Grundlagen

Die Sonne sendet pro Quadratmeter Fläche und Jahr eine Energiemenge von ca. 1.100 Kilowattstunden auf Moosburg. Dies entspricht dem Energieinhalt von etwa 110 Litern Heizöl.

Diese Solarstrahlung kann auf zwei Arten genutzt werden:

Wärmeerzeugung (Solarthermie)

Stromproduktion (Photovoltaik)

Stromproduktion:

Die Stromerzeugung beruht auf dem photoelektrischen Effekt. Um diesen zu nutzen, sind dotierte Halbleitermaterialien wie Silizium oder Galliumarsenid erforderlich, bei denen bei einer Schicht Elektronenmangel auf der anderen Seite Elektronenüberschuss herrscht (Solarzelle). Trifft Sonnenstrahlung nun auf diese Materialien, wird ein Elektron aus der Schicht mit Elektronenüberschuss herausgeschlagen. Wenn ein geschlossener Stromkreis zwischen beiden Schichten besteht (Abbildung 1), fließt elektrischer Strom. Im Fall von Silizium als Halbleitermaterial entsteht hierbei eine Gleichspannung von etwa 0,5 V.

Aufgrund der geringen Spannung werden Solarzellen in Reihe geschaltet, um technisch nutzbare Spannungen (meist 16 bis 20 V) zu erreichen. Durch Einbettung dieser Zellen in Kunststoff bzw. Glas entsteht ein Solarmodul (Handelsübliche Leistungen zwischen 10 und 300 Watt). Werden mehrere Modul hintereinander geschaltet, können Spannungen von einigen hundert Volt entstehen. Um diesen Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen ist die Umwandlung des erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom erforderlich. Dazu wird ein Wechselrichter benötigt, der den Gleichstrom in Wechselstrom mit 230 Volt und einer Netzfrequenz von 50 Hertz umwandelt. Über einen Stromzähler wird der erzeugte Solarstrom in das öffentliche Stromnetz abgegeben (Abbildung 2).