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EIN Sonnenkollektor oder Photovoltaik-Panel, Zusamenfassend PV-Panel ist ein Panel, das mit Photovoltaik-Zellen im Panel, Teil der Photonen wandelt Sonnenlicht in Strom um. Das Solarenergie was auf diese Weise empfangen wird, ist eine Form von erneuerbare Energie. Sonnenenergie auf diese Weise zu sammeln und umzuwandeln nennt man einfach Solar PV genannt (PV von Photovoltaikzelle).[1] Sonnenkollektoren werden auch zur Energiegewinnung in der Raumfahrt und zur Stromerzeugung in abgelegenen Gebieten.
Ein Solarpanel sollte nicht mit einem verwechselt werden Solarkollektor. Dies beruht auf einem anderen Prinzip, nämlich der Erwärmung eines strömenden Mediums, meist Wasser.
Aufbau und Betrieb
sehen Photovoltaikzelle für den Hauptartikel zu diesem Thema.
Solarzellen sind normalerweise aus Silizium. Dieses Silizium besteht aus zwei Schichten. Unter Lichteinwirkung wird zwischen den Schichten eine elektrische Spannung erzeugt. Deshalb werden Solarzellen auch Photovoltaikzellen genannt (Altgriechisch φῶς, phōs: Licht, und Volt zur Einheit von elektrische Spannung). In abgekürzter Form wird es als PV-Anlage bezeichnet. Eine andere Form der PV sind die in Dünnschichttechnologie hergestellten Elemente. Dazu wird amorphes Silizium verwendet. Diese Elemente haben eine geringere Rendite, sind aber auch deutlich günstiger. Der Wirkungsgrad konventioneller Solarzellen liegt zwischen ca. 15 und 20 %, während die Zellen mit besseren Erträgen (neuere Technologie) teurer sind.
Eine Solarzelle, die sich mit ihrer ästhetischen Qualität besonders für sichtbare Architekturanwendungen eignet, ist die hintere Kontaktzelle. Es trägt seinen Namen, weil alle elektrischen Kontakte auf der Rückseite erfolgen und die Vorderseite ein kaum sichtbares Metallgitter hat, ohne störende Doppelmetallstreifen. Dadurch ergibt sich auch eine größere nutzbare Oberfläche der Zellen und abgegebene Leistung.
In der Praxis arbeitet man meist mit Standardpaneelen von beispielsweise 60 quadratischen Solarzellen von 156 mm pro Seite, was einer Paneelgröße von ca. 1,6 m² entspricht.
Arten von Siliziumzellen
Die Verarbeitung von Silizium bestimmt die Qualität des Panels. Es gibt drei Typen, nämlich: monokristallin, polykristallin und amorph (wie bereits oben beschrieben).
- monokristallin: Die Solarzellen in einem monokristallinen Solarpanel bestehen aus einem Kristall. Die Oberfläche monokristalliner Solarzellen weist geordnete Elektroden auf und ist einheitlich schwarz. Diese Sonnenkollektoren haben den höchsten Wirkungsgrad. Monokristalline Solarmodule haben einige Prozent mehr Ertrag als polykristalline. Diese Platten sind teurer, haben aber eine höhere Ausbeute pro Oberfläche. Die beste Wahl für maximale Effizienz und bei begrenztem Platzangebot.
- polykristallin: In einem polykristallinen Solarpanel befinden sich Solarzellen, die aus mehreren groben Kristallen bestehen. Eine polykristalline Solarzelle zeigt eine Art gebrochenes Scherbenmuster. Die polykristallinen Solarmodule sind preisgünstig und bieten einen relativ hohen Wirkungsgrad, wenn auch weniger Wirkungsgrad als monokristalline Solarmodule. Wenn genügend Platz auf einem Dach vorhanden ist, ist dies die beste Wahl.
