Einfach ausgedrückt ist Solarenergie die am weitesten verbreitete Energiequelle auf der Erde. Etwa 173.000 Terawatt Sonnenenergie treffen zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf die Erde – mehr als das 10.000-fache des gesamten Energiebedarfs der Welt.
Indem die Sonnenenergie eingefangen und in Strom für Ihr Zuhause oder Ihr Unternehmen umgewandelt wird, ist Solarenergie eine wichtige Lösung zur Bekämpfung der aktuellen Klimakrise und zur Verringerung unserer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.
Wie funktioniert Solarenergie?
Unsere Sonne ist ein natürlicher Kernreaktor. Es setzt winzige Energiepakete namens Photonen frei, die in etwa 8,5 Minuten 150 Millionen Meilen von der Sonne zur Erde reisen. Stündlich treffen genügend Photonen auf unseren Planeten, um genügend Sonnenenergie zu erzeugen, um theoretisch den globalen Energiebedarf für ein ganzes Jahr zu decken.
Derzeit macht Photovoltaikenergie nur fünf Zehntel Prozent des Energieverbrauchs in den Vereinigten Staaten aus. Aber die Solartechnologie wird immer besser und die Kosten für den Umstieg auf Solarenergie sinken rapide, sodass wir immer besser in der Lage sind, den Energiereichtum der Sonne zu nutzen.
Im Jahr 2017 zeigte die Internationale Energieagentur, dass Solarenergie zur am schnellsten wachsenden Energiequelle der Welt geworden ist – das erste Mal, dass das Wachstum der Solarenergie das aller anderen Brennstoffe übertroffen hat. Seitdem ist die Solarenergie weiter gewachsen und hat weltweit Rekorde gebrochen.
Wie beeinflusst das Wetter die Solarenergie?
Wetterbedingungen können die Menge an Strom beeinflussen, die ein Solarsystem produziert, aber nicht genau so, wie Sie vielleicht denken.
Perfekte Bedingungen für die Gewinnung von Sonnenenergie sind natürlich ein klarer Sonnentag. Aber wie die meisten elektronischen Geräte sind Sonnenkollektoren bei kaltem Wetter tatsächlich effizienter als bei warmem Wetter. Dadurch kann das Panel gleichzeitig mehr Strom produzieren. Wenn die Temperatur steigt, erzeugt das Panel weniger Spannung und produziert weniger Strom.
Aber obwohl Sonnenkollektoren bei kaltem Wetter effizienter sind, produzieren sie im Winter nicht unbedingt mehr Strom als im Sommer. Sonnigeres Wetter ist in den wärmeren Sommermonaten üblich. Neben weniger Wolken scheint die Sonne normalerweise einen größeren Teil des Tages. Auch wenn Ihre Module bei heißem Wetter weniger effizient sind, produzieren sie im Sommer wahrscheinlich immer noch mehr Strom als im Winter.
Wie funktionieren Sonnenkollektoren?
Wenn Photonen auf eine Solarzelle treffen, lösen sie Elektronen aus ihren Atomen. Wenn Leiter an den positiven und negativen Seiten einer Zelle angebracht sind, bildet sie einen elektrischen Stromkreis. Wenn Elektronen durch einen solchen Stromkreis fließen, erzeugen sie Strom. Mehrere Zellen bilden ein Solarpanel und mehrere Panels (Module) können miteinander verbunden werden, um ein Solarpanel zu bilden. Je mehr Panels Sie verwenden können, desto mehr Energie können Sie erwarten.
Woraus bestehen Sonnenkollektoren?
Photovoltaik (PV)-Solarmodule bestehen aus vielen Solarzellen. Solarzellen bestehen wie Halbleiter aus Silizium. Sie bestehen aus einer positiven Schicht und einer negativen Schicht, die zusammen wie in einer Batterie ein elektrisches Feld erzeugen.
Wie erzeugen Sonnenkollektoren Strom?
PV-Solarmodule erzeugen Gleichstrom (DC). Bei Gleichstrom fließen Elektronen in einer Richtung um einen Stromkreis. Dieses Beispiel zeigt eine Batterie, die eine Glühbirne mit Strom versorgt. Die Elektronen bewegen sich von der negativen Seite der Batterie durch die Lampe und kehren zur positiven Seite der Batterie zurück.
