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Photovoltaikanlagen erzeugen durch Solarzellen elektrische Energie aus Licht. Die heute üblichen Solarzellen bestehen meist aus zwei Siliziumschichten, die bei Sonneneinstrahlung eine elektrische Spannung abgeben. Anders als die Solarthermie, bei der Sonnenlicht in Wärme und dann erst in Strom umgewandelt wird, erzeugen Photovoltaikanlagen also direkt aus Licht elektrische Energie. Derzeit bestehen Photovoltaikanlagen meist aus Siliziumzellen, es ist jedoch auch der Einsatz anderer Halbleitermaterialien, etwa Cadmiumtellurid oder Galliumarsenid, möglich. Die Entwicklung organischer Solarzellen ist derzeit Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsarbeit.
Der grosse Vorteil der Photovoltaik gegenüber anderen erneuerbaren Energieträgern liegt darin, dass sie auch im privaten Bereich eingesetzt werden kann, da nur einige Photovoltaikmodule auf eine Freifläche, etwa ein Dach, montiert werden müssen. Die Photovoltaik galt lange Zeit als die teuerste Form der Erzeugung nachhaltiger Energie, inzwischen sind die Kosten aber durch die Verfügbarkeit preisgünstiger und immer leistungsstärkerer Solarmodule stark gesunken.
Der Energieertrag einer Solarstromanlage hängt von zwei Faktoren ab:
Mit diesen beiden Daten lässt sich der voraussichtliche Leistungsertrag einer Solarstromanlage in Kilowattstunden pro Jahr annähernd prognostizieren, sodass die Solarstromanlage dem privaten Eigenverbrauch angepasst werden kann.
Solarstromanlagen für den privaten Einsatz sind inzwischen recht preisgünstig. Da bei dieser Energieform Erzeuger und Verbraucher räumlich dicht beieinander liegen, ist auch der Übertragungsverlust gering. Überschüssige Energie, die über den privaten Eigenverbrauch hinausgeht, kann ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Da Solarstrom nicht gleichmässig zur Verfügung steht, kann ein angeschlossener Stromspeicher sinnvoll sein, der Energie aufnimmt, die über den momentanen Stromverbrauch hinausgeht. Für den privaten Anwendungsbereich sind vor allem elektrochemische Speicher (also Batterien oder Akkus) auf Blei- oder Lithium-Ionen-Basis üblich, die überschüssige Energie über mehrere Tage verlustarm speichern können. Solche Stromspeicher erlauben eine weitaus bessere Nutzung des privat erzeugten Stroms. Eine interessante Anwendungsmöglichkeit ist auch die Elektromobilität: Ein Elektrofahrzeug kann als privater Stromspeicher genutzt werden, indem es immer dann aufgeladen wird, wenn überschüssige Energie zur Verfügung steht.
Dachflächen eignen sich am besten für die Montage von Solarstromanlagen, da sie ohnehin nicht anders genutzt werden können. Dabei werden mehrere Solarmodule nebeneinander montiert. Standort und Ausrichtung der Solarstrommodule haben einen wesentlichen Einfluss auf die Ertragsmenge, da der optimale Wirkungsgrad nur bei einer annähernd senkrechten Sonneneinstrahlung erreicht wird. Weil private Solarstromanlagen normalerweise ohne automatische Nachführung installiert werden, spielt vor allem ihr Neigungswinkel eine Rolle. In Mitteleuropa gelten Dachneigungen von 30 bis 40 Grad bei Ausrichtung in Richtung Süden als ideal. Bei diesen Montagewinkeln ist auch die Verschmutzung, die die Wirkung der Solaranlage beeinträchtigt, gering. Die optimale Ausrichtung sollte für jeden Standort individuell berechnet werden, da hierbei noch eine Vielzahl anderer Faktoren berücksichtigt werden müssen. Daher sollte mit der Montage in jedem Fall ein Elektrikerbetrieb mit Solarkompetenz beauftragt werden.
