Photovoltaik, also Weltraumenergie.
Bevor wir über die Art der Installation, die Art der Photovoltaikmodule, die Leistungsauswahl usw. schreiben, ein paar Worte darüber, was Photovoltaik ist. Bei uns erfahren Sie, wie es möglich ist: Sonne + Photovoltaikanlage = Strom in der Steckdose.
Dies wird unser wissenschaftlichster Beitrag sein, aber es kommt keine Langeweile auf.
Inhalt:
RES, also erneuerbare Energiequellen.
Die einfachste Erklärung, wie Photovoltaik in Steckdosen Strom erzeugt.
In diesem Kapitel treffen wir einen Superhelden namens Photon.
Wiederholung der Physik und Chemie, also etwas mehr über photovoltaische Prozesse und Photonenenergie.
Die Sonne – die zuverlässigste Quelle erneuerbarer Energie.
Photovoltaik zählt zu den erneuerbaren Energiequellen, also erneuerbaren Energiequellen. Über die Vorteile erneuerbarer Energien haben wir in „RES, also die grüne Energie von morgen“ geschrieben. Erinnern wir uns nur daran, dass diese Art von Energiequellen:
sind unbegrenzt und öffentlich verfügbar (Natur),
unerschöpflich,
keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt haben (sie sind ökologisch),
– keine Abgase erzeugen,
– sie erzeugen keinen Abfall,
Sie benötigen keine teuren und emittierenden Mengen an CO2 (Kohlendioxid):
– Ausbeutung (Bergbau),
– Transport.
Der Name Photovoltaik selbst setzt sich aus den Wörtern phos (Licht) und volt (Spannung) zusammen.
Was ist Photovoltaik und wie funktioniert sie, also Energie, die „vom Himmel fällt“.
Der Entwurf einer PV-Anlage (Photovoltaikanlage) ist im Gegensatz zu den Funktionsprinzipien kompliziert. Worauf basiert die Photovoltaik?
Eine vereinfachte Version (für Laien) zur Entstehung des Stroms aus Photovoltaik. Photovoltaik basiert auf der Sonne und beinhaltet die Umwandlung (Umwandlung) von Sonnenenergie in Strom. Dies geschieht in den folgenden Phasen.
Photonen der Sonne (mehr über die kleinen Helden bald) fallen (am häufigsten) auf Silizium-Photovoltaikzellen.
Elektronen werden in Bewegung versetzt und erzeugen Gleichstrom.
Dank Wechselrichtern (mehr zu Wechselrichtern gleich) wird Gleichstrom in Wechselstrom (der in Steckdosen fließt) umgewandelt.
Einfacher geht es nicht. 😊 Darum ist Photovoltaik ein „Wunder“, denn sie produziert Strom:
aus kostenlosem Treibstoff,
ohne Treibhausgase auszustoßen und keine Nebenwirkungen in Form von Abfall zu verursachen,
ohne Ihr Eingreifen,
im Stillen und jahrelang.
Totaler Kosmos, also ein Superheld direkt von der Sonne.
Um die Magie zu verwirklichen, reichen Photovoltaikmodule nicht aus. Es wird ein kosmisches (im wahrsten Sinne des Wortes) Photon benötigt (ein perfektes Beispiel dafür, dass nicht jeder Held einen Umhang trägt). Das Photon, die kleinste Einheit von Licht und Sonnenenergie, ist Vergangenheit und Zukunft. Die Vergangenheit, weil sie Milliarden Jahre alt ist (sie entstand im Inneren der Sonne beim Zusammenstoß von Wasserstoff und Helium). Die Zukunft, weil sie sauberen, grünen Strom erzeugt.
Was sind die Eigenschaften eines Photons (Lichtteilchens) und warum ist es besser als der Yeti (der existiert, aber niemand hat ihn gesehen)? Ohne Photonen gibt es keinen Strom aus Photovoltaik, vor allem aber kein Leben auf der Erde. Es ist das Photon, das das Licht und die Energie transportiert, die für das Funktionieren des Planeten und die Entstehung/Ernährung aller Organismen notwendig sind. Das Sonnenlicht, das wir sehen und fühlen, ist nichts anderes als ein endloser Strom von Photonen, der vom Sonnenwind getragen wird.