Wechselstrom wurde für das amerikanische Stromnetz gewählt, hauptsächlich weil er über lange Strecken billiger zu transportieren ist. Solarpanels erzeugen jedoch Gleichstrom. Wie kommt Gleichstrom ins Wechselstromnetz? Wir verwenden einen Wechselrichter.
Was macht ein Solarwechselrichter?
Ein Solarwechselrichter nimmt den Gleichstrom von den Solarmodulen und erzeugt daraus Wechselstrom. Wechselrichter sind wie das Gehirn des Systems. Neben der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom bieten sie auch Erdschlussschutz und Systemstatistiken, einschließlich Spannung und Strom in Wechselstrom- und Gleichstromkreisen, Stromerzeugung und Verfolgung des maximalen Strompunkts.
Zentralwechselrichter haben die Solarbranche von Anfang an dominiert. Die Einführung von Mikrowechselrichtern ist eine der größten Technologienche Verschiebungen in der PV-Branche. Optimieren Sie Mikro-Wechselrichter für jedes einzelne Solarpanel, nicht für ein ganzes Solarsystem, wie es Zentralwechselrichter tun.
Dadurch kann jedes Solarmodul seine maximale Leistung erbringen. Wenn ein Zentralwechselrichter verwendet wird, kann ein Problem mit einem Solarpanel (möglicherweise verschattet oder verschmutzt) die Leistung des gesamten Solarpanels reduzieren. Stellen Sie bei Mikro-Wechselrichtern sicher, dass dies kein Problem darstellt. Wenn ein Solarpanel ein Problem hat, funktioniert der Rest des Solarpanels immer noch effizient.
Wie funktioniert ein Solarpanelsystem?
Hier ist ein Beispiel dafür, wie eine Solaranlage zu Hause funktioniert. Zuerst fällt Sonnenlicht auf ein Solarpanel auf dem Dach. Die Panels wandeln die Energie in Gleichstrom um, der zu einem Wechselrichter fließt. Der Wechselrichter wandelt den Strom von Gleichstrom in Wechselstrom um, den Sie dann zur Stromversorgung Ihres Hauses verwenden. Es ist wunderbar einfach und sauber und wird immer effizienter und erschwinglicher.
Aber was passiert, wenn Sie nicht zu Hause sind, um den von Ihren Sonnenkollektoren erzeugten Strom jeden sonnigen Tag zu nutzen? Und was passiert nachts, wenn Ihre Solaranlage nicht in Echtzeit Strom erzeugt? Keine Sorge, Sie können immer noch ein System namens "Net Metering" nutzen.
Ein typisches netzgekoppeltes PV-System produziert oft mehr Energie, als ein Kunde während der Spitzentagesstunden benötigt, sodass überschüssige Energie in das Netz zurückgespeist wird, um sie anderweitig zu nutzen. Der für Net Metering berechtigte Kunde kann Gutschriften für die überschüssige produzierte Energie erhalten und diese Gutschriften verwenden, um nachts oder an bewölkten Tagen aus dem Netz zu beziehen. Ein Netzzähler erfasst die gesendete Energie im Vergleich zu der aus dem Netz bezogenen Energie. Lesen Sie unseren Artikel über Netzmessung und wie es funktioniert.
Durch das Hinzufügen von Speicher zu einem Solarsystem werden diese Vorteile noch weiter verstärkt. Ein Solarspeichersystem ermöglicht es Kunden, ihre eigene Energie vor Ort zu speichern, ihre Abhängigkeit von Strom aus dem Netz zu reduzieren und die Fähigkeit zu erhalten, ihre Häuser im Falle eines Stromausfalls mit Strom zu versorgen. Wenn das Speichersystem eine Softwareüberwachung umfasst, überwacht diese Software die Solarproduktion, den Energieverbrauch zu Hause und die Energiepreise, um zu bestimmen, welche Stromquelle den ganzen Tag über genutzt werden soll – die Maximierung der Solarenergienutzung, die Unterstützung des Kunden bei der Reduzierung von Spitzenlasten und die Möglichkeit, Strom zu sparen spätere Verwendung während eines Ausfalls.