Noch nie war der Sprit für das Autofahren so teuer wie heute. Die stetig steigenden Benzinkosten machen das Tanken für viele mittlerweile zu einem Horrorerlebnis und Autofahren wird zum Luxus. Daher wird es Zeit nach Alternativen Ausschau zu halten. Waren vor einigen Jahren die Hybridtechnologie und die Elektrotechnologie im Bereich der Automobilindustrie noch wenig interessant, so nimmt der Trend hin zu Elektroautos zu. Weiterlesen
Solarenergie – Getankt wird nicht Benzin
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Solarenergie – Silizium, Sonne und Solarzellen
„Nie bekümmert es die Sonne, dass einige ihrer Strahlen weit und vergeblich in undankbaren Raum fallen und nur ein kleiner Teil auf den reflektierten Planeten.“
(Ralph Waldo Emerson, amerikanischer Philosoph) Weiterlesen
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Photovoltaik – Biotechnologie
Das technologische Gebiet der Photovoltaik beschäftigt sich mit der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarpanels. Anhand der Begriffsklärung und Wortherkunft kann dieses Gebiet treffend beschrieben werden. Photovoltaik setzt sich aus dem griechischen Wort für Licht (Φως) und dem italienischen Physiker Alessandro Volta zusammen. Dieser Wissenschaftler ist Miterfinder der Batterie und seine Forschungen bilden die Grundlage der Photovoltaik. Weiterlesen
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Solarenergie – Sunpower die Kraft der Sonne
Die Zukunftstechnologie in Form thermischer Solaranlagen und Photovoltaik zur Stromerzeugung ist vielversprechend. Neben Windkraft ist diese Art der Energiegewinnung sauber und trägt nicht das Gefahrenpotenzial der Atomkraft. Dr. Angela Merkel ist Schirmherrin einer bundesweiten Kampagne, die im Mai 2011 stattfindet: „Die Woche der Sonne vom 01. bis 09. Mai“. Weiterlesen
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Solarenergie und Photovoltaik – Geforderte Energie der Zukunft
Die nukleare Katastrophe in Japan macht die Diskussion um saubere Energieformen aktueller denn je. Ein Erdbeben zerstört ein Atomkraftwerk und die Gefahr einer Kernschmelze bedroht nicht nur die japanische Bevölkerung. Atomgegner in Deutschland fordern umgehend alle Reaktoren in der Bundesrepublik abzuschalten. Die Technik der Gewinnung von Kernenergie mittels Kernspaltung trägt ein unglaubliches Gefahrenpotenzial mit sich und damit stellt sich die Frage, welche alternativen Energieformen einen sinnvollen Ersatz darstellen könnten. Weiterlesen
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Solarenergie – Die Entdeckung ein glücklicher Zufall
Die Forschung an solartechnischen Modulen begann bereits zum Ende des 19. Jahrhunderts. Der britische Wissenschaftler Adams erkannte zusammen mit seinem Studenten Richard Evans Day mehr oder weniger durch einen Zufall bei der Forschungsarbeit an elektrischen Leitern, dass Strom auch ohne eine Batterie floss. Adams und Day folgerten, dass „Lichtstrahlen einen Stromfluss in einem Festkörper verursachen.“ Weiterlesen
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Sonnensegel zur Stromgewinnung
Sonnensegel werden im All bisher schon erfolgreich zum Antrieb von Raumschiffen verwendet. Es gibt jedoch eine weitere Zukunftsvision der Nutzung eines Sonnensegels zur Stromgewinnung im Weltall, die vom US-Raumfahrtingenieur Peter Glaser bereits im Jahr 1968 entworfen wurde. Im All entfaltet es sich, verbindet sich mit anderen Modulen und wandelt sich damit zu einem gigantisches Solar-Kraftwerk. Dieses wandelt das gesammelte Licht der Sonne in Mikrowellen um, die dann in Richtung Erde gestrahlt werden, von Empfangsantennen aufgefangen und in elektrischen Strom umgewandelt werden. Ausprobiert hatte die Idee Glaser im Jahr 1975, indem er ein Teleskop mit einem Mikrowellenstrahler in der Wüste und einige Meilen entfernt eine Empfangsantenne aufstellte, bei der Kontrolllampen durch Solarenergie aufleuchteten.
Das Sonnensegel aus Stoff hätte als Solarkraftwerk im Weltall viele Vorteile gegenüber Solarzellen auf der Erde, da die Sonne hier nicht von Wolken verdeckt wird, wofür man auf der Erde jedoch riesige Empfangsantennen bräuchte. Neuere Ideen wollen die Strahlen nicht per Mikrowellensender, sondern per Infrarotlaser zur Erde senden, da die Energiedichte der Laserstrahlen von Infrarotstrahlen so gering ist, dass sie weder Mensch noch Tier schadet. Die Zukunftsvisionen könnten aber erst in ca. 50 Jahren realisiert werden.
