So funktioniert die Solarenergie

Solarenergie ist der grosse Trend bei der Energieversorgung. Sie nutzt das kostenlos und unbegrenzt vom Himmel kommende Licht der Sonne und lässt sich auf jedem Privatdach installieren. In den Sommermonaten produzieren Solaranlagen mehr Solarenergie und Strom, als überhaupt verbraucht werden kann.

So senken Sie den Strombedarf vom örtlichen Versorger und die Stromrechnung. Insgesamt wird die Abhängigkeit von endlichen fossilen Energieträgern wie Kohle und Öl reduziert. Doch so hoch die Nachfrage nach Solaranlagen auch ist: Wie Solarenergie eigentlich funktioniert, wissen nur wenige. Darum hier der Versuch einer Erklärung, die auch ohne grosse Physikkenntnisse leicht verständlich ist.

Wenn die Sonne ihre Strahlen zur Erde schickt, geniessen die Menschen ihre Wärme und Helligkeit. Bei diesen Strahlen handelt es sich eigentlich um pure Energie. Um diese Energie einzufangen, entwickelten Forscher Solarzellen, die aus Silizium bestehen.

Bei Silizium (chemisch: SI) handelt es sich um einen Quarzsand, der fast unbegrenzt im Erdboden vorkommt. Es ist also weder ein fossiler Brennstoff noch eine der sogenannten Seltenen Erden, deren Abbau für Umweltprobleme in Fördergebieten sorgen.

Silizium wird zu Solarzellen verarbeitet, die den sichtbaren Teil jeder Solaranlage bilden. Fällt das Sonnenlicht auf die Solarzellen, werden Elektronen freigesetzt. Elektronen sind negativ geladene Elementarteilchen, die kleinsten Bausteine der Materie. Diese werden in der Solarzelle mit Fremdatomen wie Phosphor und Bor verunreinigt.

So sammeln sich die Elektronen auf einer Seite der Zelle und positiv geladene Protonen auf der anderen. Dies führt zu Plus- und Minuspolen ähnlich einer Batterie, wodurch Strom fliessen kann.

Die Solarenergie wird dann über die integrierten Leiter zum Wechselrichter geleitet, der den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. So kann er dann ins Netz eingespeist werden.

Die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie wird als Photovoltaik bezeichnet. In diesem Begriff stecken die Wörter Photo (griechisch für Licht) und Volta nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta.

Die Spannung einer Solarzelle aus Silizium liegt durchgehend bei 0,6 Volt. Damit ist der Druck gemeint, mit dem die Elektronen durch die Leitung geschickt werden. In Europa sind 230 Volt die übliche Netzspannung, während es in Japan und den USA nur 110 Volt sind.

Mit der Bezeichnung Ampere ist dagegen die elektrische Stromstärke gemeint. Sie geht auf den französischen Physiker Andre-Marie Ampere zurück und beschreibt, wie viele Elektronen in einem bestimmten Zeitraum fliessen können.

Je dicker die Stromleitung, umso mehr Elektronen fliessen gleichzeitig. Dies lässt sich mit einem Fluss vergleichen: Der Druck ist immer der gleiche, doch er kann mal mehr und mal weniger Wasser führen. Im Schnitt bringt es eine Solarzelle auf 5,5 Ampere.

Ein dritter wichtiger Begriff für Solaranlagen ist Watt. Dieser geht auf James Watt zurück, der erstmals die elektrische Leistung bei den von ihm erfundenen Dampfmaschinen mass. Die einfache physikalische Formel lautet: Volt x Ampere = Watt (U x I = P). Je mehr Watt ein Gerät besitzt, umso mehr Strom braucht es, und umso höher ist seine Leistung.

Um dies in den Alltag zu übertragen, wird die Masseinheit Kilowattstunde (kWh) genutzt. Ein Fernseher mit einer Leistung von 1000 Watt verbraucht in einer Stunde 1 Kilowattstunde Energie. Bei Solaranlagen kommt die Bezeichnung Kilowattpeak (kWp) hinzu. Dies ist die Masseinheit für die Leistung, die die Solaranlage bei Standardbedingungen erzeugen kann.

Solarmodule sind mit unterschiedlicher Leistungsstärke erhältlich. Die wichtigste Einheit, auf die beim Kauf geachtet werden muss, ist die Wattzahl. Denn diese gibt an, wie viel Strom die eigene Solaranlage überhaupt liefern kann.