Wie funktioniert eigentlich eine Solaranlage?

Immer häufiger sieht man auf Dächern oder technischen Geräten Solaranlagen. Diese sorgen mit ihrer integrierten Solartechnik z.B. für warmes Wasser oder den Betrieb eines elektrischen Gerätes. Darüber hinaus entstehen weltweit sogenannte Solarparks, in denen große Mengen an Energie mittels Sonnenstrahlen produziert werden. Im Gegensatz zu anderen Energieträgern, ist die Produktion von Energie mittels einer Solaranlage sehr umweltfreundlich und von den Anschaffungs- und den laufenden Instandhaltungskosten abgesehen, auch kostenlos.

Das Funktionsprinzip einer Solaranlage ist sehr simpel. Sonnenlicht trifft auf die Oberfläche der Anlage und löst dabei eine physikalische Reaktion aus. Entweder wird durch die Umwandlung thermische oder elektrische Energie erzeugt. Bei einer thermischen Solaranlage nennt man die energiebringende Vorrichtung Sonnenkollektor und bei einer elektrischen Solaranlage (Photovoltaikanlage) Solarmodul.
Die Leistung der Solaranlage wird in Watt peak angegeben. Dieser Wert ist als Maximalwert zu verstehen, der unter Laborbedingungen zu Stande kommt. Der Berechnung liegt z.B. ein Einfallswinkel der Sonnenstrahlen von 90 Grad und eine Sonneneinstrahlung von 1000 W/m2 zugrunde.

Generell gibt es drei verschiedene Solaranlagen, die entweder Wärme oder Strom produzieren. Thermische Solaranlagen erzeugen ausschließlich Wärme. Thermische Solarkraftwerke wandeln die Sonnenstrahlen zunächst in Wärme um, aus der im Anschluss auch elektrischer Strom gewonnen wird. Dieses Verfahren können aber nur große Solarkraftwerke nutzen. Die dritte Art, aus Sonnenstrahlen Energie zu gewinnen, nennt man Photovoltaik. Die Anlagen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um.

Die Funktionsweise einer stromproduzierenden Solaranlage ist relativ einfach. Sonnenlicht trifft dabei auf die Solarzellen, die wiederum aus Silizium bestehen. Diese wandeln in einer physikalischen Reaktion das Sonnenlicht in elektrische Energie um. Dabei lösen die im Licht enthaltenen Photonen ein Elektron aus seiner Bindung mit dem Silizium Atom. Der sogenannte innere Photoeffekt bewirkt eine Ladungstrennung. Die dadurch produzierte elektrische Energie wird über Metallkontakte abgeleitet. Bevor die entstandene Energie in das Stromnetz eingespeist werden kann, muss der Gleichstrom mittels eines Wechselrichters noch in Wechselstrom umgewandelt werden.

Bei einer Solaranlage, die Wärme produziert, spielen Solarkollektoren eine wichtige Rolle. Diese wandeln das Sonnenlicht in thermische Energie um. Unterhalb der Kollektoren verlaufen Leitungen, durch die z.B. kaltes Wasser fließt, welches bei Sonneneinstrahlung erwärmt wird. Die thermische Energie wird dann mittels eines Wärmetauschers in das bestehende Heizungs- und Warmwassersystem eingespeist. Der Wärmetauscher fungiert auch als Zwischenspeicher, wenn die Sonne einmal nicht scheint.

Tipp:
Solaranlagen aus Berlin