 |
 |
 |
Strom aus der Sonne
Fundamentbau und Montagesysteme
für Photovoltaik-Freiflächenanlagen
|
Die Sonne strahlt täglich rund 10.000-mal soviel Energie auf die Erde, wie die Menschheit pro Tag verbraucht. Anders ausgedrückt: In einer knappen Stunde gelangt von der Sonne soviel Energie zur Erde, wie die Weltbevölkerung in einem Jahr konsumiert. Die Sonnenenergie, welche in Form von Licht und Wärme auf die Erdoberfläche trifft, kann aktiv durch Photovoltaik-Anlagen zur Stromerzeugung genutzt werden. Was ist Photovoltaik? Photovoltaik (PV) ist die direkte Umwandlung von Licht in einer Solarzelle in elektrische Energie. Dies geschieht aufgrund des physikalischen Photoeffekts völlig bewegungs-, geräusch- und emissionsfrei. Der physikalische Effekt, der der Photovoltaik zugrunde liegt, wurde bereits 1839 vom Physiker Becquerel entdeckt. Bis zur Erfindung des Transistors 1949 schenkte man den beobachteten Effekten keine weitere Beachtung. Erst im Zeitalter der Halbleitertechnik Anfang der 1950er Jahre wurde die Idee von Becquerel wieder aufgegriffen und im Jahre 1954 die erste Solarzelle in den USA aus kristallinem Silizium entwickelt. Zu Anfang kam die Solarzelle überwiegend zur Energieversorgung von Satelliten zum Einsatz. Erst die ölkrise 1973 brachte die Endlichkeit fossiler Ressourcen wieder in das Blickfeld der Gesellschaft und führte zu verstärkten Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Photovoltaik. Ziel ist es seither, die noch hohen Kosten, die einer weiten Verbreitung der Technologie entgegenstehen, zu senken. Solarzellen Solarzellen bestehen aus mehreren dünnen Schichten aus Halbleitermaterialien. Weltweit wird für die Solarzellenherstellung fast immer (zu 98%) auf Silizium als Basismaterial zurückgegriffen. Silizium bietet den Vorteil, als zweithäufigstes Element der Erdkruste in ausreichendem Mass verfügbar und umweltverträglich zu sein. Je nach Herstellungsverfahren unterscheidet man drei Arten von Silizium Solarzellen: Monokristalline, multikristalline und amorphe Solarzellen. Während für kristalline Zellen meist ein gezogener bzw. gegossener Siliziumkristall in Scheiben gesägt und weiterverarbeitet wird, werden amorphe Zellen mit deutlich geringerem Material- und Energieaufwand auf ein Trägermaterial aufgedampft. Allgemein werden diese weniger materialaufwändigen Zellen Dünnschicht-Solarzellen genannt. Nicht-Siliziumzellen bestehen aus anderen Halbleitermaterialien wie z.B. Kupfer-Indium-Diselenid (CIS). Die Funktionsweise einer Solarzelle unter Sonneneinstrahlung ist im folgenden Bild schematisch dargestellt. Typisch für alle Solarzellentypen ist, dass immer Gleichspannung bzw. Gleichstrom erzeugt wird.  (Schematische Darstellung einer Kristallinen Solarzelle) Solarmodule Eine Anzahl von kristallinen oder Dünnschicht-Solarzellen miteinander zu grösseren Einheiten verschaltet und witterungsbeständig verpackt wird Solarmodul genannt. Als Verpackungsmaterial kommen auf der Vorderseite meist Glas, teilweise Kunststofffolien zum Einsatz. Für die Rückseite werden häufig Kunststofffolien, aber auch Gläser verwendet. Die Solarzellen befinden sich dazwischen in einem transparenten Material eingebettet, das gleichzeitig das Modul als Ganzes zusammenhält.  (Aufbau eines Solarmodules) Solarstromanlage In der Anwendung unterscheidet man grob zwei Arten von Solarstromanlagen: Inselanlagen und netzgekoppelte Anlagen. Bei Inselanlagen bestehend aus Solarmodulen, Laderegler, Solarakku (meist Bleibatterien) und bei Bedarf einem 230V Wechselrichter wird die an sonnigen Tagen produzierte überschussenergie in einer Batterie zwischengespeichert und bei Bedarf später verbraucht. Im folgenden Bild ist eine einfache Anlage ohne Wechselrichter schematisch dargestellt, bei der die am Tag gespeicherte Energie in einem Gleichstromkreislauf am Abend z.B. für Beleuchtungszwecke verwendet wird.  (Schematische Darstellung einer einfachen Inselanlage) Inselanlagen werden als autonome Einheiten von meist kleiner Grösse für die elektrische Versorgung von nicht ans elektrische Stromnetz gekoppelten Einrichtungen wie z.B. von Parkuhren, Navigationshilfen, Telekommunikationseinrichtungen, oder zur Beleuchtung von abgelegenen Gebäuden eingesetzt. Bei grösseren autonomen Stromerzeugungsanlagen z.B. für eine umfangreichere elektrische Versorgung von netzfernen Gebäuden wird oft über einen Wechselrichter ein kleines 230V Wechselstromnetz betrieben. Dabei werden die Photovoltaik Anlagen häufig mit zusätzlichen Stromerzeugern wie mit Diesel- oder Windgeneratoren zu hybriden Energieerzeugungssystemen kombiniert. Die netzgekoppelten Solarstromanlagen besitzen keine Speicherbatterie. Ein netzgekoppelter Wechselrichter wandelt den von den Solarzellen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, und speist die elektrische Energie direkt ins öffentliche Stromnetz ein. Der produzierte Solarstrom kann dann an einem beliebigen Ort genutzt werden.  (Netzgekoppelte Anlage mit Einspeisung ins öffentliche Stromnetz) Netzgekoppelte Systeme werden im bebauten Raum häufig in oder auf Gebäudeflächen sowie als selbstständige Grossanlagen im Freiland realisiert. Bei der Gebäudeintegration von Photovoltaik Anlagen werden die Solarstrommodule neben der Stromproduktion nach Möglichkeit multifunktional als dichte Gebäudehülle (Dach und Fassade) oder zu Beschattungszwecken verwendet. Länder wie die Schweiz mit begrenzt verfügbaren Landressourcen setzen seit Ende der 1980ger Jahre in erster Linie auf die Realisierung von Solarstromanlagen im bebauten Raum. Potenzial Die Photovoltaik weist betreffend mögliche Anwendungsgebiete und Beitrag zur Strombedarfsdeckung ein beachtliches Potenzial auf. Das theoretische Potenzial ist naturgemäss enorm, da die eingestrahlte Sonnenenergie den gegenwärtigen Energieverbrauch tausendfach übertrifft. Das technische Potenzial des Solarstroms hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere von den verfügbaren Flächen und dem Systemwirkungsgrad der Photovoltaikanlage auf der Angebotsseite (Erzeugungspotenzial) und von den Stromnetz- und Speicherkapazitäten auf der Nachfrageseite (Endenergiepotenzial). Allein im schweizerischen Gebäudepark finden sich solar-architektonisch geeignete Dach- und Fassadenflächen, auf denen mit der gegenwärtig bereits verfügbaren Technologien Solarstrom im Umfang von einem Drittel des schweizerischen Stromverbrauchs erzeugt werden könnte. Das ist bereits mehr als gemeinhin mit den vorhandenen Stromnetz- und Speicherkapazitäten gemeistert werden könnte, i.d.R. wird hier ein Obergrenze von 10 bis 20% gesehen. In technischer Hinsicht kann das Potenzial des Solarstroms dank angepasster Strukturen und Technologien inskünftig noch höher sein. Das effektiv realisierte / realisierbare Potenzial ist im wesentlichen durch wirtschaftliche und energiepolitische Faktoren beeinflusst. |
| Passende Produkte für Photovoltaik-Freiflächenanlagen |
BTSSB Bartmann Total Solutions in Steel Buildings
Casa Mondiale - CH-6745 Giornico / TI - Switzerland
Tel.: 0041-(0)91 864 2230 - FAX: 0041-(0)91 864 2235
E-Mail: info@kaltprofile.eu
URL: http://www.kaltprofile.eu
http://www.cold-rolled-sections.com - http://www.sonderprofile.eu
Impressum l AGB l Datenschutzerklärung l Copyright© BTSSB All rights reserved