Zudem ist das System nicht zu verwechseln mit einem Stoff Sonnenschutzsegel, das man im privaten Garten verwendet. Sonnensegel sind in Dreiecksform und lassen sich, je nach Größe des Außenbereichs, im Garten, auf der Terrasse oder über den Balkon anbringen. Sie sind in verschiedenen Farben erhältlich und dienen als optimalen Sonnenschutz. Sie bekommen keinen Sonnenbrand, schwitzen nicht und können in Ruhe im Freien einen Kaffee trinken oder mit Freunden quatschen. Alternativ dazu ist es möglich, eine Markise an die Hauswand zu befestigen, die besonders stabil und witterungsbeständig ist. Sehr gerne werden die Stoffe auch in Cafés, Kneipen oder Bars verwendet. Mit diesem Sonnensegel ist also etwas ganz anderes gemeint als das Sonnensegel im All – doch sinnvoll sind sicherlich beide.
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Solarenergie – Vorteile und Nachteile
Viele Bundesbürger achten darauf, Umweltbelastungen zu reduzieren. Sie fahren überwiegend mit dem Fahrrad zur Arbeit, damit sie ihren persönlichen CO2-Ausstoß reduzieren. Auch beim Strom achten sie auf umweltgerechte Energiegewinnung und schätzen einen aus erneuerbaren Energien bestehenden Strommix.
Zu den beliebtesten erneuerbaren Energieträgern zählen die Solar- und die Windenergie. Bei einer Bewertung der beiden Energieträger ist zu beachten, die Solarenergie Vorteile und Nachteile hat; das gilt für die Windenergie naturgemäß ebenso.
Dass die Kosten für die EEG-Umlage auf Grund des gestiegenen Anteils erneuerbarer Energien an der gesamten Stromversorgung gestiegen sind, lässt sich als vorübergehender Nachteil der Solarenergie werten. Der Gesetzgeber hat bestimmt, dass für die Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen relativ hohe Vergütungen bezahlt werden. Auf diese Weise lassen sich die Kosten für die Errichtung entsprechender Anlagen sehr schnell durch Einnahmen für die Stromeinspeisung ausgleichen. Da Sonne, Wind und Wasser kostenlos zur Verfügung stehen, wird der durch erneuerbare Energien gewonnene Strom schon in der nächsten Generation deutlich preiswerter angeboten werden können als heutiger Kohlen- oder Atomstrom. Zudem verteilt die dezentrale Energieerzeugung durch Sonnenkollektoren die Gewinne auf eine Vielzahl einzelner Bürger, so dass letztendlich die Marktmacht großer Stromkonzerne geschwächt wird.
Wenn für die Solarenergie Vorteile und Nachteile einander gegenübergestellt werden sollen, darf die zeitlich begrenzte Verfügbarkeit der Sonne nicht vergessen werden. Der Gewinn einer ausreichenden Energiemenge durch Sonnenkollektoren ist nicht immer möglich, so dass Stromspeichermöglichkeiten entwickelt und bestehende verbessert werden müssen. Die in den letzten Jahren spürbar angestiegene Nutzungsdauer von Mobiltelefonen nach dem Laden des Akkus macht deutlich, dass eine Verbesserung der Speichermöglichkeit elektrischer Energie durchaus möglich ist, auch wenn noch sehr viel Forschungsarbeit zu leisten sein wird. Zusätzlich können variable Strompreise, welche gemäß der zur Verfügung stehenden Energiemenge täglich wechseln, zu einer verstärkten Nutzung elektrischer Energie zu den Zeiten starker Sonneneinstrahlung führen.
Wenn für die Solarenergie Vorteile und Nachteile gegeneinander abgewogen werden, darf die sehr geringe Umweltbelastung durch die Nutzung der Sonne als Energiequelle für die Stromerzeugung nicht vernachlässigt werden. Während jedes Atomkraftwerk Radioaktivität verursacht und jedes Kohlekraftwerk durch die während seines Betriebs entstehenden Abgase direkt die Luft belastet, führt die Nutzung der Sonnenenergie zu keinen Beeinträchtigungen der Umwelt. Lediglich bei der Herstellung der Photovoltaikanlagen entsteht eine geringe Umweltbelastung.