- amorph: Amorphes Silizium wird in einem Dünnschicht-Solarmodul verwendet. Amorphe Solarmodule enthalten keine Kristalle, sondern Pulver. Das macht sie sehr flexibel. Die amorphen Sonnenkollektoren bieten den niedrigsten Wirkungsgrad der drei. Der Preis ist viel niedriger, aber diese Solarzellen sind für den Einsatz in Solarmodulen weniger geeignet.
Auftritte
Die bekannteste Form von Sonnenkollektoren befindet sich in einem Metallrahmen. Darüber hinaus gibt es auch:
- flexible Platten
- rahmenlose Glas-Glas-Solarmodule (angebracht am Hauptbahnhof Utrecht)
- Dünnschichtplatten (CdTe, CIGSSe, CIS, a-Si, µc-Si)
- Dachziegel mit integrierten PV-Zellen.
Anwendung
Es gibt ungefähr vier Anwendungen für Sonnenkollektoren, nämlich:
- aus dem Netz oder eigenständige Anwendung
- Raumfahrt
- Direktverbrauch
- Netzgekoppelte Solarstromanlagen
Off-Grid- oder Standalone-Anwendung
sehen aus dem Netz für den Hauptartikel zu diesem Thema.Solarzellen finden sich oft an Orten, an denen es zu teuer oder unmöglich ist, sie zu verwenden Netz, Hochspannungsnetz oder von a Aggregat. Anwendungen sind zum Beispiel auf Segelyachten, leichte Bojen auf dem Wasser, Straßenlichter an abgelegenen Kreuzungen oder im ganzen Dorf wie Rema im Äthiopien. Auch tragbare Gegenstände wie Rechner und Taschenlampen sind mit Sonnenkollektoren ausgestattet. Um den Flow speichern zu können gibt es ein Batteriesystem erforderlich.
Raumfahrt
Ein Bereich, in dem Sonnenkollektoren im großen Maßstab sehr erfolgreich eingesetzt werden, ist die Raumfahrt. Raumfahrzeug in einem Job um die Boden und mit Zielen im innersten Teil der Sonnensystem sind oft mit Sonnenkollektoren ausgestattet. Der berühmteste im Orbit um die Erde ist der Internationale Raumstation ISS. Der Hauptteil dieser Raumstation besteht aus einem zentralen Gerüst, an dem sechzehn riesige Sonnenkollektoren befestigt sind. Für Ziele darüber hinaus Mars das Licht ist zu schwach für eine effiziente Anwendung von Sonnenkollektoren.
Direktverbrauch
Es besteht die Möglichkeit, dass ein Solarpanel einen Verbraucher direkt mit Strom versorgt. In seiner reinsten Form gilt dies nur als "Schreibtisch-Gadgets", denken Sie an a Ventilator das tut es, wenn genügend Licht auf dem zugehörigen PV-Panel vorhanden ist.
Bei Hausinstallationen mit PV-Anlage spricht man auch dann von Direktverbrauch, wenn der kWh-Zähler des Netzbetreibers auf dem Abnahmezähler 0 Watt anzeigt und sich im Haus Verbraucher befinden. In diesem Fall wird die erzeugte Sonnenenergie direkt von der Hausinstallation verbraucht.
Netzgekoppelte Solarstromanlage
sehen Netzgekoppelte Solarstromanlage für den Hauptartikel zu diesem Thema.Die meisten Sonnenkollektoren werden über ein Konverter (Wandler) an das Stromnetz angeschlossen. Überschüssige Energie kann dann über das Netz verteilt werden, ob für den Eigentümer kostenpflichtig oder nicht.
Ausbeute
Der Ertrag eines Solarpanels hängt von mehreren Faktoren ab:
- Der effektive Lichteinfall: Bei schrägem Lichteinfall ist die Ausbeute geringer.
- Die Jahreszeit: Im Sommer ist die Sonne länger, die Sonne steht höher und es gibt weniger Wolken.
