Was ist ein Solargenerator?
Ein Solargenerator ist eine Art von erneuerbarer Energie, die die Lichtenergie der Sonne in Elektrizität umwandelt.
Es handelt sich um eine saubere Art der Stromerzeugung, die nicht von fossilen Brennstoffen abhängt und keine Treibhausgase wie Kohlendioxid freisetzt. Solargeneratoren nutzen Solarzellen, um Sonnenlicht direkt in Strom umzuwandeln.
Sie sind in zwei Formen erhältlich, als netzgekoppelte und als autonome Anlagen, und werden an verschiedenen Orten eingesetzt.
Anwendungen von Solargeneratoren
Die photovoltaische Stromerzeugung ist weit verbreitet, weil sie eine kohlenstoffarme Stromerzeugung ohne Kohlendioxidemissionen ist. Zusammen mit der Windenergie und anderen Formen der Stromerzeugung wird sie an verschiedenen Standorten immer beliebter, um die Energieautarkie zu verbessern.
Der Umfang und die Art der Nutzung von Photovoltaik-Stromerzeugungsprojekten variiert von Großanlagen, die den gesamten erzeugten Strom verkaufen, über Haushaltsanlagen, die normalerweise ihren eigenen Strom verbrauchen und ihn an Energieversorgungsunternehmen verkaufen, wenn die erzeugte Menge den Verbrauch übersteigt, bis hin zu kleinen Anlagen, die unabhängig von den Netzen der Energieversorgungsunternehmen Strom liefern, z. B. für die Beleuchtung von Straßenlaternen und Verkehrszeichen. Es gibt eine Vielzahl von Größenordnungen und Nutzungsformen.
Funktionsweise der Solargeneratoren
Die wichtigste Komponente eines Solargenerators ist die Solarzelle. Die derzeit gängigsten Solarzellen sind auf Siliziumbasis und bestehen aus einem p-Halbleiter und einem n-Halbleiter.
Wenn Sonnenlicht auf die pn-Übergangs-Halbleiter trifft, werden Elektronen durch die Lichtenergie angeregt und zu freien Elektronen. Wenn die freien Elektronen austreten, entsteht eine +-Ladung, die als Loch bezeichnet wird. Die Löcher wandern zum p-Typ-Halbleiter und die freien Elektronen zum n-Typ-Halbleiter.
Wenn die p- und n-Typ-Halbleiter extern mit einer Last verbunden sind, fließt Strom von der p-Typ-Elektrode zur n-Typ-Elektrode. Dies ist das Prinzip der photovoltaischen Zellen zur Stromerzeugung.
Bei der Konfiguration von Solargeneratoren wird zwischen netzgekoppelten und autarken Typen unterschieden, die an das Stromnetz des Versorgungsunternehmens angeschlossen sind.
1. Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen
Ein Paket von nebeneinander angeordneten Solarzellen wird als Photovoltaikmodul bezeichnet. Es besteht aus einem Leistungswandler, der den vom Solarzellenmodul erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, einem Aufwärtstransformator, der die Spannung des Leistungswandlers an die Spannung des Übertragungsnetzes des Energieversorgungsunternehmens anpasst, und einem Stromzähler, der die an das Energieversorgungsunternehmen gelieferte Strommenge misst.
2. Eigenständige Solarstromerzeugungseinheiten
Besteht aus Solarzellenmodulen, Anschlussschaltungen und Batterien. Bei der Versorgung von Wechselstromverbrauchern wie Leuchtstofflampen muss eine Wechselrichterschaltung eingefügt werden, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln; bei der Versorgung von Gleichstromverbrauchern wie LEDs oder bei der Speicherung in Batterien wird der von den Solarzellen erzeugte Gleichstrom direkt eingespeist.
Arten von Solargeneratoren
Je nach dem Material der lichtabsorbierenden Schicht, der Form des stromerzeugenden Elements usw. werden die unterschiedlichsten Solargeneratoren verwendet, ebenso wie die heute üblichen Solarzellen auf Siliziumbasis. Im Folgenden sind Beispiele für typische Typen aufgeführt.
1. Siliziumbasis
Silizium wird grob in kristallines Silizium und amorphes Silizium eingeteilt, wobei das kristalline Silizium in monokristallines und polykristallines unterteilt wird. Polykristallines Silizium ist aufgrund seines ausgewogenen Verhältnisses zwischen Umwandlungswirkungsgrad und Kosten der derzeitige Haupttyp.
2. Verbundenes Silizium
Hierbei handelt es sich um halbleitende kristalline Solarzellen, die aus mehreren anderen Rohstoffen als Silizium hergestellt werden. Sie zeichnen sich durch eine breite Palette von Wellenlängen aus, bei denen eine photoelektrische Umwandlung möglich ist, und durch einen hohen Umwandlungswirkungsgrad aufgrund der Kombination verschiedener Elemente.
3. Organisch
Diese Solarzellen verwenden organische Verbindungen in der lichtabsorbierenden Schicht. Obwohl der Wirkungsgrad der Stromerzeugung gering ist, können die Vorteile organischer Verbindungen genutzt werden, um den Herstellungsprozess zu vereinfachen, die Produktionskosten zu senken und Eigenschaften wie Biegsamkeit zu bieten.