Bei einer Montage auf Hausdächern gibt es zwei Prinzipien:
In der Schweiz wird die Errichtung privater Solarstromanlagen auf Bundesebene durch eine Einmalvergütung der Pronovo AG gefördert; bei Anlagen mit weniger als 100 KWp greift die Einmalvergütung für kleine Anlagen (KLEIV). Darüber hinaus gibt es Förderungen von den meisten Kantonen und vielen Gemeinden, auch manche Schweizer Energieversorger fördern Solarstromanlagen. Die Einspeisung überschüssiger Energie wird nach dem Einspeisevergütungssystem (EVS) nur noch für ältere Anlage gefördert; für neu errichtete kleinere Anlagen ist eine Einspeisevergütung inzwischen nicht mehr möglich.
Volumenstromregler regulieren den Luftstrom, vor allem in Lüftungsanlagen. Sie können als Low-Tech-Bauteile auf einen bestimmten Wert voreingestellt werden oder als variable Volumenstromregler mit Stellantrieb den Befehlen einer Gebäudeautomation gehorchen. Letztere erlauben es, die Zu- und Abluft für jeden einzelnen Raum grosser Gebäudekomplexe zentral zu steuern. Damit sind sie in modernen Gebäuden zu unverzichtbaren Ausführungsgehilfen der Gebäudeleittechnik geworden.
Die elektrische Leitfähigkeit von Materialien spielt eine wichtige Rolle in der Elektrotechnik. Schliesslich soll der Strom an bestimmten Stellen fliessen können, an anderen dagegen nicht. Denn ohne Isolatoren würdest du bei der Nutzung von Elektrogeräten einen Stromschlag riskieren. Doch wie funktioniert die Leitfähigkeit eigentlich und warum sind manche Stoffe bessere Leiter als andere? Alle Informationen und Antworten auf die wichtigsten Fragen zum Thema elektrische Leitfähigkeit haben wir dir im folgenden Artikel zusammengestellt.
Im Industriebereich, aber auch im Auto oder im normalen Haushalt sollte die Nutzung elektrischer Geräte sicher und unbedenklich sein. Dafür gibt es Schmelzsicherungen, die eine Überstromschutzeinrichtung sind und rechtzeitig reagieren, wenn die Stromstärke überschritten wird. Dafür müssen sie ein geeignetes Schaltvermögen haben, damit sie bei ihrer Funktion nicht selbst zerstört werden. Schmelzsicherungen werden immer direkt in den Stromkreis eingebaut und verhindern dann eventuelle Schäden bei einer Überbelastung.
Die Spannungsquelle kann mit einer Wasserquelle verglichen werden, in der das Wasser der Energielieferant ist und in künstlich oder natürlich angelegten Wasserreservoirs Haushalte versorgt. Wichtig: Eine Spannungsquelle ist keine Energiequelle, die etwa am Anfang der Energieversorgung steht. Energiequellen, wie zum Beispiel das Atom, der Wind oder die Sonne, sind Energieträger, die die nötige Energie für die Stromgewinnung liefern. Heutzutage wird dabei der Fokus vermehrt auf regenerative Energien gelenkt, was der Spannungsquelle zunächst erst einmal komplett egal ist. Die Spannung per se hat auch nichts mit der mechanischen Spannung zu tun, von der sie sich grundlegend unterscheidet.
Wenn du dir ein neues Gerät für deinen Haushalt kaufst, wie etwa eine Waschmaschine oder einen Fernseher, achtest du sicher auf einen möglichst geringen Stromverbrauch. Das Energieetikett gibt dir gut Aufschluss darüber, wie viele Kilowattstunden das jeweilige Gerät verbraucht. Doch nicht nur das: Die Kennzeichnung informiert bereits seit dem Jahr 1996 etwa über die Schleuderkennzahl und den Wasserverbrauch bei Waschmaschinen und auch über den Geräuschpegel. Ende 2019 kam es zu einer Anpassung der Vorschriften in der Schweiz. Seit diesem Datum ist beispielsweise die Etikettenpflicht für Leuchten gestrichen.
Volt, Watt, Ampere – wer blickt da noch durch? Was bedeuten die verschiedenen Angaben, die du auf Geräten, Steckdosen und Batterien findest? Vor vielen Jahren hast du wahrscheinlich in der Schule gelernt, wie man das alles be- und umrechnet und was die verschiedenen Informationen überhaupt bedeuten. Im Alltag brauchst du dieses Wissen aber kaum – kein Wunder also, dass du man das in Regel nicht einfach so weiss. Wir erklären dir alles, was du zu Watt, Volt und Ampere wissen musst und zeigen dir, wie du in wenigen Schritten Ampere berechnen kannst.