- Effizienz; der Prozentsatz der Energie des Sonnenlichts, das auf das Solarpanel fällt und in Strom umgewandelt wird. Der Ertrag unterscheidet sich unter anderem je nach Solarzellentyp und Alter.
- Temperatur; bei hohen Temperaturen sinkt Leistung bei niedrigen Temperaturen erzeugt. Dies hat mit der höheren Durchlassspannung der Diode zu tun (Temperaturkoeffizient −2 mV/°C) bei niedrigerer Temperatur. Auf einem Nominal PV-Zellenspannung in dem maximaler Leistungspunkt bei 400 mV bedeutet dies etwa 5 % Leistungsabfall pro 10 °C Temperaturerhöhung.
Um die Leistung von Solarmodulen vergleichen zu können, wurden Standardbedingungen aufgestellt: eine Einstrahlung von 1000 W/m², davon die Spektrum entspricht dem Spektrum des Sonnenlichts bei einer Luftmasse von 1,5 (das heißt, das Sonnenlicht hat eine Strecke durch die Atmosphäre zurückgelegt, die dem Eineinhalbfachen der durchschnittlichen Dicke der Atmosphäre entspricht) und einer Zelltemperatur von 25 °C. Die maximale elektrische Leistung eines Solarmoduls unter diesen Bedingungen wird als Spitzenleistung bezeichnet und als Wp (Wattspitze).
Je nachdem, wie Solarmodule in einer Elektroinstallation eingesetzt werden, kann der effektive Ertrag unter anderem aufgrund von Verlusten in Wechselrichter und Speichersysteme.
Der PVWatt-Rechner[2] von dem Nationales Labor für erneuerbare Energien in den USA ist ein nützliches Instrument zur Ertragsschätzung.
Platzierung
Auf Dächern versus auf dem Boden
Sonnenkollektoren können auf Dächern platziert werden oder Sie können einen Teil des knappen Platzes für die Installation von Sonnenkollektoren opfern. Die Platzierung von Solarmodulen auf geeigneten Dächern (in Bezug auf Neigungswinkel und Lage nach Süden) führt zu einer besseren Ausnutzung des knappen Raums. Dies wird dadurch verstärkt, dass bei auf dem Boden liegenden Paneelen noch Platz zwischen den Paneelen vorhanden sein muss, um Verschattung zu vermeiden und für Wartungsarbeiten zugänglich zu sein. Laut einer Studie von Professor Wim Sinke reicht ein 35 mal 35 Kilometer großer Solarpark aus, um die derzeit verbrauchte Energiemenge zu erzeugen, dazu kommen einige Quadratkilometer für Batterien. Wenn nur Sonnenkollektoren auf Dächern installiert werden, in optimaler Richtung, 25 mal 25 Kilometer.[3]
Alternative
Seit Ende 2019 wird auch aus Offshore-Panels Energie erzeugt. Auch in Indonesien und Vietnam (Stand 2020) sind Projekte für Solarfelder auf dem Wasser in Planung, dies betrifft Seen.[4]
Wartung, Lebensdauer und Umweltbelastung
Sonnenkollektoren sind wartungsarm. Bei Bedarf können sie regelmäßig gereinigt werden, um Ablagerungen zu entfernen. Geneigte Sonnenkollektoren werden durch den Regen weitgehend abgewaschen. Auf Flachdächern werden sie schräg eingebaut, damit sie sauber bündig abschließen und einen guten Winkel zur Sonne haben. Durch die Verschmutzung sinkt der Ertrag des Solarpanels.
Sonnenkollektoren können durch Auftragen besser sauber bleiben Nanobeschichtung. Dies ist eine schmutzabweisende Schicht, so dass das Licht durch diesen möglichen Schmutz weniger blockiert wird.
