Wetter effizienter sind, produzieren sie im Winter nicht unbedingt mehr Strom als im Sommer. Sonnigeres Wetter tritt oft in den wärmeren Sommermonaten auf. Zusätzlich zu weniger Wolken scheint die Sonne normalerweise länger am Tag. Auch wenn Ihre Module bei warmem Wetter weniger effizient sind, produzieren sie im Sommer wahrscheinlich immer noch mehr Strom als im Winter.

Bekommen einige Staaten mehr Solarenergie als andere?

Offensichtlich bekommen einige Staaten mehr Sonne als andere. Die eigentliche Frage lautet also: Wenn das Wetter die Solarenergieerzeugung beeinflussen kann, sind einige Staaten dann bessere Kandidaten für Solarenergie als andere? Die kurze Antwort ist ja, aber nicht unbedingt wegen des Wetters.

Nehmen Sie zum Beispiel Wolken. Jeder, der an einem bewölkten Tag einen Sonnenbrand hatte, weiß, dass Sonnenstrahlung durch Wolken dringt. Aus dem gleichen Grund können Sonnenkollektoren auch an bewölkten Tagen Strom produzieren. Aber abhängig von der Wolkendecke und der Qualität der Solarmodule sinkt die Effizienz der Stromerzeugung der Solarmodule im Vergleich zu einem sonnigen Tag üblicherweise von 10 auf 25 Prozent oder mehr.

Mit anderen Worten, Solarstrom kann auch an typischen bewölkten, kalten Orten gut funktionieren. New York, San Francisco, Milwaukee, Boston, Seattle – all diese Städte erleben schlechtes Wetter, von Regen und Nebel bis hin zu Schneestürmen, aber sie sind auch Städte, in denen die Menschen enorme Einsparungen durch den Kauf von Solarenergie sehen.

Unabhängig davon, wo Sie leben, kann Solarenergie eine hervorragende Investition und ein hervorragendes Mittel zur Bekämpfung des Klimawandels sein. Wie viel Sie sparen – und wie schnell sich Ihre Investition in einem bestimmten Staat amortisiert – hängt von vielen Faktoren ab, wie den Stromkosten, den verfügbaren Solaranreizen, dem Nettoverbrauch und der Qualität Ihrer Solarmodule.

Wie funktionieren Sonnenkollektoren?

Wenn Photonen auf eine Solarzelle treffen, lösen sie Elektronen aus ihren Atomen. Wenn Leiter an den positiven und negativen Seiten einer Zelle angebracht sind, bildet sie einen elektrischen Stromkreis. Wenn Elektronen durch einen solchen Stromkreis fließen, erzeugen sie Strom. Mehrere Zellen bilden ein Solarpanel, und mehrere Panels (Module) können miteinander verdrahtet werden, um eine Solaranlage zu bilden. Je mehr Panels Sie einsetzen können, desto mehr Energie können Sie erwarten.

Woraus bestehen Solarmodule?

Photovoltaik (PV)-Solarmodule bestehen aus vielen Solarzellen. Solarzellen bestehen wie Halbleiter aus Silizium. Sie bestehen aus einer positiven Schicht und einer negativen Schicht, die zusammen ein elektrisches Feld erzeugen, genau wie in einer Batterie.

Wie erzeugen Sonnenkollektoren Strom?

PV-Solarmodule erzeugen Gleichstrom (DC). Bei Gleichstrom fließen Elektronen in einer 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 (Wechselstrom) werden Elektronen geschoben und gezogen, wobei die Richtung periodisch umgekehrt wird, ähnlich wie beim Zylinder eines Automotors. Generatoren erzeugen Wechselstrom, wenn eine Drahtspule neben einem Magneten gesponnen wird. Viele verschiedene Energiequellen können an diesem Generator „den Griff drehen“, wie z. B. Gas- oder Dieselkraftstoff, Wasserkraft, Kernkraft, Kohle, Wind oder Sonne.

Für das Stromnetz der USA wurde Wechselstrom gewählt, vor allem, weil die Übertragung über große Entfernungen kostengünstiger ist. Solarmodule erzeugen jedoch Gleichstrom. Wie bringen wir Gleichstrom ins Wechselstromnetz? Wir verwenden einen Wechselrichter.

