In Österreich strahlt die Sonne je nach Lage eine Energiemenge von etwa 950 bis 1.200 kWh pro Jahr auf jeden Quadratmeter ein. Dies entspricht in etwa dem jährlichen Stromverbrauch einer Person in Österreich und dem Energieinhalt von 100 I Heizöl. Was liegt also näher, als die Sonnenenergie auch zur Stromerzeugung zu nutzen. Sonnenstrom wird in Oberösterreich derzeit bereits in rund 900 Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) erzeugt.

Wie funktioniert die solare Stromgewinnung?

Als Photovoltaik bezeichnet man die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Die Stromgewinnung aus Sonnenlicht erfolgt mit Hilfe von Solarzellen vollkommen emissions- und geräuschfrei. Sobald Sonne auf die Solarzellen scheint, baut sich eine elektrische Spannung auf und es fließt Gleichstrom. Je größer die Einstrahlung ist, umso größer ist auch der Stromfluss. Der Strom wird meist durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, entweder direkt vom Verbraucher genutzt oder in das Stromnetz des Netzbetreibers eingespeist. Ist kein Stromnetz vorhanden, kann der erzeugte Strom in Batterien gespeichert werden (z.B. Almhütten).

Was sind Solarzellen?

Zur Herstellung von Solarzellen wird heute fast ausschließlich Silizium als Grundmaterial verwendet. Eine Solarzelle besteht aus zwei Siliziumschichten, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften besitzen. An den Grenzflächen der Schichten bildet sich ein elektrisches Feld, das die bei Lichteinstrahlung entstehenden freien Ladungsträger trennt. Dadurch baut sich zwischen den Metallkontakten der Zelle eine elektrische Spannung auf, so dass bei Anschluss eines Verbrauchers Strom fließt.

Es gibt bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Solarzellentypen. Bei der "klassischen" Solarzelle aus Silizium werden dünne Siliziumscheiben auf ein Trägermaterial, z.B. eine Metallplatte, aufgebracht. Bei der Dünnschicht-Solarzelle werden Halbleitermaterialien verdampft und auf Glas bzw. Metall- oder Kunststofffolien aufgebracht. Bei den Solarzellen-Materialien ist monokristallines, polykristallines oder amorphes Silizium aber auch Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) in Verwendung. Amorphe Zellen haben einen niedrigen Wirkungsgrad, aber auch niedrigere Herstellungskosten. Mit Farbstoffen können bei manchen Materialien auch unterschiedlich gefärbte Zellen erzeugt werden, die klassische Photovoltaikfarbe ist ein metallisch schimmerndes Blau (polykristalline Zelle).

Was bringt die Photovoltaikanlage?

Von der eingestrahlten Energie lassen sich je nach Standort, Ausrichtung und verwendeter Technik zwischen 80 und 120 kWh Strom pro m² Modulfläche erzeugen. Ein 9 bis 10 m2 großer Solargenerator kann eine elektrische Leistung von etwa 1.000 Watt erzeugen und wird deshalb als 1 kWp-Anlage (Wp = Watt-Peak) bezeichnet. 1 kWp installierte Leistung erzeugt in Österreich - je nach Standort - einen Energieertrag von ca. 800 kWh bis 900 kWh pro Jahr.

Eine optimale Ausrichtung der PV-Anlage in unseren Breiten ist bei 30° Dachneigung und Südausrichtung gegeben. Eine Abweichung um 45° nach Südosten oder Südwesten vermindert den Energieertrag nur um 5-10 %. Auch eine senkrechte Fläche (Solarfassade = 90°) empfängt noch bis zu 70 % der Energiemenge.

Welche Systeme gibt es?

Man unterscheidet vor allem zwischen Inselanlagen und netzgekoppelten Anlagen.
Inselanlagen

Inselanlagen sind nicht mit dem Stromnetz verbunden. Sie werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten eine Netzanbindung nicht in Frage kommt, z.B. bei Ferienhäusern, Berghütten oder auch als mobile Anwendungen im Kraftfahrzeug- und Bootsbereich, weiters bei Telekommunikationseinrichtungen und Pumpsystemen für Trinkwasserversorgungen und zu Bewässerungszwecken.

Netzparallelbetrieb

Bei netzgekoppelten Anlagen wird der mit einer PV-Anlage gewonnene Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Teure und wartungsintensive Batterieanlagen können so entfallen. Das Stromnetz dient quasi als Energiespeicher. Über den Wechselrichter wird der solar erzeugte Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom (230V, 50 Hz) umgeformt und mit dem Netz synchronisiert.

In Oberösterreich typisch sind Anlagen mit 1 - 3 kW_p, die Kosten für eine 1 kW_p-Anlage belaufen sich auf ca. 4.000 - 6.000 Euro.