In dem Moment, in dem Sie darüber nachdenken, eine Photovoltaikanlage auf Ihrem Dach zu installieren, stoßen Sie unweigerlich auf Begriffe wie Wechselstrom, Gleichstrom und Wechselrichter. Statt Ihre eigene Unwissenheit einfach hinzunehmen, schauen wir heute hinter die Kulissen der Elektrotechnik und erlangen ein wenig Verständnis für dieses faszinierende Thema. Lassen Sie uns gemeinsam den Weg von der Sonnenenergie zum geladenen Akku Ihres Smartphones und dem kalten Eis im Kühlschrank erkunden.
Die Sonne und das Solarmodul
Die Sonne sendet Lichtteilchen, sogenannte Photonen, aus. Diese treffen auf die Oberfläche der Solarmodule und setzen eine Kettenreaktion in Gang. Die Module bestehen aus Solarzellen, die wiederum aus verschiedenen Halbleiterschichten bestehen. Das gebräuchlichste Halbleiterelement ist hochreines Silizium. Durch gezielte “Verunreinigungen” entstehen zwei Schichten: eine mit Elektronenmangel (Pluspol) und eine mit Elektronenüberschuss (Minuspol). Die so entstandene Sperrschicht ermöglicht den Stromfluss in nur eine Richtung, was als Gleichstrom bezeichnet wird.
Der Gleichstrom und der Speicher
Im Sommer erzeugen die Solarzellen oft mehr Strom, als Sie verbrauchen können. Nachts hingegen gibt es keine Sonnenstrahlung und somit keine Stromerzeugung. Um den überschüssigen Strom für später aufzubewahren, benötigen Sie einen Batteriespeicher. Die Speicherung erfolgt jedoch erneut in Form von Gleichstrom. Sie sind sicher mit der Situation vertraut, wenn der Akku Ihres Smartphones, Rasierapparats oder Ihrer Kamera plötzlich leer ist. Genau hier wird die Ladung getrennt, indem die frei beweglichen Elektronen auf einer Seite zurückgehalten werden und auf der anderen Seite ein Mangel an Elektronen erzeugt wird. Mit Wechselstrom ist dies nicht möglich.
Der Wechselrichter
Sie mögen denken: “Warum brauche ich einen Wechselrichter? Ich habe Strom erzeugt und ihn für später gespeichert!” Aber die meisten elektrischen Geräte, von Toaster bis Waschmaschine, funktionieren nur mit Wechselstrom. Bisher lieferte der Energieanbieter den Strom bereits in Form von Wechselstrom, da Gleichstrom über längere Strecken schwer verlustarm transportiert werden kann. Stellen Sie sich vor, ein Toaster mit 1500W Leistung benötigt ein dünnes Kabel für den Wechselstrombetrieb, aber ein dickes Armkabel für den Gleichstrombetrieb. Das Ergebnis bleibt das gleiche: knuspriger Toast. Aber der Aufwand ist viel größer.
Ein Wechselrichter kommt ins Spiel, um den erzeugten Strom periodisch die Flussrichtung umkehren zu lassen und die Spannung von 60-80V Gleichspannung auf 220V Wechselspannung zu erhöhen. Dadurch wird der Strom im Alltag nutzbar für alle Verbraucher im Haushalt und kann auch ins Stromversorgungsnetz eingespeist werden. Der Wechselrichter sorgt dafür, dass alle beteiligten Geräte und Netze im übertragenen Sinn die gleiche Sprache sprechen.
Fazit
Um Sonnenenergie im Haushalt nutzen zu können, benötigen Sie Wechselstrom. Dieser wird durch mehrere Umwandlungsprozesse geschaffen. Natürlich gibt es Ausnahmen wie Wohnmobile, Wohnwagen oder Boote, die von Anfang an mit Gleichstrom betrieben werden. Bei diesen Umwandlungsprozessen entstehen Verluste, insbesondere in Form von Wärme. Doch der Fortschritt in der Technik sorgt dafür, dass diese Verluste immer geringer werden.
Jetzt haben Sie einen kleinen Einblick erhalten, wie aus Sonnenenergie nutzbarer Strom wird. Nutzen Sie dieses Wissen, um besser informierte Entscheidungen über Ihre Photovoltaikanlage zu treffen und zeigen Sie Ihren Freunden, dass Sie ein kleines bisschen Elektrotechnik verstehen.
