Sonnenenergie ist eine der saubersten und nachhaltigsten Energiequellen, die wir nutzen können. Sie basiert auf der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität. Solarbatterien, auch Photovoltaik-Paneele genannt, sind die Haupttechnologie, die für diese Umwandlung verwendet wird. In dieser Artikel erklären wir Schritt für Schritt, wie Solarenergie funktioniert und wie Sonnenkollektoren Energie erzeugen.
Der erste Schritt im Prozess der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom ist die Absorption des Sonnenlichts durch die Solarzellen. Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterialien, in der Regel Silizium, das Licht absorbiert. Wenn Sonnenstrahlen auf die Solarzellen treffen, werden die Photonen des Lichts von den Elektronen im Siliziummaterial absorbiert.
Die Absorption von Photonen führt dazu, dass die Elektronen im Siliziummaterial angeregt werden. Diese Elektronen erhalten genug Energie, um sich von ihren Atomen zu lösen und durch das Material zu bewegen. Dieser Prozess wird als „photoelektrischer Effekt“ bezeichnet. Die losgelösten Elektronen beginnen, sich in Richtung der elektrisch geladenen Schichten der Solarzelle zu bewegen.
In der Solarzelle sind zwei Schichten von Silizium angeordnet, die eine positive und eine negative Ladung haben. Diese Schichten erzeugen ein elektrisches Feld, das die freien Elektronen in eine bestimmte Richtung lenkt. Dadurch entsteht ein elektrischer Strom, der durch Drähte aus der Solarzelle herausgeführt wird. Dieser Strom ist Gleichstrom (DC).
Die meisten Haushalte und Industrieanlagen benötigen Wechselstrom (AC), da dieser Stromtyp für die meisten Geräte geeignet ist. Da die Solarzellen jedoch nur Gleichstrom erzeugen, wird der erzeugte Strom in einem sogenannten Wechselrichter (Inverter) in Wechselstrom umgewandelt. Der Wechselrichter ist ein wesentlicher Bestandteil von Solarstromsystemen.
Stromnutzung oder Einspeisung ins Netz
Der erzeugte Wechselstrom kann nun entweder direkt im Haushalt oder im Unternehmen verwendet werden. Wenn der gesamte erzeugte Strom nicht sofort benötigt wird, kann er in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. In vielen Ländern gibt es Vergütungssysteme, bei denen die Stromanbieter den eingespeisten Solarstrom bezahlen. Dies ist ein Anreiz für Hausbesitzer, Solaranlagen zu installieren und überschüssige Energie zu verkaufen.
Ein weiterer Schritt, den viele Menschen bei der Nutzung von Solarenergie unternehmen, ist die Speicherung des erzeugten Stroms in Batterien. Diese Batterien speichern den überschüssigen Strom, der tagsüber erzeugt wird, für die Nutzung in der Nacht oder an bewölkten Tagen. Die Speicherung von Solarenergie trägt dazu bei, die Abhängigkeit von externen Stromversorgern zu verringern.
Die Funktionsweise von Sonnenkollektoren basiert auf der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität durch den photoelektrischen Effekt. Durch das Absorbieren von Sonnenstrahlen werden Elektronen im Siliziummaterial angeregt, was zu einem elektrischen Strom führt. Dieser Strom wird in Wechselstrom umgewandelt und kann zur Stromversorgung genutzt oder in das Netz eingespeist werden. Mit Fortschritten in der Technologie und der Speicherung von Energie wird Solarenergie zu einer zunehmend praktikablen und nachhaltigen Energiequelle.
