Solarenergie – Stromerzeugung mit Hilfe der Sonne

Die Energie, die aus Sonnenstrahlen gewonnen wird, nennt man Solarenergie oder auch Sonnenenergie. Als Menschen auf der Erde nehmen wir die Sonnenenergie vor allem als Licht und Wärme wahr. Man spricht dabei auch von Lichtenergie und thermischer Energie. Laut Definition entsteht die Solarenergie im Inneren der Sonne durch einen Kernfusionsprozess. Bei diesem Prozess verbrennt Wasserstoff, was elektromagnetische Wellen verursacht, die wir als Sonnenstrahlen wahrnehmen.

Die Sonne sorgt nicht nur für Licht und die notwendige Wärme auf der Erde, sondern ihre Strahlung kann auch mit Hilfe von Photovoltaikanlagen in elektrische Energie – also Strom – umgewandelt werden. Photovoltaikanlagen bestehen aus einer Vielzahl von Solarzellen, die alle miteinander verbunden werden. Solarzellen werden sowohl in kleineren Energiesystemen, wie bei Anlagen auf Dächern für den Privatgebrauch, als auch für große Anlagen in Solarparks eingesetzt. Außer Solarzellen gibt es auch sogenannte Anlagen für Solarthermie, um Solarenergie zu nutzen. In diesen befinden sich Sonnenkollektoren, welche die Sonnenenergie aufnehmen und in Wärmeenergie umwandeln.

Die durch die Sonnenstrahlung entstehende Solarenergie wird vor allem für die Erzeugung von Strom genutzt (Photovoltaik) oder für die Erzeugung von Wärme (Solarthermie). Somit können mit Solarenergie elektrische Geräte, wie z. B. Kühlschrank und Fernseher, betrieben oder warmes Wasser für die Heizung erzeugt werden.

• Photovoltaik: Photovoltaik ist die direkte Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie mit der Hilfe von Solarzellen. Im Zuge der Energiewende werden Anlagen für Photovoltaik in Deutschland gefördert und sowohl auf Freiflächen in großen Solarparks als auch die kleinen Anlagen, die auf Dächern von Privatpersonen gebaut werden. Viele bürokratische Hürden wurden inzwischen abgeschafft, um den Ausbau von Photovoltaikanlagen noch einfacher zu machen, sowohl im gewerblichen als auch privaten Bereich.

• Solarthermie: Solarthermische Anlagen nutzen die Solarenergie zur Erzeugung von Wärme. Dafür werden auf dem Dach, im Garten oder an einer Hauswand Sonnenkollektoren installiert. Diese erhitzen Wasser oder Luft mit Hilfe der Sonnenenergie. Die Wärme wird dann für die Heizung oder für das Trinkwasser verwendet. Im Jahr 2023 existierten in Deutschland bereits rund 2,6 Millionen Anlagen zur Erzeugung von Energie aus Solarthermie. 

Die Solarzellen sind dafür verantwortlich, die Sonnenstrahlen in elektrischen Strom umzuwandeln. So ist eine Solarzelle aufgebaut:

• Oberste Schicht: Sie dient hauptsächlich zum Schutz vor Umwelteinflüssen sowie der Maximierung des Lichteinfalls.

• Antireflexionsschicht: Sie verhindert, dass die Strahlung der Sonne reflektiert und dadurch nicht genutzt werden kann.

• n-dotiertes Silizium: Die Schicht ist mit Fremdatomen dotiert, damit sich überschüssige Elektronen anheften.

• Grenzschicht: Beide Siliziumschichten treffen hier aufeinander.

• p-dotiertes Silizium: Die Schicht ist mit anderen Fremdatomen dotiert, sodass hier ein Elektronenmangel vorliegt.

• Rückkontakt und Frontkontakte: Diese Schichten leiten den Strom aus der Solarzelle raus.

Solarzellen machen sich den photoelektrischen Effekt zu Nutze. Bei diesem Effekt lösen sich Elektronen aus einem Feststoff heraus, sobald Sonnenlicht darauf trifft. Fällt Sonnenlicht also auf eine Solarzelle, lösen sich die Elektronen aus der negativ dotierten Schicht der Zelle. Aus der dadurch entstehenden Bewegung der Elektronen resultiert eine elektrische Spannung. Diese wird schließlich durch die Kontakte abgeleitet. 

Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen hat die Nutzung von Solarenergie das Potential, zuverlässig und langfristig unseren Energiebedarf mit nachhaltiger Energie zu decken. Die Sonne ist nämlich die größte uns bekannte Energiequelle. Strom, der durch die Strahlung der Sonne hergestellt wird, macht nicht nur unsere Wärme- und Stromerzeugung grüner und sauberer, sondern ist auch unschlagbar günstig. Denn Sonnenenergie in Form von Sonnenstrahlen ist für jeden mit einer PV-Anlage kostenlos verfügbar. Somit ist die Stromerzeugung nicht nur günstiger, du erlangst auch eine Unabhängigkeit von schwankenden bzw. steigenden Strompreisen, welche durch fossile Brennstoffe beeinflusst sind. 

Diese Preisschwankungen können durch CO₂-Abgaben oder weltpolitische Ereignisse weiter verstärkt werden bzw. ist die Preisentwicklung in der Zukunft nicht absehbar. Fossile Brennstoffe werden zukünftig immer mehr von erneuerbaren Energien ersetzt werden, da sie für einen hohen CO₂-Ausstoß verantwortlich und auch nicht wie Solarenergie unendlich verfügbar sind. Um beim Thema Energieversorgung also sorgenfrei in die Zukunft zu blicken, lohnt sich die Investition in erneuerbare Energien wie Photovoltaik. Somit trägst du proaktiv zu einer grüneren Zukunft bei und sparst auch auf lange Sicht Geld.

Die Nutzung von Solarenergie bietet sowohl für die Umwelt als auch für dich als Verbraucherin oder Verbraucher einige Vorteile:

• Saubere und emissionsfreie Energiegewinnung

• Kostenlose Stromerzeugung

• Nahezu überall und unendlich verfügbar

• Unabhängigkeit von Energiepreisen

• Photovoltaikanlagen sind langlebig und wartungsarm 

• Geringe Betriebskosten 

• Förderung durch den Staat, z. B. Einspeisevergütungen, Steuerbefreiungen

• Falls vorhanden: kostenloses Tanken deines E-Autos über eine Wallbox möglich

Dem gegenüber steht nur eine Amortisationszeit von sechs bis zwölf Jahren, die es benötigt, um die Anschaffungskosten einer PV-Anlage wieder rauszuholen.

Oft kommunizierte Herausforderungen ist der begrenzte Speicherzeitraum. Um die saubere Sonnenenergie für den Privathaushalt zeitunabhängig nutzbar zu machen, ist ein Speicher bereits eine effiziente Lösung.

Und natürlich sind nicht alle Dächer für Photovoltaikanlagen geeignet sind. Doch auch hier überwiegt der positive Blick. Es gibt in Deutschland noch enorm viele Dächer und Gebäude, die sich perfekt für Photovoltaik eignen.

So überwiegen die Vorteile der Solarenergie deutlich sowohl für die Endverbrauchenden als auch für die Umwelt. 

Besonders interessant: Die Technik ist bereits so weit entwickelt, dass moderne Solaranlagen sich auch im Winter lohnen, wenn es weniger Sonnenstunden gibt. Gerade Anlagen mit Mikrowechselrichtern können mittlerweile produktiv Streulicht einfangen.

In Solarenergie zu investieren, bringt langfristig nicht nur Vorteile für dich als Privatperson, sondern du trägst auch dazu bei, in eine grünere Zukunft zu starten. In Deutschland wird die Solarenergie aktiv gefördert und durch gelockerte bürokratische Hürden ist der Weg zur eigenen Photovoltaikanlage so einfach wie nie zuvor. Solarenergie und vor allem die Photovoltaiktechnologie werden stetig weiterentwickelt, wodurch sie in den nächsten Jahren noch effizienter werden wird.

Du willst wissen, wie du mit einer Photovoltaikanlage zu einer nachhaltigeren Zukunft beitragen und dabei noch Kosten bei der Stromerzeugung sparen kannst? Wir unterstützen dich gerne! Mit mehr als 70 Standorten ist ein 1KOMMA5° Meisterbetrieb auch in deiner Nähe und liefert dir den gesamten Service aus einer Hand – von der bedarfsgerechten Beratung zur Planung deiner Solaranlage, über die Installation und Inbetriebnahme bis hin zur Wartung. Wir beraten dich individuell und helfen dir, in eine grüne, energieunabhängige Zukunft zu starten.