Solarenergie - Eine allgemeine Einführung

Was ist Solarenergie?

Solarenergie oder Sonnenenergie ist von der Sonne ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung. Über längere Zeiträume gesehen ist die Strahlungsleistung praktisch konstant. Diese Leistung entspricht am Rand der Erdatmosphäre etwa 1367 kW/m². Daher wird dieser Wert auch Solarkonstante genannt. Die Atmosphäre absorbiert und reflektiert jedoch einen Großteil dieser Energie. Dieser Verlust hängt vom jeweiligen Zustand der Atmosphäre ab, beispielsweise von der Luftfeuchtigkeit und der Bewölkung. Nichtsdestotrotz beträgt die ankommende Strahlung circa 1kW/m² bei senkrecht auftreffender Strahlung.

Energieautonom mit Solarenergie

Damit schickt uns die Sonne täglich 15.000 mal mehr Energie, als wir derzeit verbrauchen. Solarenergie gibt die Möglichkeit, energieautonom zu werden, d.h. unabhängig von kostenpflichtigem Strom zu werden. Diese Energie kann durch verschiedene Anlagen genutzt werden, um Strom und Wärme herzustellen. Letzteres ist durch Solarthermie-Anlagen möglich. Durch gut durchdachte Planung eines Hauses, ist es durch die Kombination aus verschiedenen Solaranlagen möglich, den eigenen Energiebedarf zu decken. Diese Planung machen Profis im Bereich Solararchitektur, auf Neudeutsch Green Architecture. Gegebenenfalls kann man sogar Geld mit überschüssigem Strom verdienen, der wieder in das Stromnetz eingespeist wird. Die Vergütung richtet sich nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

Der Begriff Solarenergie und Ökostrom

Die Fachleute verwenden den Begriff Solarenergie oft als Überbegriff, der verschiedene Arten der Energiegewinnung bezeichnet. Darunter wird ganz generell Strom verstanden, der aus nachwachsenden oder erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird und damit von der Sonnenenergie abhängt. So lässt die Sonne Wind erst entstehen und Pflanzen wachsen. Der aus Sonnenenergie gewonnene Strom nennt sich auch Ökostrom. Er gilt als ökologisch, da er nicht aus endlichen Ressourcen hergestellt wird und bei der Erzeugung und Nutzung keine Schadstoffe oder Treibhausgase wie CO² freigesetzt werden.

Ökostrom lässt sich durch Fotovoltaikanlagen (Solarmodule), Windräder, Biomasse, aus Kleinwasserkraftwerken und Geothermie erzeugen. Die entscheidende Gemeinsamkeit all dieser Ökostrom-Varianten: Der Strom wird weder aus Kernkraft noch aus der großtechnischen Verbrennung fossiler Energieträger gewonnen. Meistens meint man jedoch eine Fotovoltaikanlage, oder eine PV-Anlage (von Photovoltaik), wenn man von Solar Anlage spricht. Ökostrom heißt jedoch nicht immer, dass er durch Solarenergie gewonnen wurde.

Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen

Neben dem Ökostrom aus Solarenergie gibt es auch Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen). In diesen werden gewöhnlich fossile Energieträger verbrannt. Da ihre Energieausnutzung jedoch mit einem Wirkungsgrad von 80 – 90 % sehr effizient ist, werden auch sie als ökologisch eingestuft, daher wird auch dieser Strom oft Ökostrom genannt, auch wenn er es im engsten Sinne nicht ist. Echten Ökostrom produzieren KWK-Anlagen, die mit Biokraftstoffen betrieben werden, wie beispielsweise manche Blockheizkraftwerke. So wie die Art der Herstellung sich verschieden ist, so unterscheiden sich auch die Gründe, warum eine Firma Ökostrom anbietet. Für zahlreiche herkömmliche Stromerzeuger ist Ökostrom eine Möglichkeit, ihre umweltbewussten und politisch interessierten Kunden an sich zu binden. Viele neue Anbieter von Ökostrom verbinden mit ihrem Angebot jedoch ein klares Statement und politischen Gestaltungswillen zur Energiewende.

Fotovoltaik – Strom aus Sonnenenergie durch Solarmodule

Meistens meint man Fotovoltaik, wenn man von Solaranlagen spricht. Der Begriff Photovoltaik ist zusammengesetzt aus dem griechischen Wort für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Fotovoltaik bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie durch Solarzellen. Den der Fotovoltaik zugrundeliegenden auf Photoeffekt basierenden Umwandlungseffekt entdeckte bereits  Alexander Bequerel im Jahr 1839. Die Solarzelle produziert bei Lichtbestrahlung elektrische Energie. Der so gewonnene Strom kann entweder gleich verbraucht, in einer Solarbatterie gespeichert oder auch in ein Stromnetz eingespeist werden. Ein sogenanntes PV-Modul, also ein Photovoltaikmodul, besteht aus mehreren in Reihe geschalteten Solarzellen. Durch die Verschaltung wird die Nennspannung von 12V erreicht, da die kleinen Spannungen der Einzelzellen zusammengenommen werden. Um die Module vor Umwelteinflüssen zu schützen,  werden sie in Kunststoff oder Glas eingebettet und mit Edelstahl- bzw. Aluminiumrahmen eingefasst. PV-Module werden üblicherweise mit einem Rahmen montiert.