Photovoltaik
Unter dem Begriff Photovoltaik versteht man die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Diese Technik der Energieerzeugung wird seit den späten 1950er Jahren konventionell in der Raumfahrt genutzt, später wurden auch kleinere elektrische Geräte wie z.B. Taschenrechner damit betrieben. Heute stellt diese Art der Energieerzeugung ein wichtiges Mittel dar, um langfristig auf den Einsatz von fossilen Energieträgern zur Energiebereitung zu verzichten und um damit einen wichtigen Weg zu beschreiten der globalen Klimaerwärmung entgegenzuwirken.
Details zur Wirkweise
Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie erfolgt mittels einer sogenannten Solarzelle.
Eine Solarzelle besteht aus einem Halbleiterwerkstoff, in der Regel Silizium. Halbleiter haben die besondere Eigenschaft, dass durch zugeführte Energie von außen (Sonnenlicht) freie Ladungsträger (Elektronen) erzeugt werden können. Dadurch entsteht ein nutzbarer, elektrischer Strom.
Eine einzelne Solarzelle würde nur eine geringe Strommenge liefern, es werden daher viele Solarzellen miteinander gekoppelt, wodurch ein Photovoltaik Modul entsteht.
Es gibt unterschiedliche Ausführungen von Silizium-Solarzellen, z. B. ob die Solarzelle aus einem großen oder vielen zusammengesetzten kleinen Kristallen besteht (monokristalline oder polykristalline Zellen), man kann das Silizium aber auch zu einer amorphen Masse verschmelzen und diese als dünne Schicht auf die Solarzelle aufzudampfen (Dünnschichtmodule). Je nachdem kann man günstiger oder teurer produzieren, damit verknüpft sind aber auch unterschiedlich hohe Wirkungsgrade, beginnend von etwa 5% bei Dünnschichtzellen bis maximal 20% bei monokristalline Siliziumzellen.
Eine neuere Entwicklung wären organische Kunststoffe als Ausgangsmaterial für Solarzellen. Diese wären wesentlich günstiger in der Herstellung, allerdings sind die im Moment erzielbaren Wirkungsgrade noch gering, sodass sie zurzeit noch nicht im großen Umfang angewendet werden.
Die Höchstleistung einer Photovoltaikanlage wird in Kilowatt Peak angegeben (kWp), ein Wert, der unter standardisierten Testbedingungen gemessen wird.
Vorteile einer Photovoltaik Anlage
- Ökologisch sinnvolle Art der Stromerzeugung, ohne schädliche Auswirkung auf die Umwelt wie bei fossilen Energieträgern (CO2-Emissionen, Klimaerwärmung) oder langfristig problematischen Auswirkungen durch Lagerung von radioaktiven Substanzen (Atomenergie)
- Keine beweglichen Verschleißteile, dadurch geringer Aufwand für Wartung und Instandhaltung. Lebensdauer der Anlage etwa 25-30 Jahre (nur der Wechselrichter hat eine kürzere Lebensdauer)
- Mehr Unabhängigkeit von externen Energiequellen durch hohen Verbrauch des selbst erzeugten Stroms
- Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher und Notstromfunktion möglich
Nachteile einer Photovoltaik Anlage
- Hohe Anschaffungskosten, lange Amortisationszeit
- Unregelmäßige Ausbeute (die erzeugte Strommenge hängt von Tageszeit und Witterung ab)
- Flächenbedarf für Photovoltaik Module und entsprechende geografische Ausrichtung der Fläche
- Durch die derzeit (2021/22) bestehende hohe Nachfrage sowie Lieferproblematik (Ukraine Krieg, Corona Pandemie) gibt es im Augenblick lange Wartezeiten in der Anschaffung
Kosten
Die Kosten für Photovoltaikanlagen sind in den letzten Jahren deutlich gesunken, dennoch muss man für eine Anlage von etwa 3,5 – 4 kWp mit Anschaffungskosten von etwa € 10.000 rechnen.
BUNDESVERBAND PHOTOVOLTAIC AUSTRIA