Das Photon gehört zu den Bosonen und ist ein Lichtquant und damit der kleinste „Träger elektromagnetischer Wechselwirkungen“ (es besitzt keine eigene elektrische Ladung). Puh… Etwas kompliziert, also vereinfachen wir es – das Photon „existiert nicht“, d.h. es existiert, aber:
es gibt keinen Geruch,
hat keine Form,
hat keinen Geschmack,
es gibt keine Farbe,
es gibt keinen Ton.
Allerdings verfügt er über Kryptonit (wie Superman), was bedeutet, dass er unzerstörbar ist, es sei denn, er trifft auf ein Schwarzes Loch. Außerdem bewegt es sich mit Lichtgeschwindigkeit. Der erste, der seine Existenz vermutete, war Albert Einstein.
Der photovoltaische Effekt für Neugierige, also ein paar Worte zum photoelektrischen Phänomen.
Nachdem Sie nun etwas über Photonen wissen, kommen wir zurück zur Photovoltaik-Elektrizität. Die Sonnenstrahlen (Photonen) fallen auf Module, die aus Photovoltaikzellen bestehen, die aus zwei Siliziumwafern bestehen. Silizium ist ein elementares Halbleitermaterial und der Baustein der (häufigsten) Silizium (Si)-Module:
monokristallin,
polykristallin,
(seltener verwendet) amorph.
Schema (aus dem kleinsten Element): zwei Siliziumwafer – Photovoltaikzellen – Photovoltaikmodule – Photovoltaikmodule – Photovoltaikanlage.
Okay, aber was ist mit dieser „Magie“ (d. h. wo kommt der Strom her)? Ein Strom aus Lichtpartikeln (Sonnenlichtstrahlen) fällt auf die Oberfläche von Photovoltaikmodulen. Die von uns erwähnte Oberfläche besteht aus Halbleitern, d. h. Siliziumwafern mit Zusätzen von Elementen, die ihre Funktion verbessern. Zwischen den Platten herrscht ein elektrisches Feld, das durch eine Potentialbarriere dargestellt wird. Photonen erregen (durch Energieübertragung) die passiven Elektronen des Siliziums, die ihre Energie übernehmen (absorbieren) und mit der „Arbeit“ beginnen (wir haben immer gesagt, dass man jemanden nur „anstoßen“ muss, damit er mit der Arbeit beginnt). Das angeregte Elektron „entweicht“ aus der Bindung mit dem Atom und hinterlässt ein Elektronen-„Loch“ im Halbleiteratom. P-N-Stecker (+/Leiter).
-) erzeugt ein elektrisches Feld und die „Löcher“, die sich in die entgegengesetzte Richtung zu den Elektronen bewegen, bewirken eine erhöhte Moleküldynamik. Dies führt zu einem Unterschied in der elektrischen Spannung zwischen den Schichten des Halbleiters, was zur Erzeugung von Gleichstrom führt.
Der erzeugte Gleichstrom wird über eine Verkabelung an einen Wechselrichter weitergeleitet, der ihn in Wechselstrom mit einer Frequenz und Spannung umwandelt, die den Anforderungen des Stromnetzes entspricht.
Vereinfachtes Diagramm: Photonen fallen auf die Zellen – Elektronen absorbieren ihre Energie – die Bewegung der Elektronen führt zu einem Unterschied in der elektrischen Spannung zwischen den Schichten des Halbleiters – es entsteht Gleichstrom (DC) – der Strom geht zum Wechselrichter (Wechselrichter) – Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom (AC) um. Sie können das Ladegerät in die Steckdose stecken und Ihr Telefon wird aufgeladen.
Jetzt haben Sie den Prozess der Photovoltaik im Griff. 😊 Wenn Sie mehr über die Arten von PV-Anlagen, Arten von Photovoltaikmodulen erfahren möchten oder wissen möchten, wie man die Photovoltaikleistung berechnet, lesen Sie bitte die nächsten Einträge.