So funktionieren Solarmodule tatsächlich
Sie wissen bereits, dass Sonnenkollektoren Sonnenlicht in Strom umwandeln. Aber wie? Es scheint fast wie Magie. Nun, es ist magisch, aber es ist keine Illusion, sondern die Wissenschaft dahinter - der photovoltaische Effekt - ist faszinierend. In Anbetracht der steigenden Heizkosten und der Auswirkungen des Klimawandels ist es ein guter Zeitpunkt, um in Sonnenkollektoren für Ihr Haus zu investieren. Sie tragen nicht nur dazu bei, saubere Energie für die nächsten Jahrzehnte zu erzeugen, sondern sparen auch einen großen Teil Ihrer monatlichen Rechnungen ein.
Woraus besteht das Solarmodulsystem?
Schauen wir uns zunächst das Solarmodul selbst an. Da sind die Solarzellen, die aus Silizium bestehen - sie sind das Hauptelement, das Sonnenlicht in Strom umwandelt. Um sie herum befindet sich eine isolierende Hülle aus Glas oder Polymer. Ein Metallrahmen hält alles zusammen und schützt die Technik vor äußeren Einflüssen. Außerdem gibt es eine Anschlussdose, die die Dioden, die Verkabelung und die elektrischen Komponenten schützt. Schließlich verwenden die Module MC5-Steckverbinder, die alle Solarmodule miteinander verbinden, um ein einziges Array zu bilden.
Das Solarenergiesystem besteht aus vielen verschiedenen Komponenten, abgesehen von den Modulen selbst. Diese Komponenten sind für die Umwandlung, Speicherung oder gemeinsame Nutzung des vom Solarmodul erzeugten Stroms zuständig. Hier sind einige der wichtigsten Komponenten, die Sie finden werden:
- Wechselrichter: Der Wechselrichter ist das wichtigste Bauteil eines jeden Solarenergiesystems. Standardmäßig erzeugen die Solarzellen Gleichstrom (DC), die meisten Haushaltsgeräte arbeiten jedoch mit Wechselstrom (AC). Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, so dass er für den Betrieb von Lampen, Ventilatoren oder des Kühlschranks verwendet werden kann.
- DC-Optimierer und String-Wechselrichter: Ein Optimierer hilft den einzelnen Modulen, unabhängig voneinander mit dem Maximum Power Point Tracking zu arbeiten. Das so genannte MPPT-Verfahren wird dann in den AD-Wechselrichterprozess eingespeist.
- Mikro-Wechselrichter: Diese Geräte verfolgen den Punkt maximaler Leistung und wandeln den Gleichstrom direkt auf dem Panel in Wechselstrom um. Sie können dazu beitragen, dass ein zentraler Wechselrichter überflüssig wird.
- Schnellabschaltvorrichtung: Hierbei handelt es sich um einen Sicherheitsmechanismus, der eine sichere Abschaltung des gesamten Solarsystems gewährleistet.
- Telemetrie-Hub: Dies ist der Teil, der das gesamte System überwacht und den Nutzern die Daten anzeigt, normalerweise über ein digitales Panel.
- Batterie: Dies ist nicht erforderlich, wenn Sie ein netzbasiertes Solarsystem bauen, bei dem die erzeugte Energie direkt in das örtliche Stromnetz eingespeist wird und Sie Gutschriften für die von Ihnen gelieferte Energie erhalten. Wenn Sie jedoch ein netzunabhängiges System bauen oder Ihre Anlage in einem abgelegenen Gebiet steht, benötigen Sie eine Batterie, um den erzeugten Strom zu speichern und zu nutzen.
Wie der photovoltaische Effekt beim Solarladen funktioniert
Wie wir bereits erwähnt haben, funktionieren Solarladegeräte auf der Grundlage des photovoltaischen Effekts. Bevor wir darüber sprechen, sollten Sie jedoch zunächst den photoelektrischen Effekt verstehen.
Der photoelektrische Effekt ist ein Phänomen, bei dem Elektronen aus der Oberfläche eines Materials herausgeschleudert werden, wenn dieses mit Licht bestrahlt wird. Dies geschieht, weil die Energie der Lichtphotonen von den Elektronen absorbiert wird, wodurch sie genügend Energie erhalten, um die Bindungsenergie zu überwinden, die sie an das Material bindet. Die ausgestoßenen Elektronen werden als Photoelektronen bezeichnet. Wenn sich die freien Elektronen bewegen, erzeugen sie Strom und Spannung.
Der photovoltaische Effekt ist ähnlich, aber hier werden stattdessen Photonen aus dem Sonnenlicht von der Solarzelle absorbiert. Die Photonen regen dann die Elektronen an, die sich im Material der Solarzelle befinden. Dadurch lösen sie sich aus ihren atomaren Bindungen und werden frei. Die Solarzellen haben einen PN-Übergang, der aus Halbleitermaterialien besteht, die den Fluss der freien Elektronen lenken, und so wird der Strom erzeugt.
Sollten Sie netzunabhängig werden?
Die Anschaffung einer Solaranlage bedeutet nicht, dass Ihr Haus vom Stromnetz getrennt ist, und das muss es auch nicht sein. Sie können weiterhin an das Stromnetz angeschlossen bleiben, als Backup an den örtlichen Stromversorger, und gleichzeitig Ihre eigene Solaranlage betreiben.
Ohne Batterie wird der Strom, den Ihr Haus nicht verbraucht, automatisch ins Netz eingespeist. Wie das funktioniert, hängt von den örtlichen Gesetzen ab, aber normalerweise gibt es ein Überwachungsgerät, das die erzeugten Stromeinheiten berechnet, und Sie erhalten Gutschriften für den Verkauf Ihres Anteils an das Netz. Dieser Weg ist billiger, weil Sie keine teure Batterie kaufen müssen, um Ihr System zu erweitern.
Falls Sie sich dafür entscheiden, wird sie direkt an die Solaranlage angeschlossen, wo der Strom übertragen und gespeichert wird. Wenn Sie dann ein Gerät betreiben wollen, wandelt der Wechselrichter die in der Batterie gespeicherte Energie in Wechselstrom um.
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Quelle: aussiedlerbote.de
