Technik

Kleines Photovoltaik Lexikon

Erneuerbare Energien

Energiequellen, die unendlich lange zur Verfügung stehen. Zu den erneuerbaren Energien zählen: Sonnen-, Windenergie, Erdwärme, Gezeitenkraft und Biomasse.

EVU

Energieversorgungsunternehmen (Netzbetreiber) Anbieter, die das Stromnetz zur Energieversorgung planen, betreiben, erhalten und optimieren. Die Netzbetreiber erhalten ihre Vergütung nicht über den Verkauf von Strom, sondern für die Bereitstellung der Netze. Gemäß dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz sind die Netzbetreiber verpflichtet, den Strom aus PV-Anlagen komplett abzunehmen und zu vergüten.

Generator

Als Generator oder Solargenerator bezeichnet man die Gesamtheit der zusammengeschalteten PV-Module.

Inselsystem

Autark arbeitende PV-Anlage, die überall dort Anwendung findet, wo kein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz vorhanden ist. Zum Beispiel Gebäude in abgelegenen Gebieten (Wochenendhaus, Skihütte). Mit einem Inselsystem kann der vom Wechselrichter umgewandelte Gleichstrom sofort verbraucht werden. Wird die Energie nicht umgehend benötigt, kann der erzeugte Gleichstrom in einer Solarbatterie/Akku zwischengespeichert werden. Ein Laderegler kontrolliert die Lad- und Entladevorgänge der Batterie. Interessant ist ein Inselsystem vor allem dann, wenn die Förderung durch das EEG nach 20 Jahren entfällt und man den auf dem Dach produzierten Strom selbst nutzen will.

Leistungsgarantie

Viele der namhafte Modulhersteller, die durch den Sonnenshop vertrieben werden gewähren 20 Jahre Garantie auf eine Leistungsabgabe von 90 % sowie 25 Jahre Garantie auf eine Leistungsabgabe von 80% der bei Auslieferung spezifizierten Minimalleistung des Moduls.

Netzgekoppelte PV-Anlage

Eine netzgekoppelte PV-Anlage besteht aus PV-Modulen, einem Wechselrichter, einem Einspeisezähler und diversen Sicherheitskomponenten. Der von den PV-Modulen erzeugte Gleichstrom wird vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und über den Einspeisezähler in das lokale Energieversorgungsnetz geleitet.

Peakleistung

Mit dem Begriff Peakleistung wird in der Solartechnik die Bewertung der Leistungsfähigkeit von Solarzellen bezeichnet. Es handelt sich um die höchstmögliche Leistung, die eine Solarzelle bzw. Solaranlage unter bestimmten Bedingungen erzielt. Zur Bestimmung der Peakleistung werden als Standardtestbedingungen eine Sonneneinstrahlung von 1.000 W/qm, eine Umgebungstemperatur von 25°C und eine Windgeschwindigkeit von 1m/s angesetzt. Dies soll den idealen Umgebungsbedingungen beim Betrieb einer installierten Solarzelle entsprechen. Die Peakleistung wird in Watt Peak (Wp), Kilowatt-Peak (kWp) oder Mega-Watt-Peak (MWp) angegeben. Einige Hersteller bezeichnen die Peakleistung auch als Nennwert oder Nennleistung. Die Peakleistung kann umso öfter erzielt werden, je idealer der Standpunkt der Solaranlage und dementsprechend deren Wirkungsgrad ist. Bei Verschattung oder nicht rechtwinkliger Sonneneinstrahlung (morgens/abends) wird die Peakleistung nicht erreicht.

Photovoltaik

Der Begriff Photovoltaik setzt sich aus Photon (griechisch = Licht) und dem Namen des Physikers Alessandro Volta (Volt) zusammen. Photovoltaik oder Solarstrom ist die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie, bzw. die Gewinnung von Strom aus Sonnenlicht. Durch Auftreffen von Lichtenergie (Photonen) in das Kristallgitter eines dotierten Halbleiters (meistens Silizium) werden Ladungsträger freigesetzt, die zur Energieerzeugung genutzt werden können, z. B. in Form von Solarzellen.

PV-Anlage

Abkürzung für Photovoltaikanlage. Hierbei unterscheidet man zwischen einer netzgekoppelten PV-Anlage und einem Inselsystem.

PV-Modul

Ein PV-Modul besteht aus mehreren, in Reihe geschalteten Solarzellen. Um gegen Witterungseinflüsse geschützt zu sein, werden die Frontseite eines Moduls im Allgemeinen mit gehärtetem Glas und die Rückseite mit einem Folienverbund abgedeckt (Glas-Folien-Laminate).

Silizium

Nach Sauerstoff ist Silizium das zweithäufigste Element der Erde und wird durch chemische Behandlung aus Quarzsand gewonnen, gereinigt und in der Halbleiterindustrie sowie zur Herstellung von mono-, polykristallinen und mikroamorphen Solarzellen verwendet.

Solar

Lateinisch: "die Sonne betreffend".

Solaranlage

(Thermisch / Photovoltaik)

Eine Solaranlage dient zur Umwandlung von solarer Strahlungsenergie (Sonnenstrahlung) in Nutzenergie. Im Gegensatz zu thermischen Solaranlagen die zur Wärmegewinnung genutzt werden, bewirken Photovoltaikanlagen die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.

