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Solartechnik – eine umweltfreundliche Technologie zur Energieerzeugung
Um elektrischen Strom oder Wärme zu erzeugen, wird in der Solartechnik Sonnenenergie genutzt. Wir erklären Ihnen mehr zu Solarthermie und Photovoltaik Techniken und wie die gewonnene Energie gespeichert werden kann.
Was ist Solartechnik?
Mithilfe von Solartechnik kann die Sonnenstrahlung nutzbar gemacht und in verschiedene Energieformen umgewandelt werden. Je nach Technik wird elektrische Energie oder Wärme, die jeweils zum Eigenverbrauch im Haushalt verwendet werden kann, erzeugt. Die Nutzung der Sonne als erneuerbare Energie trägt dazu bei, den ökologischen Fußabdruck zu verringern, den Einsatz von fossilen Energiequellen zu reduzieren und spart langfristig Geld.
Welche Arten von Solartechnik gibt es?
Photovoltaik
Photovoltaik ermöglicht Eigenheimbesitzer:innen die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom. Kern dieser Art der Solartechnik sind die Solarzellen, aus denen die Photovoltaikmodule gefertigt werden. Sie bestehen aus einem Halbleitermaterial wie Silizium und erzeugen bei Lichteinfall Gleichstrom (DC). Für den Hausgebrauch wird er über einen Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt.
Photovoltaikanlagen können zum Beispiel auf dem Dach des Wohngebäudes oder auf einem Carport installiert werden, wo die Sonneneinstrahlung am besten genutzt werden kann. Daneben ist auch die Montage an Fassaden oder die Freiaufstellung auf dem Grundstück oder im Garten möglich. Für den optimalen Stromertrag sind die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Solarmodule zu beachten. Den erzeugten Solarstrom können Sie im Haus nutzen und überschüssigen Strom ins öffentliche Netz einspeisen. Dafür erhalten Sie eine Einspeisevergütung. Je mehr Strom Sie selbst verbrauchen, desto mehr rechnet sich eine PV Anlage, denn selbstproduzierter Solarstrom ist deutlich günstiger als Netzstrom.
Solarthermie
Solarthermie ist eine Solartechnik, die Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung nutzt. Die gewonnene Wärme kann entweder ausschließlich zur Warmwasserbereitung genutzt werden oder die Solarthermieanlage unterstützt das Heizungssystem zusätzlich bei der Erwärmung der Räume. Als alleiniges Heizsystem ist die Solarthermie nicht geeignet.
Für die Erzeugung von Wärme kommen Solarkollektoren zum Einsatz. Sie werden auf dem Dach installiert und absorbieren dort die Sonnenstrahlung. Am häufigsten werden Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren verwendet:
- Flachkollektoren sind die am häufigsten verwendeten Solarkollektoren. Sie bestehen aus Absorberflächen, die eine Wärmeträgerflüssigkeit erhitzen. Diese wird dann für die Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung genutzt. Eine transparente Abdeckung über dem Absorber lässt Sonnenlicht herein und verhindert gleichzeitig den Wärmeverlust.
- Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus einzelnen Glasröhren, die ein Vakuum enthalten. Jede Röhre besitzt einen Absorber, der Sonnenlicht in Wärme umwandelt. Durch das Vakuum wird die Wärme im Vergleich zu Flachkollektoren effizienter isoliert, auch bei niedrigen Außentemperaturen.
Wie kann die Energie mit Solartechnik gespeichert werden?
Damit die Solarenergie auch genutzt werden kann, wenn die Sonne nicht scheint, gibt es je nach Art der Solartechnik verschiedene Speichermöglichkeiten für Solarenergie. Photovoltaikanlagen werden häufig mit einem Batteriespeicher kombiniert, um Solarstrom zu speichern und den Eigenverbrauch zu erhöhen. Am weitesten verbreitet sind Speicher mit Lithium-Ionen-Batterien. Sie bieten eine hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer und sind leichter und kompakter als andere Batterietechnologien. Eine Alternative stellen Blei-Säure-Batterien dar. Sie sind günstiger, aber haben ein hohes Gewicht, eine geringere Energiedichte und eine kürzere Lebensdauer als Lithium-Ionen-Batterien.
Solarthermieanlagen können mit solarthermischen Warmwasserspeichern oder mit Pufferspeichern ergänzt werden. Erstere sind speziell darauf ausgelegt, die von den Solarkollektoren erzeugte Wärme für die Warmwasserbereitung im Haushalt zu speichern. Pufferspeicher sind flexibler: Sie werden in der Regel eingesetzt, wenn die Solarthermie zur Unterstützung des Heizungssystems eingesetzt wird, um eine kontinuierliche Wärmeversorgung sicherzustellen.
Auch das Einspeisen überschüssigen Solarstroms in das öffentliche Stromnetz stellt eine Möglichkeit der Speicherung dar. Allerdings können Sie auf Ihren eingespeisten Strom in der Regel nicht mehr zugreifen und müssen teureren Netzstrom kaufen, wenn Sie weiteren Stromverbrauch haben. Einige Anbieter stellen daher eine Strom Cloud zur Verfügung. Dabei handelt es sich um einen virtuellen Solarspeicher, in dem Sie den überschüssigen Strom aus Ihrer PV Anlage lagern können. Speisen Sie Strom ein, wird die Menge vermerkt und Sie können später günstigen Solarstrom in gleicher Menge erhalten. Wer so eine Solar Cloud nutzt, erhält allerdings keine Einspeisevergütung.
Was ist die Zukunft der Solartechnik?
Die Solartechnik entwickelt sich stetig weiter. Forschung und Entwicklung zielen darauf ab, die Effizienz von Solarzellen weiter zu steigern. Während die erste Silizium-Solarzelle gerade einmal einen Wirkungsgrad von sechs Prozent hatte, sind bei monokristallinen Solarzellen heute Wirkungsgrade von bis zu 24 Prozent gängig. Sogenannte Tandem-Solarzellen erreichten unter Laborbedingungen bereits Wirkungsgrade über 40 Prozent. Damit geht auch der Einsatz neuer Materialien wie Perowskit einher, durch die die Effizienz erhöht werden könnte. Weitere Ansätze zur Weiterentwicklung der Solartechnik sind die Integration von Solarzellen in alltägliche Objekte wie Fenster und Fassaden und die Effizienzerhöhung bei den verschiedenen Speichertechnologien.