Was sind Solarmodule und wie funktionieren sie?
Was ist der Solar Energie von Solarmodulen?
Die Sonne ist die primäre Energiequelle der Erde. Sonnenenergie ist die Energie, die direkt von der Sonne kommt. Sie wird auch als Sonnenstrahlung bezeichnet. Sonnenenergie erreicht die Erdoberfläche in Form von Sonnenstrahlen. Diese Strahlen sind eine Form elektromagnetischer Strahlung. Sonnenenergie bietet eine saubere und erneuerbare Energiequelle. Das Solarpanel ist die Technologie, die die Kraft der Sonne nutzt und in Form von Elektrizität nutzbar macht. Diese Sonnenenergie wird so lange weiterbestehen, wie die Sonne in unserem Sonnensystem scheint, also noch weitere 5 Milliarden Jahre.
Das Potenzial der Sonnenenergie ist enorm, denn die Erde erhält etwa das 200.000-fache der weltweiten täglichen Stromerzeugungskapazität in Form von Sonnenenergie. Kurz gesagt: Die Menge an Sonnenlicht, die in anderthalb Stunden auf die Erdoberfläche trifft, reicht aus, um den gesamten Verbrauch der Erde ein Jahr lang zu decken.
Was sind Solarmodule und wie funktionieren sie?
Die Solarmodule sind Photovoltaikzellen (auch Solarzellen genannt), die aus Halbleitern (einem Stoff, der unter bestimmten Bedingungen Strom leiten kann, unter anderen jedoch nicht) bestehen, normalerweise Silizium. Andere Beispiele für Halbleitermaterialien, die in Solarmodulen verwendet werden, sind Galliumarsenid, Indiumphosphid und Kupferindiumdiselenid. Zur Herstellung einer Solarzelle werden Billionen von Siliziumatomen in Form einer Waferschicht benötigt. Jedes Siliziumatom enthält extrem kleine und winzige Dinge, die Elektronen genannt werden. Diese winzigen Elektronen tragen eine elektrische Ladung. Wenn Sonnenlicht auf die Zellen trifft, lösen die im Sonnenlicht vorhandenen Photonen die Elektronen aus ihren Atomen, und wenn die Elektronen durch die Zelle fließen, erzeugen sie Elektrizität.
Um zusätzliche Elektronen zu erhalten, säen die Hersteller normalerweise Phosphor in die obere Siliziumschicht ein, wodurch diese Schicht negativ geladen wird. In ähnlicher Weise wird die untere Schicht mit Bor versetzt, was zu positiv geladenen Elektronen führt. All dies führt zu einem elektrischen Feld, das an den Enden der Siliziumschichten aufgebaut wird.
Leitfähige Metallplatten an den Seiten der Zelle helfen dabei, Elektronen zu sammeln und sie auf Drähte zu übertragen, wo sie wie bei jeder anderen Stromquelle fließen. Um den Nutzen zu maximieren, sollten die Paneele senkrecht zum Sonnenbogen montiert werden.
Je nach Sonneneinstrahlung werden bei hellem Sonnenschein viele Elektronen herausgestoßen, wodurch viel elektrischer Strom fließt. Bei bewölktem Himmel gibt es nur wenige bewegte Elektronen, sodass der Stromfluss abnimmt.
Da es nachts kein Sonnenlicht gibt, erzeugt das Solarpanel keinen Strom und wir sind auf Batterien angewiesen, um das Licht an zu lassen.
In einer ausgewogenen Konfiguration kann die Solaranlage tagsüber genügend Strom erzeugen, der auch nachts genutzt werden kann. Die Solaranlage sendet Gleichstrom (DC) über den Laderegler an den Batteriespeicher. Der Wechselrichter bezieht dann den Strom aus dem Batteriespeicher und wandelt ihn von Gleichstrom in Wechselstrom (AC) um. Der Wechselstrom kann weiter verwendet werden, um Verbraucher in Privathaushalten oder Gewerbegebäuden mit Strom zu versorgen.
Solarmodul Effizienz
Jedes Photovoltaikmodul des Solarpanels wird anhand seiner Gleichstrom-Ausgangsleistung unter Standardbedingungen bewertet. Der typische Leistungsbereich liegt zwischen 100 und 365 W. Die Effizienz eines Moduls bei einer gegebenen Nennleistung bestimmt die Fläche des Moduls. Ein 230-W-Modul mit 8 Prozent Effizienz hat die doppelte Fläche eines 230-W-Moduls mit 16% Effizienz.
Ein einzelnes Modul kann nur eine begrenzte Menge an Strom erzeugen. Deshalb enthalten die meisten Anlagen mehrere Module, die dem System Spannung und Strom hinzufügen. Solarzellen werden in großen Gruppen, sogenannten Arrays, angeordnet und diese Arrays bestehen aus vielen tausend Einzelmodulen, die als zentrale Stromkraftwerke fungieren. Derzeit liegt die beste erreichte Sonnenlichtumwandlungsrate bei etwa 21,5%.
Vorteile von Solarmodulen
Einer der größten Vorteile von Solarmodulen ist, dass sie saubere Energie liefern. Mit dem Aufkommen des Klimawandels setzt die Welt nun auf erneuerbare Energiequellen, und Solarenergie wird als gute Alternative angesehen. Die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie der Sonne würde den Druck auf die Atmosphäre verringern, der durch die Freisetzung von Treibhausgasen entsteht.
Solarenergie ist eine unbegrenzte erneuerbare Energiequelle. Im Vergleich zu anderen Energiequellen auf der Welt hat sie die geringsten negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Sie erzeugt weder Treibhausgase noch verschmutzt sie das Wasser. Die Produktion von Solarenergie verursacht keinen Lärm, was für die Stadtbevölkerung ein großer Vorteil ist.
Solarenergie kann überall auf der Welt eingesetzt werden, solange die Sonne scheint. Dies ist besonders nützlich für abgelegene Gebiete, die keinen Zugang zu Elektrizitätsquellen haben. Ein Großteil der Weltbevölkerung lebt an Orten ohne Zugang zu Elektrizität. In diesen Gebieten könnten unabhängige Lösungen eingesetzt werden, die sich positiv auf das Leben von Millionen von Menschen auswirken könnten.
Bei der Produktion von Solarenergie kommt es auch zu weniger Energieverlusten. Ein Teil der Energie geht verloren, wenn zwischen den Produktions- und Versorgungsleitungen eine gewisse Distanz besteht. Je größer die Distanz, desto mehr Energie geht verloren. Wenn Solarmodule direkt an Lichter oder über das Dach angeschlossen werden, werden diese Verluste vermieden.
Die Installation von Solarmodulen ist einfach und unkompliziert, d. h. sie können überall installiert werden und sowohl vertikale als auch horizontale Räume nutzen. Dieser Aspekt erleichtert die Installation kleiner Projekte.
Die Erzeugung von Energie aus Sonnenenergie senkt die Kosten erheblich. Denn es handelt sich um eine unerschöpfliche Energiequelle, die keinen Marktschwankungen unterliegt. Die jüngste Entwicklung hat die Preise der zur Herstellung von Solarmodulen verwendeten Komponenten deutlich gesenkt und sie in den letzten Jahren relativ billig und erschwinglich gemacht.
Solarmodule haben keine beweglichen Teile, erfordern weniger Wartung und können bei richtiger Wartung Jahrzehnte halten. Sobald die Installationskosten des Systems amortisiert sind, produziert es für den Rest seiner Lebensdauer, also etwa 15 bis 20 Jahre, kostenlosen Strom.
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