Strom aus der Sonne

Photovoltaik - was ist das eigentlich? Darum geht es in der heutigen Folge unserer Energie-Serie.

Photovoltaik nennt man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie des Lichts in elektrische Energie. Dies geschieht in meist bläulich schimmernden Solarzellen (Modulen), die du von vielen Dächern kennst.

Sie wandeln Sonnenlicht über Halbleiter wie Silizium direkt in Strom um. Schaltet man genügend solcher Module zusammen, entsteht so viel elektrische Energie, dass man sie ins öffentliche Stromnetz einspeisen kann.

Die Solarmodule lassen sich praktisch überall montieren. Für Leistungen, wie sie kleinere Wärmekraftwerke abgeben, werden bereits quadratkilometergroße Flächen benötigt. Leistungen von Großkraftwerken sind mit Photovoltaik allenfalls im sogenannten Sonnengürtel der Erde, also in der Nähe des Äquators, erreichbar.

Ein echter Nachteil der Photovoltaik ist, dass sie nur Energie spendet, wenn die Sonne scheint. Bei Wolken oder auch nachts müssen schnell hochfahrbare herkömmliche Kraftwerke einspringen. Abhilfe würden ausreichend große Speicher für elektrische Energie schaffen, die aber erst noch entwickelt werden müssen.

Bei der photovoltaischen Stromerzeugung mischen Privatleute kräftig mit. Dies liegt zum einen an der einfachen und standardisierten Installation von Solarmodulen auf Hausdächern. Außerdem wird der so erzeugte Strom nach dem „Erneuerbare Energien Gesetz“ vergütet. Aktuell gibt es noch 19,5 Cent pro Kilowattstunde.

Die direkte Umwandlung von Licht in elektrischen Strom läuft so ab: Die Solarmodule werden optimal zur Sonneneinstrahlung ausgerichtet. In Kraftwerken werden sie sogar dem täglichen Lauf der Sonne entsprechend nachgeführt. Die Module sind elektrisch so verbunden, dass sie 500 bis 1000 Volt Gleichspannung abgeben. Sogenannte Wechselrichter verwandeln diese Gleichspannung in Wechselstrom. Dies ist notwendig, um den Strom ins öffentlichen Netz einspeisen zu können. Gleichzeitig kontrollieren die Wechselrichter, ob die Anlage fehlerfrei arbeitet. Meist ist in Photovoltaik-Anlagen ein Stromzähler installiert, der misst, wie viel Energie an das Stromnetz abgegeben wird. Private Solarinstallationen und kraftwerksmäßige Großanlagen unterscheiden sich nur in Anzahl der Module und der benötigten elektrischen Komponenten. Natürlich ist bei Kraftwerken die Elektronik für die Einspeisung der riesigen Strommengen ins öffentliche Netz entsprechend groß dimensioniert.

Der Anteil der Photovoltaik am deutschen Gesamtstromverbrauch liegt bei etwa drei Prozent, bei recht hohen Kosten. Dieses Missverhältnis ist oft Auslöser von Diskussionen, wie hoch der Solarstrom noch gefördert werden soll.