Solarenergie

Die Theorie

Photovoltaik Theorie und Praxis

Die Technik der Photovoltaik geht auf den Physiker Bequerel 1839 zurück, er beschrieb als erster die Halbleitertechnik. Zwischen zwei Silizium-Halbleiterplatten entsteht unter Lichteinfluss eine elektrische Spannung. In der Schweiz kann man jährlich mit einer Sonneneinstrahlung von etwa 1100 KWh/m2 rechnen. 10-18% dieser Sonneneinstrahlung lassen sich je nach Photovoltaikzellentyp direkt in Strom umwandeln.

Solarzelltypen

  1. Amorphe Zellen

    Auf Folien aufgedampfte Halbleiterzellen, sie sind schwarz, mit einem Wirkungsgrad unter 10%, werden in Uhren, Spielzeug, etc. eingesetzt.

  2. Polykristalline Zellen

    In Scheiben geschnittene Halbleiterzellen aus zusammen geschmolzenen Siliziumbruchstücken, bläulich schimmernd, marmoriert, haben einem Wirkungsgrad von 10-12%, werden in Photovoltaik Paneelen eingesetzt.

  3. Monokristalline Zellen

    In Scheiben geschnittene hochreine Silizium-Halbleiterzellen, homogen dunkelblau-schwarz, haben einem hohen Wirkungsgrad von 15-20%, am teuersten, werden in Photovoltaik Paneelen eingesetzt.

Faustregeln

In der Schweiz werden Photovoltaikanlagen je nach Kanton teilweise subventioniert. Ab 2009 besteht auch für wenige Anlagen die Möglichkeit über die vom Bund erlassene kostendeckende Einspeisevergütung (KEF) den Solarstrom zuverkaufen. Lokale Stromversorger nehmen ebenfalls Solarstrom ab und vergüten die Erträge den Produzenten (z.B. Aargau: AEW Verein für Naturstrom, IBW Strombörse in Wohlen, Solarpool Muri)

Der Einstrahlwinkel ist entscheidend für eine hohe Solarstromleistung, optimale Werte erreicht man bei einem 90° Winkel. Unser Hausdach hat einen Winkel von 22°, der höchste Sonnenstand am 21.Juni beträgt in Hägglingen etwa 66°, an diesem Tag erreichen wir also einen Einstrahlwinkel von: 22°+ 66° = 88°; daher produzieren wir im Juni am meisten Solarstrom.

Der Einfluss der Montage von Photovoltaikpaneelen wirkt sich direkt auf die Stromproduktion aus. Auf dem Dach unterlüftete = kühlere Paneele ergeben einen höheren Ertrag als ins Dach integrierte = wärmere Paneele. Der Grund liegt in der Physik, warme elektrische Leiter haben einen höheren Widerstand, was folglich zu Stromverlusten führt. Oben sehen sie 3 Stromproduktionen an 3 aufeinanderfolgenden schönen Sommertagen, umso höher die Aussentemperatur war, desto geringer fiel die Tagesstromproduktion aus.

Wieviel Sonnenenergie pro Jahr strahlt auf den Kanton Aargau?

Total Sonnenstrahlung auf Kanton Aargau: 1'544'400'00 MWh
≈ 10 - 15% der Photovoltaik sind nutzbar
≈ 154'440'000 – 231'660'000 MWh
Stromproduktion KKW Leibstadt 2006:
9'367'000 MWh
Sonnenenergier ≈ 20x KKW Leibstadt

Auf der Fläche des Kantons Aargau könnte man mit Sonnenenergie theoretisch maximal 20x mehr Energie gewinnen als das KKW Leibstadt produziert. Wären nur gerade realistische 5% dieser Fläche mit Sonnenkollektoren ausgerüstet, ergebe es immer noch den gleichen Energieertrag wie das KKW Leibstadt.

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