Photovoltaik

Technik der direkten Gewinnung elektrischen Stroms aus Lichtstrahlung, der Wandler ist die Solarzelle.

Die Anwendungen der Photovoltaik lassen sich in folgende Bereiche
gliedern:

  • KleinverbraucherWeit verbreitet ist die Ausstattung mit Solarzellen bei
    Geräten mit sehr kleinem Stromverbrauch wie beispielsweise Armbanduhren und Taschenrechner. Sie ersetzten teure Batterien, die unter Umständen über ihre mehrjährige Betriebsdauer mehr Energie durch Selbstentladung verlieren, als sie für den eigentlichen Betrieb benötigen. Bei Uhren muß der über die Solarzelle erzeugte Strom zwischengespeichert werden, heute kann dies über kleine Ausführungen von sogenannten Superkondensatoren sichergestellt werden.
  • InsellösungenBei solchen Anwendungen, bei denen der Aufwand für eine leitungsgebundene Stromversorgung sehr hoch ist, werden Solarzellen
    eingesetzt: Parkscheinautomaten, Signalbojen auf dem Meer,
    Stromversorgungen für abgelegene Wochenendhäuser, usw. Die heute
    noch recht hohen Investitionskosten für Photovoltaikanlagen müssen
    verglichen werden mit dem Aufwand für Stromleitungen oder
    alternative Energieerzeuger.

    Wenn für einen Parkscheinautomaten ein Erdkabel über 10 Meter gelegt
    werden muß, sind dazu umfangreiche Arbeiten notwendig, etwa für das
    Öffnen einer Straßendecke, den Erdaushub und die nachträgliche
    Reparatur der Straßendecke. Der Kapitalaufwand für einen solchen
    ,,Eingriff„ liegt bei vielen Tausend DM, die Straße ist für einige
    Tage nicht benutzbar. Eine solare Stromversorgung für den
    Parkscheinautomaten – bestehend aus Solarmodul, Laderegler und Pufferbatterie – wird mit weniger als 1000 DM zu Buche schlagen, hier ist eine Photovoltaikanlage ökonomisch und ökologisch sinnvoller
    als die andere Lösung.

  • photovoltaische KraftwerkeZur Stromerzeugung im großen Maßstab eingesetzte Kraftwerke, die mit
    Solarzellen Strom erzeugen, nennt man photovoltaische Kraftwerke.
    Solche Anlagen würden – wie konventionelle Kraftwerke – Strom in
    ein Verbundnetz einspeisen, ein photovoltaisches Kraftwerk
    weist jedoch prinzipielle Probleme auf, die hauptsächlich aus dem
    zeitlich veränderlichen Angebot an Sonnenstrahlung auf der Erde
    resultieren.

Eine Speicherung elektrischer Energie ist derzeit nicht in großem
Maßstab durchführbar, die Nutzung der Photovoltaik ist aus diesem Grund dann sinnvoll, sobald das Strahlungsangebot mit dem Bedarf an elektrischem Strom zusammenfällt:

Eine solarbetriebene Bewässerungspumpe – beispielsweise in trockenen Gebieten des afrikanischen Kontinents – wird nur dann benötigt, wenn die Pflanzen viel Wasser benötigen. Dies ist dann der Fall, wenn die Sonne scheint und die Pflanzen viel Wasser verdunsten. Der Wasserbedarf fällt also mit dem Angebot an Sonnenstrahlung zusammen. Zudem kann man Wasser auch noch in einem Tank speichern, um einen Vorrat zu haben, falls es warm aber bedeckt ist und die Solarzellen weniger Energie liefern, als zum Pumpen benötigt wird.