Mechanische Schäden können durch Blitzeinschläge, herabfallende Gegenstände, Hotspots oder Sturm. Im Brandfall kann dies durch umherfliegende Glassplitter erhebliche Folgen für Umwelt und Wohnumfeld haben.[5]
Anbieter von Solarmodulen geben an, dass die technische Lebensdauer von Solarmodulen etwa 25 Jahre beträgt. Es Kiwai schätzt, dass in der Praxis die Hälfte der Solarmodule die Lebensdauer von 20-25 nicht erreicht.[6] Die praktische Lebensdauer liegt laut Untersuchungen näher bei 17 Jahren.[7]
Sonnenkollektoren werden nicht häufig recycelt Die meisten Solarmodule bestehen aus leicht recycelbarem Glas (bestehend hauptsächlich aus Siliziumdioxid oder Siliziumdioxid, das wiederum aus Sand besteht) und Metallelektroden[8], aber eines der Probleme beim Recycling besteht darin, dass die Hersteller von Solarmodulen die Solarzellen zum Schutz in eine transparente Klebeschicht einwickeln – was wiederum ein effektives Recycling erschwert.[9]
Subvention
Die Niederlande
In den Niederlanden können Privatpersonen die Installation von Solaranlagen beim Finanzamt beantragen MwSt. zurückfordern. Weiterhin gilt (noch) die Netting-Regelung, wonach die gelieferten kWhNetze werden mit der verbrauchten kWh-Menge abgerechnet. Diese gilt bis (mindestens) 2023.[10] Darüber hinaus gibt es auch die Postleitzahl Rose Schemeroos (Reduzierter Tarif) wobei Privatpersonen, die zu diesem Zweck in einem eigenen Bereich einen Verein oder eine Genossenschaft gegründet haben Postleitzahl und angrenzende Postleitzahlen (die Nummern) einer nachhaltigen Quelle kaufen Strom mit einem reduzierten Energietarif. Die Teilnehmer sind bis zu einem Verbrauch von 10.000 kWh von der Energiesteuer und der Mehrwertsteuer befreit, während die erzeugten kWh verkauft werden können. Unternehmer können die bei der Installation von Sonnenkollektoren nutzen SDE-Schema. Die Installation eines separaten Zählers ist obligatorisch.
Belgien
Seit 2018 gibt es in Belgien keinen ermäßigten Mehrwertsteuersatz mehr. Darüber hinaus berechnen die Netzbetreiber einen festen (zu zahlenden) Betrag pro kW der Leistung. Günstig ist, dass es in Belgien keinen obligatorischen Ersatz des Stromzählers durch einen Smart Meter gibt, d. h. durch die Rückgabe des kWh-Zählers eine automatische Netting-Regelung erfolgt. [11].
CO2-Reduktion in den Niederlanden
Bis 2020 haben sich die Niederlande das Ziel gesetzt, die gesamten CO2-Emissionen um 25 % gegenüber 1990 zu reduzieren.[12] Laut einer Studie aus dem Jahr 2018 kann die Installation von Sonnenkollektoren auf jedem geeigneten Dach in den Niederlanden die CO2-Emissionen im Zusammenhang mit der Stromproduktion um 63 % reduzieren, was zu einer CO2-Reduktion von insgesamt 20 % führt. Basierend auf dem aktuellen niederländischen Energieverbrauch und -produktion wird der Anteil der Energie aus erneuerbaren Quellen 16% betragen [13].
Anzahl der Sonnenkollektoren in den Niederlanden
Die Zahl der Haushalte mit Sonnenkollektoren ist seit 2012 exponentiell gestiegen. Eine Studie des Wirtschaftsministeriums der ING aus dem Jahr 2018 ergab, dass mehr als ein Drittel der Niederländer bereit sind, Solarmodule zu kaufen, sofern sich die Investition innerhalb von zehn Jahren amortisiert.[14]
| Jahr | Anzahl der Häuser mit Sonnenkollektoren |
|---|---|
| 2015 | 400.000[15] |
| 2016 | 500.000[16] |
| 2017 | 670.000[17] |
| 2018 | 800.000[18] |
Siehe auch
Externe Links
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