Photovoltaik - Strom von der Sonne
Solarzellen wandeln Sonnenlicht in elektrischen Strom um. In den Siliziumzellen sind mehrere Halbleiterschichten übereinander angeordnet. Mehrere Zellen lassen sich zu einem Solarmodul verschalten, das als fertig konfektioniertes Bauteil auf dem Dach oder auf Freiflächenanlagen montiert wird. Neuere Dünnschichtmodule nutzen hauchfeine Schichten aus Silizium, Cadmiumtellurid oder speziellen Halbleitern aus Kupfer, Indium, Selen oder Schwefel (CIS, CIGS), die industriell auf großflächigen Gläsern abgeschieden werden. Der aus den Modulen gewonnene Gleichstrom lässt sich direkt zum Betrieb elektrischer Geräte nutzen oder in Batterien speichern. Umgewandelt in Wechselstrom kann er in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Photovoltaische Anlagen lassen sich in Dächer, Fassaden oder auch auf geeigneten Freiflächen installieren.
Solarthermie - Wärme von der Sonne
In Deutschland übliche Solarthermieanlagen nutzen die Sonnenstrahlung, um Wärme zu erzeugen. Man nennt sie auch Sonnenkollektoren. Auf dem Dach oder an der Fassade montiert, nehmen die dunkel beschichteten Absorberbleche aus Kupfer oder Aluminium die Energie der Sonne auf, wandeln sie in Wärme um und geben sie in Form einer Sole an ein Speichermedium ab. Die Wärme kann man verwenden, um Warmwasser zu bereiten oder die Raumheizung zu unterstützen. Solarluftkollektoren erlauben es, die Frischluft von Lüftungsanlagen vorzuwärmen oder warme Luft für Trocknungssysteme zu erzeugen.
Kühlung und Klimatisierung mit der Sonne
Ein Sonderfall der Solarthermie ist die Stromgewinnung in solarthermischen Großkraftwerken. Sie werden vor allem in Regionen mit langer direkter Sonneneinstrahlung und aufgedehnten Brachflächen zur Stromgewinnung installiert. Herzstück sind große Parabolspiegel, die das Licht der Sonne auf ein wasserführendes Rohr bündeln. Das Wasser erhitzt sich und treibt als Dampf die stromerzeugenden Turbinen an. Diese so genannten Parabolrinnenkraftwerke erzielen den höchsten Wirkungsgrad und die niedrigsten Stromentstehungskosten aller bis heute gebauten Solarsysteme. Auch Aufwind- und Solarturmkraftwerke sowie Dish-Sterling-Systeme werden mittelfristig die Marktreife erlangen.
Kühlung und Klimatisierung mit der Sonne
Noch kaum bekannt ist, dass sich Sonnenenergie auch ausgezeichnet für die Kälteerzeugung eignet. Die solare Temperierung von Gebäuden ist inzwischen für größere gewerbliche Anwendungen ausgereift und wurde in zahlreichen Pilotprojekten zum Einsatz gebracht. Künftig sollen auch neue Anwendungsbereiche mit kleinen Leistungen unter 20 kW, wie beispielsweise Kühlanlagen, folgen.
Das Wirtschaftspotenzial solarthermischer Klimatisierung ist riesig, vor allem in den Anrainerstaaten des Mittelmeeres, auf der Arabischen Halbinsel und in den Vereinigten Staaten. Heute werden weltweit rund 100 Millionen stationäre elektrische Kälteanlagen verkauft, dazu kommen 35 Millionen mobiler Geräte. Auch Klimaanlagen lassen sich mit Hilfe der Photovoltaik mit Solarstrom versorgen. In den heißen Ländern des Südens schlucken sie das Gros des täglichen Strombedarfs. Wenn die Klimaanlagen um die Mittagszeit auf Hochtouren laufen, gibt auch die Photovoltaik ihre größte Leistung ab. Deshalb eignet sie sich ideal, um Solartechnik und Klimatechnik mit geringem Aufwand zu koppeln. Zusammenbrüche der Stromnetze könnten so verhindert werden - ein riesiger neuer Solarmarkt tut sich auf.
- 70 m hohe Photovoltaikfassade in Berlin-Marzahn mit 50 kW Spitzenleistung erzeugt rund 25.000 kWh jährlich.Als dezentrale Kraftwerke eignen sich Solaranlagen ausgezeichnet für die Gebäudeintegration.
vgl. www.solarintegration.de [50]