Nerds 2 Go

Wissen in 5 Minuten

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Die Photovoltaikanlage. Strom von der Sonne.

Die Physik der täglichen Dinge

10.12.2022 6 min

Video zur Episode

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Zusammenfassung & Show Notes

Wie funktioniert eine Solaranlage (Photovoltaikanlage)? Und warum wird der Solarstrom zuerst verbraucht? ... ungescriptet nachgedacht.

Musik und Bilder von pixabay .::. Barrierefrei mitlesen automatisiert von auphonic KI

Transkript

Herzlich willkommen bei einer neuerlichen Folge hier bei mir beim Geschichtenerzähler von Nerds to go. Nun bin ich ja schon seit einiger Zeit stolzer Besitzer einer Solaranlage, Photovoltaikanlage genannt und darüber möchte ich heute mit euch ein bisschen sprechen und zwar wie funktioniert eigentlich so ein Ding? Nun hat man ja ganz viele Module auf dem Dach, irgendwo im Keller oder auch an der Wand einen Wechselrichter, jede Menge Kabel und dann fließt der Strom in mein Hausnetz ein. Der gute Solarstrom. Aber warum? Wie funktioniert das nun? Zuerst einmal eine kleine Einführung. Das Wort Photovoltaik leitet sich aus den griechischen Wort für Licht ab und zwar Photos. Sowie aus der Einheit für elektrische Spannung Volt. Abgeleitet vom Namen des Physikers Alexandro Volta. Es bezeichnet den Fotoelektrischen Effekt, der bereits im Jahr 1839 von dem Physiker Alexandre Edmund Berggerell entdeckt wurde. Man versteht darunter die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrischer Energie mittels Solarzellen. Die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträger in ein Festkörper durch Lichteinstrahlung. Soweit, so gut. Aber wie funktioniert denn nun eine Solarzelle? Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht, elektrisch leitfähig werden, beispielsweise es gibt auch Halbleiter, die unter Wärme oder Druck elektrisch leitfähig werden. Uns interessiert aber heute die Halbleiter, die unter Solar unter Lichteinwirkung elektrisch leitfähig werden. Herstellung einer Solarzelle wird das Material zuerst einmal dotiert. Damit ist das definierte Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven Ladungsträgerüberschoss oder einen negativen Ladungsträgerüberschuss im Halbleitermaterial erzielen kann. Werden nun zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an deren Grenzschicht ein sogenannter PN Übergang. Positiv, negativ Übergang. An diesem Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Über Metallkontakte kann eine elektrische Spannung dann abgegriffen werden, Was versteht man nun unter freigesetzten Ladungsträgern? Nun, das sind schlicht und ergreifend Elektronen. Fallen nun also Photonen auf diese Grenzschicht, dann erfolgt ein Ladungsträgeraustausch, also ein Fluss von freien Elektronen. Und das nennt man gemeinhin einen Stromfluss. Produziert eine Solarzelle Gleichspannung. Unser Hausnetz hat aber üblicherweise Wechselspannungen. Deswegen gibt's den guten Wechselrichter, jene Kiste, die entweder im Keller oder auch an der Wand hängt und die formt die Gleichspannung in Wechselspannung um. Damit wäre eigentlich grundsätzlich das Prinzip der Solaranlage erklärt. Aber habt ihr euch schon mal Gedanken gemacht oder drüber nachgedacht, warum denn unsere Verbraucher im Haus den Solarstrom bevorzugen und nicht den teuren Strom, der vom Versorger kommt, Wir wollen ja, dass unsere Verbraucher im Haus, zum Beispiel Kühlschrank oder Fernseher, günstigen, den kostenlosen Solarstrom verbrauchen und nicht den teuren Strom vom Versorger. Natürlich w issen die Geräte das nicht. Dahinter steckt ein ganz einfaches physikalisches Gesetz. Das Gesetz des geringsten Widerstandes. Der elektrische Strom nimmt immer den Weg des geringsten Widerstandes und das ist immer der kürzeste Weg. Wenn also die Solaranlage auf dem Dach Strom liefert, verbraucht der Gefrierschrank im Keller diesen Strom, dann wird der Strom von der Solaranlage auf direktem Weg zu diesem Gefrierschrank hinfließen. Die Stromquelle, die Solaranlage, ist viel dichter an diesem Kühlschrank als beispielsweise das Kraftwerk, das uns den normalen Hausstrom liefert. Von daher braucht ihr keine Angst haben, sofern die Sonne scheint, wird euer Hausnetz immer den Solarstrom "bevorzugen" (in Anführungsstrichen). Erst wenn die Sonne nicht mehr scheint, wird Strom aus dem normalen Netz gezogen. Nun bin ich ja ein großer Verfechter von Solaranlagen, Aber die ganze Sache hat leider auch einen Wermutstropfen. Der Wechselrichter, jenes Gerät, das die Gleichspannung in Wechselspannung umformt, benötigt zwingend eine externe Stromquelle. Anders gesagt bei einem Blackout, bei einer Stromabschaltung funktioniert leider eure Solaranlage auch nicht, Theoretisch könnte man dieses Manko umgehen, indem man die Solaranlage mit Stromspeichern koppelt. Diese Stromspeicher sind aber sehr, sehr teuer, Man sollte sich wirklich überlegen, ob man diese Investition tätigen will. Wir sprechen da ganz schnell bei einem normalen Hausanschluss von 10 bis 15 tausend Euro. Das ist äh im Grunde genommen nochmal die Kosten der gesamten Solaranlage oben drauf. Aber das muss jeder von euch natürlich selbst entscheiden. Mir ist die Zeit jetzt ein bisschen weggelaufen und von daher muss ich mich ganz schnell verabschieden und verbleibe mit den besten Grüßen, euer Alex, der Geschichtenerzähler.