Wie funktioniert solarenergie
Wie funktioniert solarenergie

Wie funktioniert solarenergie

Wie funktioniert Solarstrom?

Solarenergie funktioniert, indem sie Sonnenenergie in Strom umwandelt. Es gibt zwei Formen von Energie, die von der Sonne für unseren Gebrauch erzeugt werden – Strom und Wärme.

Beide werden durch den Einsatz von Sonnenkollektoren erzeugt, deren Größe von Wohndächern bis hin zu „Solarfarmen“ reicht, die sich über Hektar ländliches Land erstrecken.

Ist Solarenergie eine saubere Energiequelle?

Ja, Solarenergie ist eine erneuerbare und unendliche Energiequelle, die keine schädlichen Treibhausgasemissionen verursacht – solange die Sonne scheint, wird Energie freigesetzt.

Der CO2-Fußabdruck von Solarmodulen ist bereits recht gering, da sie 25 Jahre und mehr ohne Effizienzverlust halten. Und die in den Paneelen verwendeten Materialien werden zunehmend recycelt, sodass der CO2-Fußabdruck weiter schrumpft.

Wann wurde die Solarenergie entdeckt?

Solarenergie wurde von Menschen bereits im 7. Jahrhundert v. Chr. genutzt, als Menschen Sonnenlicht nutzten, um Feuer zu entzünden, indem sie die Sonnenstrahlen auf glänzende Gegenstände reflektierten. Später, im 3. Jahrhundert v. Chr., nutzten die Griechen und Römer die Sonnenenergie mit Spiegeln, um Fackeln für religiöse Zeremonien anzuzünden.

1839 entdeckte der französische Physiker Edmond Becquerel im Alter von nur 19 Jahren den photovoltaischen (PV) Effekt, als er mit einer Zelle aus Metallelektroden in einer leitenden Lösung experimentierte. Er stellte fest, dass die Zelle mehr Strom produzierte, wenn sie Licht ausgesetzt war – es war eine Photovoltaikzelle.

1954 wurde die PV-Technologie geboren, als Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson 1954 in den Bell Labs die Silizium-PV-Zelle entwickelten – die erste Solarzelle, die in der Lage war, genügend Sonnenenergie zu absorbieren und in Strom umzuwandeln, um alltägliche elektrische Geräte zu betreiben.

Heutzutage werden Satelliten, Raumfahrzeuge, die die Erde umkreisen, mit Sonnenenergie betrieben.

Wie genau wird Strom aus Sonnenenergie produziert?

Solarmodule bestehen normalerweise aus Silizium, das in einem Metallrahmen mit Glasgehäuse installiert ist. Wenn Photonen oder Lichtteilchen auf die dünne Siliziumschicht auf der Oberseite eines Solarpanels treffen, schlagen sie Elektronen von den Siliziumatomen ab.

Diese PV-Ladung erzeugt einen elektrischen Strom (insbesondere Gleichstrom oder DC), der von der Verkabelung in Solarmodulen erfasst wird. Dieser Gleichstrom wird dann von einem Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt. Wechselstrom ist die Art von elektrischem Strom, die verwendet wird, wenn Sie Geräte an normale Steckdosen anschließen.

Was ist der Unterschied zwischen Solarmodulen und thermischen Solarmodulen?

Solar-PV-Module erzeugen, wie oben beschrieben, Strom, während Solarthermie-Module Wärme erzeugen. Während die Energiequelle dieselbe ist – die Sonne – ist die Technologie in jedem System unterschiedlich.

Solar-PV basiert auf dem photovoltaischen Effekt, bei dem ein Photon (die Grundeinheit des Lichts) auf eine Halbleiteroberfläche wie Silizium trifft und die Freisetzung eines Elektrons erzeugt. Solarthermie ist weniger anspruchsvoll und einfach die direkte Erwärmung von Wasser (oder anderen Flüssigkeiten) durch Sonnenlicht.

Für den Hausgebrauch werden auch thermische Solarkollektoren auf einem sonnenzugewandten Dach installiert, die in einem Warmwasserspeicher gespeichertes Wasser erwärmen und so für Warmwasser und Heizung sorgen. In größerem Maßstab kann Solarthermie auch in Kraftwerken eingesetzt werden.

Was sind Solarparks?

Solarparks, auch als Solarparks oder Solarfelder bekannt, sind große Landflächen mit miteinander verbundenen Solarmodulen, die über viele Hektar zusammen angeordnet sind, um gleichzeitig große Mengen an Sonnenenergie zu gewinnen.

Solarparks sind für die groß angelegte Solarenergieerzeugung konzipiert, die direkt in das Netz eingespeist wird, im Gegensatz zu einzelnen Solarmodulen, die normalerweise ein einzelnes Haus oder Gebäude mit Strom versorgen.

Kann an einem bewölkten Tag Solarstrom erzeugt werden?

Ja, das ist möglich – Solarenergie benötigt nur ein gewisses Maß an Tageslicht, um die Energie der Sonne zu nutzen. Die Rate, mit der Solarmodule Strom erzeugen, hängt jedoch von der Menge der direkten Sonneneinstrahlung und der Qualität, Größe, Anzahl und Position der verwendeten Module ab.

Wer sind die größten Produzenten von Solarstrom weltweit?

China ist der weltweit größte Produzent von solarbetriebener Stromerzeugung und produziert 2020 261.659 GWh. Die USA liegen an zweiter Stelle und produzieren im selben Jahr 119.329 GWh, gefolgt von Japan, Indien und Deutschland.

Der aktuelle Spitzenrekord bei der Solarstromerzeugung, den unser Electricity National Control Center im Vereinigten Königreich am 20. April 2020 verzeichnet hat, liegt bei 9680 MW – genug, um fünf Millionen Wasserkocher zum Kochen zu bringen!

Was tun wir, um in Großbritannien mehr Solarstrom ans Netz zu bringen?

National Grid ESO bereitet das britische Stromsystem so vor, dass es bis 2025 mit rein kohlenstofffreiem Strom betrieben werden kann – bereit, jede Menge an erneuerbarem Strom, einschließlich Solarstrom, aufzunehmen.

Um immer größere Mengen an erneuerbarer Energie ins Netz zu bringen und die Kosten für die Kunden niedrig zu halten, arbeiten sie daran, zwei miteinander verflochtene Herausforderungen zu meistern: sicherzustellen, dass die Stromnachfrage durch erzeugten Strom ausgeglichen wird, und die Aktualisierung der Grundlagen des Stromsystems .

Elektrizität hat sich in der Vergangenheit auf fossile Brennstoffe verlassen, daher entwickeln sie neue Ansätze und integrieren neue Technologien.

In einem kürzlich erfolgreich durchgeführten Test wurden im Rahmen des Power-Potential-Projekts die Wechselrichter einer Solaranlage so aufgerüstet, dass die Anlage neben der Bereitstellung von Strom bei Sonnenschein am Tag auch nachts genutzt werden kann, um Schwankungen auszugleichen in Spannung und halten das Netz stabil.

Solarenergie spielt auch eine Rolle bei der Bereitstellung des Frequenzgangs, einem der Ausgleichswerkzeuge, die die ESO verwendet, um das Stromsystem im Gleichgewicht zu halten.

Ein kürzlich durchgeführter Versuch sah einen Vertrag vor, der ausschließlich aus Haushaltskunden bestand, die es ihnen ermöglichten, dafür bezahlt zu werden, ihre überschüssige Energie in das Netz einzuspeisen und gleichzeitig dazu beizutragen, Angebot und Nachfrage mit sauberer, dezentraler Energie auszugleichen.

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