Jeden Morgen ist sie für uns da und begleitet uns durch den Tag – mal hinter mehr, mal weniger Wolken. Sonnenstrahlen bringen uns nicht nur gute Laune, sie haben auch viel Energie im Gepäck, die wir zur Stromumwandlung nutzen. Doch wie genau wird aus der Sonnenlicht Strom?
Obwohl zwischen Erde und Sonne knapp 150 Millionen Kilometer liegen, erreicht uns durch die Sonne pro Tag mehr Energie, als die gesamte Weltbevölkerung im Jahr verbrauchen würde. Nur haben wir bisher noch keinen Weg gefunden, die gesamte Strahlkraft der Sonne nutzen zu können.
Solarzellen sammeln Sonnenstrahlen ein
Anders als Wasserkraftwerke und Windparks sind Solarzellen (fachsprachlich: photovoltaische Zellen) flexibel einsetzbar und erfreuen sich auf den Hausdächern der Republik immer größerer Beliebtheit. Umweltfreundlich und ohne großes Aufsehen zu erregen, sammeln sie Sonnenstrahlen ein. Dabei treten sie stets als kleine Gruppe auf (im Solarmodul) und werden manchmal an der Hauswand, für gewöhnlich jedoch auf dem Dach montiert. Hierbei ist es völlig egal, ob das ein Schräg- oder Flachdach ist, Hauptsache der Winkel zur Sonne stimmt. Und am liebsten Südseite, versteht sich.
In Berlin trägt man ab 2023 Solarmodul
Für die Hauptstadt gilt ab dem 1. Januar 2023 ein sehr eindeutiger Trend. Man trägt jetzt Photovoltaik auf dem Dach. Das dazu passende Solargesetz weiß es sogar ganz genau, Solaranlagen auf allen nicht-öffentlichen Gebäuden werden Pflicht. Dies gilt ab 2023 für alle Neubauten und auch alle „Alten“, auf deren Dächern wesentliche Umbauten durchgeführt werden sollen.
All die bisher ungenutzten Flächen sammeln so zukünftig unzählige Sonnenstrahlen ein und sorgen für klimafreundlichen Strom. Damit werden die Solarpotenziale der Stadt verstärkt genutzt und tragen einen großen Anteil zur Erreichung der Klimaschutzziele bei.
Photovoltaikanlage oder Solarthermie?
Der Verkaufsschlager beim Sammeln von Sonnenstrahlen ist die Photovoltaikanlage. Zwar gibt es neben ihnen noch die Solarthermieanlage, die jedoch selten als einzige Energiequelle genutzt wird. In einer Solarthermieanlage wird die Wärmeenergie der Sonne über einen Wasserkreislauf transportiert und gespeichert. Diese Wärme wird dann zum Beispiel in die Heizkörper im Haus abgegeben.
Photovoltaik verwandelt Sonnenlicht in Gleichstrom
Die Photovoltaikanlage hingegen kommt ganz ohne Wasser aus und kann an sonnenreichen Tagen so viel Energie umwandeln, dass diese gleich für mehrere Haushalte reicht. Anders als bei der Solarthermie wird bei der Photovoltaikanlage Sonnenenergie in Gleichstrom verwandelt. Diese Technik ist gar nicht so neu, sie hat sich bereits seit Ende der 1950er-Jahre in der Raumfahrt bewährt.
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Crashkurs Sonnenstrom: Protonen und Elektronen
Im Inneren eines Solarmoduls werden die Fähigkeiten einzelner Materialien (der sogenannten Halbleiter) genutzt. Die Solarzellen besitzen dabei zwei Schichten dieser Halbleiter. Beide Schichten sind bewusst verunreinigt, so dass auf einer Seite ein Elektronen- und auf der anderen einen Protonen-Überschuss entsteht. Trifft nun Sonnenlicht auf diese Schichten, geraten die positiven wie negativen Ladungsträger in Schwingung und werden von speziellen Kontakten abgeleitet. Der gewonnene Gleichstrom fließt zum Wechseltrichter. Dieser verwandelt den Strom so, dass er direkt im Haus genutzt werden kann: in Wechselstrom. Überschüssiger Strom kann einfach ins Netz eingespeist und lokal in Berlin weiter genutzt werden.
