In Anbetracht des wachsenden Umweltbewusstseins und der steigenden Strompreise entscheiden sich viele für die Installation von Solarmodulen in ihrem Zuhause. Aber wie funktionieren Solarmodule? In diesem Artikel erläutern wir im Detail, wie sie funktionieren, wie sie Strom erzeugen und wie sie in das Stromnetz eines Hauses integriert werden. Zudem erfahren Sie etwas über ihre wichtigsten Bestandteile und Merkmale, die Ihnen helfen werden, Ihre Funktionsweise besser zu verstehen.
Wie funktionieren Solarmodule?
Inhaltsverzeichnis
Solarmodule nutzen die Energie der Sonne und bestehen aus photovoltaischen Zellen, die das Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln, ein Prozess, der als photovoltaischer Effekt bekannt ist.
Wenn Sonnenlicht auf Solarzellen trifft, erzeugen diese elektrischen Strom. Deshalb ist das am häufigsten in Solarzellen verwendete Material Silizium, ein Halbleiter. Bei Sonneneinstrahlung setzt das Silizium Elektronen frei, die Gleichstrom (DC) erzeugen.
Damit diese Energie in einem Haus genutzt werden kann, muss sie in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden, die Art von Elektrizität, die in den meisten Haushaltsgeräten verwendet wird. Dies erfolgt mittels eines Wechselrichters.
Der gesamte Prozess umfasst die Aufnahme von Solarenergie, ihre Umwandlung in Strom und ihre Verteilung über das Stromnetz des Hauses oder Unternehmens.
Wie erzeugen Solarmodule Strom?
Die Stromerzeugung durch Solarmodule basiert auf dem photovoltaischen Effekt, einem Prozess, bei dem Halbleitermaterialien wie Silizium Photonen des Sonnenlichts absorbieren und Elektronen freisetzen:
- Absorbtion von Sonnenlicht: Photvoltaikzellen absorbieren das Sonnenlicht, das aus Photonen besteht. Diese Photonen enthalten Energie, die auf die im Halbleitermaterial vorhandenen Elektronen übertragen wird.
- Erzeugung von elektrischen Strom: Die durch Solarenergie angeregten Elektronen beginnen, sich durch das Halbleitermaterial zu bewegen, wodurch Gleichstrom entsteht. Dieser Strom wird von einem Stromkreis erfasst.
- Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom: Da die meisten elektrischen Geräte mit Wechselstrom betrieben werden, muss der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Dies wird durch den Einsatz eines Wechselrichters erreicht.
Aus welchen Teilen besteht ein Solarmodul?
Ein Solarmodul besteht aus mehreren grundlegenden Komponenten, die seinen ordnungsgemäßen Betrieb und die Umwandlung von Solarenergie in elektrischen Strom ermöglichen.
- Solarzellen: Sie sind der Hauptbestandteil der Solarmodule und für die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom verantwortlich. Sie bestehen hauptsächlich aus Halbleitermaterialien, wie z. B. Silizium.
- Schutzglas: Eine Schicht aus transparentem Glas oder Kunststoff, welche die Solarzellen abdeckt und vor äußeren Schäden, wie Stößen oder Winterungseinflüssen schützt. Dieses Glas ist so konzipiert, dass es so viel Licht wie möglich durchlässt.
- Rahmen: Der Rahmen, in der Regel aus Aluminium, verleiht der Platte strukturelle Festigkeit und erleichtert die Installation. Er trägt auch dazu bei, die Zellen vor Schäden zu schützen.
- Verbindungskabel: Diese Kabel sind für die Verbindung des Moduls mit anderen Modulen in einer Solarkomplettanlage oder direkt mit dem Wechselrichter zuständig, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.
- Wechselrichter: Obwohl er kein psychischer Teil der Anlage ist, ist der Wechselrichter für jede Solaranlage unerlässlich. Er wandelt den von den Solarzellen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der in Häusern verwendet wird.
Merkmale eines Solarmoduls
Solarmodule haben einige Eigenschaften, die ihre Leistung und Effizienz bestimmen, von denen wir die folgenden für die wichtigsten erhalten:
1. Energieeffizienz
Der Wirkungsgrad eines Solarmodule bezieht sich auf den Anteil des Sonnenlichts, das es in Strom umwandeln kann. Die effizientesten Module können bis zu 22 % der empfangenen Solarenergie in Strom umwandeln, während andere einen geringeren Wirkungsgrad haben können, der weitgehend von der Art der verwendeten Solarzelle abhängt.
2. Lebensdauer
Solarmodule sind so konstruiert, dass die einer Vielzahl von Wetterbedingungen standhalten, von hohen Temperaturen bis hin zu Sturm oder Schnee. Dank ihres robusten Rahmens und des Schutzglases haben sie in der Regel eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren, was sie zu einer langfristigen Investition macht.
3. Art der Solarzelle
Es gibt verschiedene Arten von Solarmodulen, die sich nach der Art der verwendeten Solarzelle richten. Die gängigsten sind monokristallin, polykristallin und Dünnschicht. Jede Art hat unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Effizienz und Kosten, was die Wahl je nach Bedürfnissen des Nutzers beeinflusst.
Wie werden die Solarmodule an das Stromnetz des Hauses angeschlossen?
Der Anschluss an das Stromnetz eines Hauses umfasst mehrere wichtige Schritte, darunter die Installation des Wechselrichters und des Überwachungssystems, sowie die Einhaltung der örtlichen Vorschriften.
1. Installation des Wechselrichters
Wie bereits erwähnt, ist der Wechselrichter für die Umwandlung des von den Solarmodulen erzeugten Gleichstroms (DC) in Wechselstrom (AC) zuständig, der in den meisten Haushaltsgeräten verwendet wird. Der Wechselrichter wird normalerweise in der Nähe der Hauptschalttafell des Hauses installiert.
2. Anschluss an das Stromnetz
Sobald der Strom in Wechselstrom umgewandelt wurde, wird er über ein Kabelsystem in das Stromnetz des Hauses eingespeist. Wenn die Solarmodule mehr Strom erzeugen, als das Haus verbraucht, kann der Überschuss in das öffentliche Netz eingespeist werden, wodurch der Hausbesitzer eine Gutschrift oder Vergütung für die exportierte Energie erhält.
3. Systemüberwachung
Solaranlagen sind in der Regel mit einem Überwachungssystem ausgestattet, mit dem der Benutzer überprüfen kann, wie viel Energie die Solarmodule erzeugen und wie viel im Haus verbraucht wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Nutzung der Solarenergie im Haus zu optimieren.
Dieser Prozess und die Verwendung von Solarkomplettanlagen erleichtern die Integration von Solarmodulen in ein bereits an das Stromnetz angeschlossenes Haus und ermöglichen eine größere Energieunabhängigkeit und erhebliche Einsparungen bei den Stromrechnungen.
Wenn Sie mit dem Gedanken spielen, auf Solarenergie umzusteigen, ist es wichtig, sowohl die Arten als auch die Eigenschaften von Solarmodulen zu kennen. Darüber hinaus ist es möglich, durch den Einsatz von Solarmodulen für Häuser die Stromkosten erheblich zu senken und einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Mit einem guten Verständnis dieser Systeme werden Sie besser gerüstet sein, um eine fundierte Entscheidung über die Investition in Solarenergie für Ihr Haus oder Ihr Unternehmen zu treffen.