Was macht ein Solar-Wechselrichter?

Ein Solarwechselrichter nimmt den Gleichstrom aus der Solaranlage und erzeugt daraus Wechselstrom. Wechselrichter sind wie das Gehirn des Systems. Neben der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom bieten sie auch Erdschlussschutz und Systemstatistiken, einschließlich Spannung und Strom in Wechselstrom- und Gleichstromkreisen, Energieerzeugung und Verfolgung des maximalen Leistungspunkts.

Zentralwechselrichter haben die Solarbranche seit jeher dominiert. Die Einführung von Mikro-Wechselrichtern ist einer der größten technologischen Veränderungen in der PV-Branche. Mikro-Wechselrichter optimieren für jedes einzelne Solarpanel, nicht für ein ganzes Solarsystem, wie dies bei Zentralwechselrichtern der Fall ist.

Dadurch kann jedes Solarmodul sein maximales Potenzial entfalten. Wenn ein Zentralwechselrichter verwendet wird, kann ein Problem mit einem Solarpanel (vielleicht liegt es im Schatten oder ist schmutzig geworden) die Leistung der gesamten Solaranlage beeinträchtigen. Mikro-Wechselrichter, wie die im Equinox-Heimsolarsystem von SunPower, machen dies zu einem Problem. Wenn ein Solarpanel ein Problem hat, funktioniert der Rest der Solaranlage immer noch effizient.

Wie funktioniert ein Solarpanel-System?

Hier ist ein Beispiel dafür, wie eine Solaranlage für zu Hause funktioniert. Zuerst trifft Sonnenlicht auf ein Solarpanel auf dem Dach. Die Paneele wandeln die Energie in Gleichstrom um, der zu einem Wechselrichter fließt. Der Wechselrichter wandelt den Strom von Gleichstrom in Wechselstrom um, den Sie dann zur Stromversorgung Ihres Hauses verwenden können. Es ist wunderbar einfach und sauber und wird immer effizienter und erschwinglicher.

Was passiert jedoch, wenn Sie nicht zu Hause sind, um den Strom zu nutzen, den Ihre Sonnenkollektoren jeden sonnigen Tag erzeugen? Und was passiert nachts, wenn Ihre Solaranlage nicht in Echtzeit Strom erzeugt? Keine Sorge, Sie können trotzdem von einem System namens „Net Metering“ profitieren.*

Eine typische netzgekoppelte PV-Anlage produziert während der Haupttagesstunden häufig mehr Energie, als ein Kunde benötigt, sodass überschüssige Energie zur anderweitigen Verwendung in das Netz zurückgespeist wird. Der Kunde, der Anspruch auf Net Metering hat, kann Gutschriften für die überschüssige produzierte Energie erhalten und diese Gutschriften verwenden, um nachts oder an bewölkten Tagen aus dem Netz zu beziehen. Ein Netzzähler erfasst die gesendete Energie im Vergleich zur empfangenen Energie aus dem Netz. Lesen Sie unseren Artikel über Net Metering und wie es funktioniert.

Das Hinzufügen von Speicher zu einem Solarsystem verbessert diese Vorteile noch weiter. Mit einem Solarspeichersystem können Kunden ihre eigene Energie vor Ort speichern, ihre Abhängigkeit von Netzstrom weiter reduzieren und die Fähigkeit erhalten, ihre Häuser im Falle eines Stromausfalls mit Strom zu versorgen.

Wenn das Speichersystem eine Softwareüberwachung umfasst, überwacht diese Software die Solarproduktion, den Energieverbrauch zu Hause und die Stromtarife, um zu bestimmen, welche Stromquelle den ganzen Tag über verwendet werden soll – wodurch die Nutzung von Solarenergie maximiert wird und dem Kunden die Möglichkeit gegeben wird, Gebühren zu Spitzenzeiten zu reduzieren, und die Fähigkeit, Strom für eine spätere Verwendung während eines Ausfalls zu speichern.

Wenn Sie sehen möchten, wie viel Sie mit Solarmodulen für Ihr Zuhause sparen können, bietet SunPower kostenlose personalisierte Systemdesigns und Angebote zur Einsparung von Energiekosten an.

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