Solarenergie ist in aller Munde – die nachhaltige, saubere und zunehmend günstige Energieform wird für umwelt- und kostenbewusste Privathaushalte und Unternehmen immer attraktiver. Worüber reden wir aber eigentlich, wenn wir von Photovoltaik, Solarenergie und Solaranlagen sprechen? Unsere Begriffsklärung soll Ihnen helfen, Verwirrungen und Missverständnisse zu vermeiden.
Was ist Solarenergie?
Solarenergie ist dasselbe wie Sonnenenergie: Unser hellster Stern am Himmel, die Sonne, versorgt uns täglich mit Unmengen an Energie, die in Form der Sonnenstrahlen in die Atmosphäre der Erde eindringt. Diese Energie nutzen alle Lebewesen für ihren Stoffwechsel; ohne Sonnenenergie wäre Leben auf der Erde unmöglich.
Solarenergie in allen ihren Formen hat vielfältige Vorteile: Sie ist schadstofffrei, erzeugt kein Kohlendioxid oder andere Treibhausgase und ist praktisch unbegrenzt in riesigen Mengen verfügbar. Jeden Tag treffen 1,5 · 1018 kWh an Sonnenenergie auf der Erde ein – das ist mehr als zehntausendmal so viel, wie die gesamte Menschheit innerhalb eines Jahres verbraucht.
Sonnenenergie ist kostenfrei verfügbar und kann genutzt werden, ohne dass Abfall- oder Nebenprodukte entstehen oder sie sich verbrauchen würde. Deshalb wurden und werden immer mehr Techniken entwickelt, um Solarenergie zu speichern, umzuwandeln und zu nutzen. Schon aus dem Altertum sind Brennspiegel und Passivhäuser bekannt. Heute gehören die Photovoltaik und die Solarthermie zu den bekanntesten Nutzungsformen der Solarenergie. Beides wird in Solaranlagen erzeugt – aber wie das genau funktioniert, ist sehr unterschiedlich.
Was ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?
Verwirrung gibt es häufig, weil die Begriffe Solaranlage, Photovoltaikanlage (kurz: PV-Anlage) und Solarthermie-Anlage gleichbedeutend gebraucht werden. Das ist jedoch nicht ganz korrekt.
Als Solaranlagen werden generell alle Anlagen bezeichnet, mit denen Sonnenenergie gesammelt und genutzt wird. Die Photovoltaik stellt nur eine Möglichkeit dar, Solarenergie zu nutzen – indem sie die Sonnenstrahlen (bzw. einen kleinen Bereich aus ihrem Spektrum) mit Hilfe von Solarmodulen in elektrischen Strom umwandelt. Eine andere Nutzungsmöglichkeit ist die Solarthermie: Hier wird die Energie der Sonne mittels Sonnenkollektoren eingefangen und in Wärme umgewandelt. Diese Technologie ist deutlich einfacher, sie dient aber auch einem anderen Zweck:
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- Photovoltaik erzeugt Strom, der ins Stromnetz eingespeist oder selbst verbraucht werden kann.
- Solarthermie erzeugt Wärme, die als Heizung oder für Warmwasser selbst genutzt wird.
Während Solarthermie auf dem physikalisch recht einfachen Grundsatz beruht, dass Dinge durch Sonnenlicht erwärmt werden, muss die Photovoltaik Licht in Strom umwandeln. Das ist technisch weit anspruchsvoller, und Solarmodule haben im Vergleich zu den Sonnenkollektoren der Solarthermie einen deutlich geringeren Wirkungsgrad. Da Sonnenlicht aber kostenlos zur Verfügung steht und die technologische Entwicklung immer effizientere Solarmodule hervorbringt, können Hausbesitzer beide Formen der Solarenergieerzeugung gewinnbringend nutzen.
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Da die Förderung für Photovoltaik deutlich umfangreicher ist als für Solarthermie (zumindest bisher), rentiert sich eine PV-Anlage für Privatverbraucher derzeit mehr als eine Solarthermie-Anlage. Aus ökologischer Perspektive sind natürlich beide Formen der Energiegewinnung nachhaltig, sauber und eine Investition in die Zukunft unseres Planeten.
Was ist Photovoltaik?
Als Photovoltaik bezeichnet man die Erzeugung von elektrischem Strom aus Solarenergie. Während es noch weitere Möglichkeiten gibt, um aus Solarenergie Strom zu gewinnen (zum Beispiel Sonnenwärmekraftwerke oder Aufwindkraftwerke), nimmt die Photovoltaik sozusagen den direkten Weg. Mittels Solarmodulen, die als Sonnenkollektoren angeordnet werden, wird aus der Solarenergie elektrischer Gleichstrom erzeugt.
Die Grundlage der Photovoltaik („photo“ heißt auf Griechisch „Licht“ und „Volta“ ist die Einheit für die Spannung) wurde schon 1839 von Alexandre Becquerel entdeckt: der photoelektrische Effekt. Bereits Ende der 1950er-Jahre flog der erste Satellit mit Solarzellen ins All, die einen Wirkungsgrad von 6 % hatten. Heute erzeugen 2 Millionen PV-Anlagen auf Dachflächen von Privathäusern und als Freiflächenanlagen mit einer Nennleistung von 54 Gigawatt allein in Deutschland 50,6 Terawattstunden Energie. Das sind im Durchschnitt fast 10 % des gesamten Stromverbrauchs; an sonnigen Tagen befriedigt allein die Photovoltaik in Deutschland bis zu zwei Dritteln des landesweiten Strombedarfs (Quelle: Fraunhofer ISE).
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So funktioniert Photovoltaik
Einfach erklärt, funktioniert Photovoltaik wie folgt: Die Solarmodule auf dem Dach bestehen aus einzelnen Solarzellen, die wiederum Halbleiter aus Silizium sowie andere Elemente enthalten; diese werden in vielen dünnen Schichten übereinander angeordnet. Trifft Sonnenlicht auf diese Halbleiter, baut sich eine Spannung zwischen den verschiedenen Schichten auf, es entsteht ein Gleichstrom. Der hinter das Solarmodul geschaltete Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der nun als elektrischer Strom genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden kann.
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Auch dank der Förderung durch das Erneuerbare Energien Gesetz ist Photovoltaik heute einer der günstigsten Energieformen. Für private Verbraucher lohnt sich eine PV-Anlage sogar ohne Stromspeicher; die Rendite wird vom Solar Cluster Baden-Württemberg auf 5 % geschätzt. Da kann kein Sparbuch mithalten!
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