Diese unbegrenzte und frei zur Verfügung stehende Sonnenenergie kann sowohl thermisch, also zur Wärmeerzeugung, als auch elektrisch genutzt werden. Die elektrische Nutzung wird Photovoltaik genannt.
So wird aus Sonnenlicht Strom
Das Wort Photovoltaik setzt sich aus den beiden zentralen Begriffen Licht (Photo) und Spannung (Voltaik) zusammen. Wichtigster Bestandteil einer Photovoltaikanlage sind die Solarzellen, die das einfallende Sonnenlicht (die Photonen) in elektrische Energie umwandeln können. Solarzellen sind spezielle Halbleiter und bestehen meist aus Silizium. Wenn das Sonnenlicht in Form von Photonen auf diese Halbleiter trifft, werden Elektronen aus dem Atomverband herausgelöst und bewegen sich frei: Es fließt elektrischer Strom. Im Gegensatz zum herkömmlich erzeugten Wechselstrom produzieren Photovoltaikanlagen Gleichstrom. Damit die Anlagen eine höhere Leistung erzielen, schaltet man meist 40 bis 80 Solarzellen zu sogenannten Modulen zusammen. So ein Standardmodul wiegt zwischen 20 und 25 Kilogramm und erzeugt etwa 100 bis 250 Watt.Wo werden Photovoltaikanlagen eingesetzt?
Photovoltaikanlagen werden meist auf den Dächern und Fassaden von Wohn- oder Bürohäusern angebracht oder stehen auf leeren Flächen – Ende 2006 gab es in Deutschland bereits 300.000 installierte Anlagen. Der so erzeugte Strom wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Dazu muss er zuerst durch einen sogenannten "Wechselrichter" von Gleichstrom zu 230-Volt-Wechselstrom umgewandelt werden. Die Stromversorger sind seit 1991 nach dem Gesetz für erneuerbare Energien dazu verpflichtet, den Solarstrom von den Privathaushalten zu einem festen Tarif zu "kaufen". So sollen private Betreiber mit Solarstrom in 20 Jahren bis zu 25.000 Euro erwirtschaften können. Die Anschaffungskosten für eine Photovoltaikanlage haben sich mittlerweile etwa um die Hälfte reduziert. Schätzungen gehen je nach Größe der Anlage von etwa 15.000 und 20.000 Euro aus.Es gibt aber auch autonome Anlagen: Sie versorgen Geräte wie Parkscheinautomaten oder Gebäude mit Strom, die nicht in Reichweite eines herkömmlichen Stromnetzes stehen. Diese Photovoltaikanlagen benötigen allerdings zusätzlich Akkus und Regelsysteme, die je nach Sonneneinstrahlung und Energienachfrage die Stromversorgung regulieren.