Photovoltaik
Photovoltaik (PVs) sind Zellanordnungen, die ein photovoltaisches Solarmaterial enthalten, das Sonnenstrahlung oder Sonnenenergie in Gleichstrom umwandelt. Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach erneuerbaren Energiequellen ist die Herstellung von Solarzellen und photovoltaischen Anordnungen in den letzten Jahren erheblich vorangekommen, und die Kosten sind gesunken.
Die Solar-Photovoltaik wächst schnell von einer kleinen Basis bis zu einer globalen Gesamtkapazität von 130.000 MW Ende 2013. Mehr als 100 Länder nutzen die Photovoltaik. Die Anlagen können bodenmontiert sein (und manchmal in Landwirtschaft und Weidewirtschaft integriert sein) oder in das Dach oder die Wände eines Gebäudes eingebaut sein.
Solarkraftwerk Nellis auf dem Luftwaffenstützpunkt Nellis in den USA. Diese Paneele folgen der Sonne in einer Achse.
Photovoltaikanlage "Baum" in der Steiermark, Österreich
Gremien
Photovoltaische Solarpaneele gibt es in vielen verschiedenen Spannungsbereichen. Die gebräuchlichsten sind 12 Volt, 24 Volt und 48 Volt. Wie Batterien können mehrere Solarpaneele zusammengeschaltet werden, um höhere Spannungen zu erzeugen, z.B. würden zwei zusammengeschaltete 48-Volt-Paneele 96 Volt erzeugen. Der Wechselrichter, die Batterien und die Solarmodule in einem System haben in der Regel alle die gleiche Spannung. Der Vorteil eines Systems mit höherer Spannung besteht darin, dass ein dünnerer Draht verwendet wird, der kostengünstiger und einfacher durch die Leitung zu ziehen ist. Der Nachteil einer Installation mit höherer Spannung ist, dass Stromschlag und Lichtbogenblitze eine größere Gefahr darstellen, so dass Installationen über 48 Volt normalerweise nur in Solarkraftwerken oder gewerblichen Gebäuden zu finden sind.
Eine photovoltaische Anlage umfasst in der Regel eine Reihe von Solarpaneelen, einen Wechselrichter, wiederaufladbare Batterien (für den Einsatz bei Nacht), einen Laderegler (eine Vorrichtung, die eine Überladung der Batterien verhindert), zwei GFCI-Schutzschalter (einer vor dem Wechselrichter und einer nach dem Wechselrichter) und eine Verbindungsverdrahtung. Manchmal gibt es auch einen Transformator nach dem Wechselrichter, der 240 Volt schwere Geräte wie einen Wäschetrockner oder Ofen mit Strom versorgen kann. Der Transformator ist oft Teil des Wechselrichters und kann nicht gesehen werden. Alles, was hinter dem Wechselrichter (oder dem Transformator, falls vorhanden) liegt, ist wie eine normale, von einem Versorgungsunternehmen gespeiste Installation aufgebaut (Trennschalter, Beleuchtung, Steckdosen, Schalter usw.). Wenn kein Transformator vorhanden ist, dürfen nur 120-Volt-Geräte verwendet werden. Anlagen ohne Transformator müssen auf der Schalttafel als solche gekennzeichnet werden, um zukünftige Elektriker darauf hinzuweisen, dass 240-Volt-Geräte nicht installiert werden können. Einige Anlagen verfügen über Gleichstrombeleuchtung (DC) und möglicherweise Gleichstromgeräte. Dies hat den Vorteil, dass bei Gleichstromverbrauchern die Verluste im Wechselrichter vermieden werden. Bei diesen Installationen wird dem Wechselrichter ein separates DC-Trennschalterfeld vorgeschaltet. Aus Sicherheitsgründen kann die Gleichstromverdrahtung nicht im gleichen Kabelkanal wie die Wechselstromverdrahtung verlegt werden, und Gleichstromausgänge dürfen keinen Wechselstromstecker aufnehmen und umgekehrt.
Solarzellen
Eine Solarzelle oder photovoltaische Zelle ist ein Gerät, das Lichtenergie in Elektrizität umwandelt. Die Photovoltaik ist am besten bekannt als eine Methode zur Erzeugung von Elektrizität durch die Verwendung von Solarzellen, die die Energie der Sonne in einen Elektronenfluss umwandeln. Der photovoltaische Effekt wurde erstmals 1839 von Alexandre-Edmond Becquerel bemerkt. Eric Seale (11. Juli 2003). "Photovoltaischer Effekt". Abgerufen am 24. Mai 2012. Praktisch alle photovoltaischen Vorrichtungen sind eine Art Fotodiode.
Solarzellen können zum Antrieb von Werkzeugen oder zum Aufladen einer Speicherbatterie verwendet werden. Die erste eigentliche Anfrage der Photovoltaik war die Stromversorgung von Satelliten und anderen Raumfahrzeugen im Orbit, aber heute werden die meisten Photovoltaikmodule für die netzgekoppelte Stromerzeugung verwendet. In diesem Fall wird ein Werkzeug namens Wechselrichter benötigt, um den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Die Zellen müssen vor der Umwelt geschützt werden und werden normalerweise dicht hinter einer Glasscheibe verpackt. Wenn mehr Leistung benötigt wird, als eine einzelne Zelle abgeben kann, werden die Zellen elektrisch miteinander verbunden, um Photovoltaikmodule oder Solarpaneele zu bilden. Ein einzelnes Modul reicht aus, um ein Notruftelefon zu betreiben, aber für ein Haus oder ein Kraftwerk müssen die Module in Vielfachen als Arrays angeordnet werden.
Fragen und Antworten
F: Was ist Photovoltaik?
A: Photovoltaik (PV) ist eine Anordnung von Zellen, die ein photovoltaisches Material enthalten, das die Sonnenstrahlung oder die Energie der Sonne in Gleichstrom umwandelt.
F: Wie hat sich die Herstellung von Solarzellen und Photovoltaik-Anordnungen in den letzten Jahren entwickelt?
A: Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach erneuerbaren Energiequellen hat die Herstellung von Solarzellen und Photovoltaikanlagen in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht, und die Kosten sind gesunken.
F: Wie viel Kapazität hatte die Photovoltaik Ende 2013 weltweit?
A: Ende 2013 verfügte die Photovoltaik weltweit über eine Gesamtkapazität von 130.000 MW.
F: In wie vielen Ländern wird die Photovoltaik genutzt?
A: In mehr als 100 Ländern wird die Photovoltaik genutzt.
F: Wo können Photovoltaikanlagen errichtet werden?
A: Die Anlagen können auf dem Boden montiert (und manchmal in die Landwirtschaft und Weiden integriert) oder in das Dach oder die Wände eines Gebäudes eingebaut werden.
F: Welche Art von Strom erzeugt die Fotovoltaik?
A: Photovolatik erzeugt Gleichstrom.
