Photovoltaik

Unter Photovoltaik versteht man eine spezielle Form der Energieumwandlung. In der Regel ist damit die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie gemeint, wobei Solarzellen dafür zur Anwendung kommen. Besondere Aufmerksamkeit in der öffentlichen Wahrnehmung erlangte Photovoltaik auf Grund Ihrer umweltfreundlichen Art der Energiebereitstellung, etwa in Form des Solarstroms, der Solarenergie, der oft mit dem Schlagwort „grüner Strom“ etikettiert wurde.

Ihre Geschichte beginnt etwa 1839, als der französische Physiker A. E. Becquerel den photoelektrischen Effekt, als Ausgangsbasis der gesamten Photovoltaik entdeckte. Seine besondere Form, photovoltaischer Effekt genannt, beruht auf dem so genannten Inneren photoelektrischen Effekt, bei welchem dort, unter Lichteinwirkung auf Solarzellen, .eine Ladungstrennung erfolgt. Diese kann dann, so zu sagen, als elektrische Energie von Außen abgegriffen werden. Die damit gewinnbare Strommenge ist zur Menge der einfallenden Strahlung praktisch proportional.

Die ersten Siliziumzellen, mit Wirkungsgraden von lediglich 4 Prozent, wurden etwa 1954 von Chapin, Fuller und Pearson entwickelt. Ihr erstes, wichtiges Einsatzgebiet erfuhren die neuen Stromlieferanten in der Satellitentechnologie, beispielsweise im Vanguard I Satelliten. Ziel der Forschung war es, mit immer günstigeren Materialien, einen noch höheren Wirkungsgrad zu erzielen. Die Raumfahrt blieb in den 60er und 70er Jahren daher der treibende Motor bei diesen Weiterentwicklungs- und Optimierungsprozessen für Photovoltaik. Die heute unter Laborbedingungen erzielbaren, maximalen Wirkungsgrade liegen bei etwa 40 %. Doch davon sind die am Markt erhältlichen Photovoltaik Solarmodule noch weit entfernt, deren Wirkungsgrade derzeit eine Schwankungsbreite zwischen etwa 6 Prozent (Dünnschichtmodule auf Siliziumbasis) und 18,5 Prozent, bei Nutzung von monokristalliner Modulen, aufweisen.

Die Energiekrisen lösten, etwa ab den 70er Jahren, zudem deutlich verstärkte staatliche Photovoltaik Förderung aus, wie beispielsweise das sog. 100.000 Dächerprogramm oder das Erneuerbare Energiengesetz. Die in Deutschland installierte gesamte Nennleistung von Photovoltaik Anlagen liegt bei über 1 Gigawatt und damit noch weit vor dem, wesentlich sonnenreicheren, Spanien.

Auch wenn es auf den ersten Blick nicht unmittelbar einleuchtend erscheint, so zeigen seriöse Berechnungen doch auf, dass etwa nur 2 % der Gesamtfläche Deutschlands benötigt würden, um den gesamten Bedarf an elektrischer Energie bereit zu stellen. Das von Kritikern oftmals vorgebrachte Argument des „Landschaftsverbrauchs“ greift ebenfalls nicht, da die preiswerten monokristallinen Module beispielsweise nahezu unsichtbar auf Industrieflachdächern platziert oder auch harmonisch in Dachabdeckungen integriert werden können.

Die Versorgungssicherheit eines aus vielen Solarsystemen aufgebauten Stromverbunds ist zudem wesentlich größer, als der Betrieb nur eines Zentralkraftwerks, da der Ausfall eines oder weniger Solarsysteme auf die Gesamtfunktion naturgemäß dann weniger negative Konsequenzen hat, als im umgekehrten Fall.

Private Investoren können heutzutage ohne Probleme schlüsselfertige Photovoltaik Anlagen, oder Solarthermie Kraftwerke erwerben, wobei als Faustformel gilt, dass sich diese Investition in einem Zeitraum von etwa 10 Jahren amortisiert haben wird. Auf Grund ihrer leichten Installierbarkeit und des lautlosen Betriebs, sowie der geschilderten, guten gesetzlichen Rahmenbedingungen, sind Anlagen der Photovoltaik gerade heute, in Zeiten rapide steigender Energiekosten, mit Sicherheit immer eine gute Wahl.