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Seit Jahrhunderten ist bekannt, dass die Sonne die Existenz von Leben auf der Erde überhaupt erst möglich macht. Sie sorgt beispielsweise für die Erwärmung der Atmosphäre, den Antrieb des Wasserkreislaufes und für die Photosynthese der Pflanzen.
Die solare Energie gelangt in Form von elektromagnetischer Strahlung von der Sonne bis zur Erdoberfläche. Der größte Teil wird bereits von der Erdatmosphäre reflektiert oder absorbiert und in Wärme umgewandelt. Dabei ist die Energiemenge, die auf der Erdoberfläche auftrifft, immer noch über 5000mal größer als der Energiebedarf der gesamten Menschheit.
Durch die Solartechnik ist es gelungen, diese „natürliche“ Energieform technisch auf unterschiedliche Weise zu nutzen.
Mithilfe von Photovoltaik- und Solarthermieanlagen werden die „Sonnenstrahlen“ für eine emissionsfreie, ökonomische und unabhängige Versorgung mit Strom und Wärme auch im privaten Bereich eingesetzt.
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Durch Einlagerung (Dotierung) eines geringen Anteils an bestimmten Fremdatomen (z.B. Bor und Phosphor) bei der Herstellung der einzelnen Silizium-Zelle entstehen Bereiche mit positiver und negativer Ladung und dadurch ein internes elektrisches Feld. Einfallendes Licht bewirkt nun, dass die Silizium-Zelle Photonen absorbiert und durch diese dann einzelne Elektronen des Siliziums frei beweglich werden. Diese Elektronen werden durch das interne elektrische Feld gezogen und es entsteht eine elektrische Spannung an den metallischen Kontakten auf der Vorder- und Rückseite der Photovoltaik-Zelle → Der Strom fließt.
Mit so genannten Leiterbahnen können alle Zellen eines Moduls in Reihe geschaltet werden.
Photovoltaikmodule erzeugen einen Gleichstrom mit niedriger Spannung. Um diesen Strom für Energieverbraucher nutzen bzw. ihn ins Netz einspeisen zu können, muss er in Wechselstrom
(230 V/50 Hz) umgewandelt werden. Deshalb werden die PV-Module an einen bzw. mehrere so genannte Wechselrichter angeschlossen.
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Solarthermie
Bei der Solarthermie wird die Energie der Sonnenstrahlung in thermische Energie umgewandelt.
Diese gewonnene Wärmeenergie wird bei der Gebäudeheizung und -klimatisierung und zur Warmwasserbereitung eingesetzt.
Die natürliche Wärmestrahlung von der Sonne erwärmt die selektive Oberfläche der so genannten Sonnenkollektoren. Über einen Hydraulikkreislauf wird mittels eines Wärmeträgermediums, meist ein Wasser-Glykol-Gemisch, die gewonnene Wärme abtransportiert und im Heizungssystem integriert.
Photovoltaik
Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen. Diese Umwandlung entsteht durch den so genannten inneren photoelektrischen Effekt, der in Halbleitern wie Silizium auftritt.
Deshalb werden überwiegend Silizium-Zellen für die Produktion von Photovoltaik-Modulen verwendet.
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Nachteil der konventionellen Photovoltaik: Der Wirkungsgrad sinkt, wenn sich die Module erwärmen.
res begegnet diesem Problem mit einer integrierten Kühlung (frostgeschützt).
Das hat viele Vorteile:
- Thermisch empfindliche Teile werden durch die Kühlung geschont, was die Lebensdauer der Module erhöht
- Die Kühlung sorgt für einen geringeren elektrischen Widerstand und steigert damit den Wirkungsgrad der Module
- Die abgeleitete Wärme kann im Heizungssystem genutzt werden
- Das hohe Temperaturniveau spart bei der Wärmepumpe viel Aufnahmeenergie und steigert die Effizienz
- Schneefreie Module im Winter durch eine kurze Erwärmung über den Hydraulikkreislauf
res nutzt die solare Energie also gleich mit beiden Techniken: Photovoltaik und Solarthermie vereint in einem Modul (res-PV++)
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