Solarstrom

In Solarzellen direkt erzeugter Gleichstrom.

Solarzelle

Die Solarzelle ist die kleinste Einheit zur Stromerzeugung in einem Photovoltaikmodul. Fast 95 % aller Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Das Ausgangsmaterial für mono- und polykristalline Solarzellen sind 0,2 bis 0,3 mm dünne Siliziumscheiben, die aus Halbleiterblöcken gesägt werden. Solche Scheiben nennt man Wafer. Eine Solarzelle besteht aus zwei Schichten: einer negativ und einer positiv dotierten Lage. Wenn Licht auf die Zelle fällt, entsteht Spannung zwischen den beiden Schichten. Schließt man einen Verbrauchsquelle (z. B. eine Lampe) an, fließt Gleichstrom. Man unterscheidet zwischen amorphen, mikroamorphen, monokristallinen und polykristallinen Solarzellen.

Solarzelle, amorph

Amorph (= griechisch für gestaltlos). In amorphem Silizium sind die Atome unregelmäßig angeordnet. Das amorphe Silizium hat ein sehr hohes Lichtabsorptionsvermögen, weshalb amorphe Solarzellen i.d.R. sehr dünn (Dünnschichtsolarzellen) sind. Der Wirkungsgrad liegt bei 5 – 7% und ist damit ungefähr halb so hoch wie der kristalliner Solarzellen. Allerdings können amorphe Solarzellen den diffusen Lichtanteil effektiver nutzen, und ihre Energieausbeute wird von der Zellentemperatur in geringerem Maße beeinflusst.

Solarzelle, mikroamorph

Diese Solarzellen basieren auf aus amorphem und monokristallinem Silizium. Durch die Kombination von mehreren Dünnschichtsolarzellen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit lässt sich die Strahlungsenergie der Sonne stärker ausnutzen. Die mikroamorphe Solarzelle erreicht einen deutlich höheren Energieumwandlungsgrad als der herkömmliche, rein amorphe Typ und kommt mit einer Stärke von nur wenigen Mikrometern aus, wodurch zusätzlich Ressourcen eingespart werden können. (Der Wirkungsgrad liegt etwa bei bis zu 8,5 %.)

Solarzelle, monokristallin

Als monokristallin bezeichnet man z. B. einen Siliziumblock, welcher durchweg aus einem einzigen Kristall besteht und somit vollständig eine regelmäßige Anordnung der Atome aufweist. Der Wirkungsgrad von monokristalliner Solarzellen beträgt 14 –18%.

Solarzelle, polykristallin

Solarzellen, die aus vielen verschiedenen, unregelmäßig angeordneten Kristallen bestehen. Im Gegensatz zu den monokristallinen Zellen ist bei den polykristallinen Solarzellen Wirkungsgrad um 1,5 –2 % geringer. Allerdings muss man die günstigeren Herstellungsmöglichkeiten für polykristalline Solarzellen berücksichtigen und damit einen Preisvorteil gegenüber den monokristallinen Modulen haben. Der Wirkungsgrad liegt etwa bei 12 – 16%.

Sonnenenergie

Bereits seit mehreren Milliarden Jahren ist die Sonne aktiv. Sie ist das größte und unbegrenzteste Kraftwerk, das es gibt und erzeugt die Energie für unser gesamtes Sonnensystem. Die Menge von solarer Energie auf der Erde übersteigt den täglichen weltweiten Verbrauch um das 10.000- bis 15.000-fache. Durch Photovoltaikanlagen kann Sonnenenergie in "sauberen", direkt nutzbaren elektrischen Strom umgewandelt werden oder über thermische Solaranlagen in Wärme umgewandelt werden.

Verschattung

Schatten, den Bäume, Nachbargebäude, Kamine, Oberlandstromleitungen, Antennen oder sonstige Dachaufbauten auf ein Dach werfen, beeinflussen die Effizienz von PV-Anlagen. Da die Solarzellen in Reihe geschaltet sind, stört jede im Dunkeln liegende Solarzelle den optimalen Energiefluss und beeinträchtigt dadurch die Leistung der Anlage. Wird eine Solarzelle teilweise oder komplett verschattet, fließt weniger Strom durch sie hindurch. Durch Reihenschaltung im Modul kann sich die abgeschattete Solarzelle aufheizen und eventuell sogar zerstört werden (sog. "Hot-Spot-Effekt"). Dies verhindern die Bypass-Dioden (vgl. oben).

Wechselrichter

Ein Wechselrichter wandelt den von der PV-Anlage produzierten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Bei normalem Betrieb leitet der Wechselrichter den Solarstrom in den Einspeisezähler, der die produzierte Strommenge in Kilowattstunden (kWh) misst. Zudem sorgt der Wechselrichter für das sekundenschnelle Abschalten der PV-Anlage, sobald das öffentliche Netz ausfällt.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der nutzbaren zur vorhandenen Sonnenenergie. Der Zellenwirkungsgrad bezieht sich in der Photovoltaik auf die einzelne Solarzelle. Er gibt an, wie viel Prozent der auf die Zelle eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Kristalline Siliziumsolarzellen wandeln 12 – 18% der Sonnenenergie in elektrische Energie um.

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