Einige Risiken der Solarenergie lassen sich durch einfache bauliche Maßnahmen sehr leicht abwenden. So weisen Feuerwehren darauf hin, dass ihre Mitglieder beim Löschen eines vollständig mit Photovoltaikanlagen bedeckten Hauses Stromschläge erleiden können. Diese Gefahr lässt sich durch eine Abschaltvorrichtung der entsprechenden Anlagen wirksam bekämpfen; zu ihrer Milderung trägt bereits die nur teilweise Nutzung der Dachfläche eines Gebäudes für die Stromerzeugung bei. Dass eine Photovoltaikanlage die Gefahr des Blitzschlages erhöht, ist grundsätzlich richtig, die üblichen Maßnahmen zur Blitzabwehr reichen aber vollkommen für ihre Bannung aus. Die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen erhöhen die Kosten für die Errichtung einer Solaranlage nur geringfügig.
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Wie eine Solarzelle funktioniert
Solarenergie wird immer populärer und ist eine von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung zur Erde durchdringt. Solarenergie wird durch Solarzellen gewonnen, also durch elektrische Bauelemente, die kurzwellige Strahlungsenergie in Strom umwandeln. Die Sonne ist die größte Energiequelle der Erde und dazu noch unbegrenzt verfügbar.
Solarzellen bestehen aus Halbleiter, die Photonen, also die Lichtteilchen, aus denen die elektromagnetische Strahlung besteht, absorbieren. Im Sonnenlicht kommen verschiedene Photonen mit unterschiedlichem Energiegehalt vor. Halbleiter nutzen nur die Photonen, die genügend Energie enthalten und lassen die Photonen, die nicht genug Energie enthalten, ungenutzt hindurchtreten. Währenddessen wird die Energie im Halbleiter für kurze Zeit gespeichert, positive und negative elektrische Ladung geht in einen energetisch höherwertigen Zustand über.
Die meisten Solarzellen zur Gewinnung von Solarenergie bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Silizium ist nahezu unbegrenzt vorhanden und dazu noch umweltverträglich in der materiellen Verarbeitung. Gleichzeitig sinkt durch das hohe Vorkommen von Silizium der Preis für die Herstellung von Solarzellen und natürlich auch für das Erzeugen von Solarenergie selbst.
Durch zugeführte Energie in Form von elektrischer Strahlung werden freie Ladungsträger erzeugt, um aus der Ladung dann elektrischen Strom zu gewinnen. Dafür bedarf es eines elektrischen Feldes, um die Ladungsträger in verschiedene Richtungen zu lenken. Das elektrische Feld wird durch sogenannte p-n-Übergänge erzeugt.
Dies kann erreicht werden, indem der Halbleiter gezielt verunreinigt wird, so dass Überschussladungen entstehen, was man in der Fachsprache dann Dotierung nennt. Man gewinnt dadurch entweder einen positiven Ladungsträgerüberschuss (p-leitende Halbleiterschicht) oder einen negativen (n-leitende Halbleiterschicht) oder anders gesagt: einen Plus-Minus-Pol.
Setzt man die Solarzelle nun von beiden Seiten mit einem Metallkontakt in Verbindung, können die Ladungen abgegriffen werden, durch die (ähnlich wie bei einer Batterie) und mit Zuhilfenahme eines Verbrauchers nun der elektrischer Strom fließen kann.
Solarzellen ein Wunderwerk der Technik…
Sie finden sie auf viele Häusern, denn sie sind effizient und zahlen sich nach einigen Jahren auf jeden Fall aus, die Rede ist von Solarzellen, denn dadurch kann viel Geld gespart werden.
Sicher haben Sie sich auch schon einmal gefragt, woraus denn eigentlich so eine Solarzelle besteht, oder? Falls ja, dann gibt es hier nun eine kleine Einweisung in die Materie der Solarzelle.
Über 90% aller weltweit hergestellten Solarzellen werden aus dem Stoff Silizium hergestellt, dies hat den einfachen Grund, dass Silizium in sehr großen Massen auf der Erde vorhanden ist, denn Silizium ist der Stoff, der am zweithäufigsten auf der Erde zu finden ist, gena richtig um eine Solarzelle zu erschaffen.
Die Solarzelle selbst gibt es in verschiedenen Varianten, in teuren aber auch in etwas preiswerteren, den Unterschied macht die Kristallart aus, aus der die Solarzelle erschaffen ist.
Die Dünnschichtzellen (amorph) sind am meisten im Privatgebrauch zu finden, da diese günstiger im Preis sind, der Wirkungsgrad ist allerdings nicht so hoch wie bei den anderen Kristallarten (monokristallin und polykristallin), für den Privatverbrauch allerdings vollkommen ausreichend.
Ein weiterer Vorteil für die Verwendung von Silizium zur Herstellung der Solarzelle ist die Eigenschaft des Stoffes, da dieser umweltverträglich ist kann dieser unbedenklich zur Energiegewinnung benutzt werden.