Beeinflusst die Bewegung der Sonnenenergie die Stromerzeugung?

Solarenergie mag wie eine Selbstverständlichkeit erscheinen – die Sonne ist doch immer da, oder? Aber wie sich die Sonne bewegt, hat tatsächlich einen großen Einfluss darauf, wie viel Saft Ihre Panels produzieren. Es ist wie ein Tanz: Wo die Sonne steht, entscheidet darüber, wann und wo diese Strahlen auf Ihre Panels treffen, was Ihre Energie verändert. Schauen wir uns an, wie dieser Sonnentanz Ihre Kraft verändert.

Sonnenkollektoren funktionieren, indem sie Licht in Elektrizität umwandeln. Wenn Licht auf die Platte trifft, werden Elektronen in Bewegung versetzt, und diese Bewegung erzeugt einen elektrischen Strom. Die Effizienz dieser Umwandlung hängt von Bedingungen wie Sonnenstand, Lichtintensität und Belichtungsdauer ab.

Die Leistungsfähigkeit von Solarmodulen hängt vom Winkel des einfallenden Sonnenlichts ab. Beispielsweise erhält ein nach Süden ausgerichtetes Dach im Vergleich zu einem Flachdach zur Mittagszeit mehr Sonnenlicht.

Die Stärke des Sonnenlichts erreicht ihren Höhepunkt, wenn die Sonne ihren höchsten Punkt erreicht, was normalerweise gegen Mittag der Fall ist. Atmosphärische Bedingungen wie Wolkendecke oder Smog können das Sonnenlicht streuen, was zu einer Reduzierung der Stromproduktion um etwa 30 % führen könnte.

Cooler Leckerbissen: Die Sonne sendet etwa 1.360 Watt pro Quadratmeter in die Atmosphäre. Sobald es sich durch die Atmosphäre und den Staub kämpft, um Ihr Haus zu erreichen, beträgt es eher 1.000 Watt.

Die Sonne scheint sich jede Stunde um etwa 15 Grad zu bewegen, weil sich die Erde, wie Sie wissen, dreht. Um mit der Entwicklung Schritt zu halten, tun Sonnensysteme normalerweise eines von zwei Dingen:

Einachsige Tracker: Diese Panels drehen sich von Osten nach Westen. Sie liefern etwa 20–30 % mehr Energie, als wenn sie nur an einer Stelle feststeckten.

Dual-{0}}Tracker mit zwei Achsen: Diese bewegen sich, um jeden Tag und im Laufe der Jahreszeiten die Sonne einzufangen. Sie sind nördlich oder südlich des Äquators beeindruckend, wo sich der Lauf der Sonne stark ändert.

Der Winkel der Sonne relativ zum Erdäquator ändert sich mit den Jahreszeiten.

Solarpanelsysteme erzeugen in den Sommermonaten größere Mengen an Energie, da sie über längere Zeiträume direktes Sonnenlicht haben und außerdem aufgrund der höheren Temperaturen, die durch die Aufnahme von Sonnenenergie entstehen, mehr Strom erzeugen. Beispielsweise werden im Juni schätzungsweise 60 Kilowattstunden (kWh) pro Tag mit einem PV-Solarenergieerzeugungssystem mit 5 Kilowatt Peak (kWp) erzeugt, und im Dezember werden mit einem ähnlichen System etwa 35 kWh produziert.

Wie viel Sonnenlicht in den Wintermonaten zur Verfügung steht und wie die Sonne in den Wintermonaten am Himmel steht, hat Einfluss darauf, wie gut die PV-Anlage funktioniert. Wenn sich beispielsweise eine erhebliche Menge Schnee auf der Oberfläche von Solarmodulen ansammelt, könnte die Gesamtleistung einer PV-Anlage um fast 50 % sinken, wenn der Schnee nicht entfernt würde.

Auch bei bewölktem Himmel funktionieren Solarmodule weiterhin, allerdings mit reduzierter Leistung.

Dies liegt daran, dass Wolken das Sonnenlicht streuen, wodurch die Stärke direkter Strahlen verringert wird. Durch diese Streuung gelangt jedoch immer noch etwas indirektes Licht zu den Panels. Bei dünner Bewölkung könnte die Leistung der Solarmodule um die Hälfte sinken. Im Vergleich dazu könnte eine starke Wolkendecke die Produktion auf nur 10–20 % der üblichen Menge senken.

Ingenieure haben eine Reihe von Lösungen entwickelt, die es ihnen ermöglichen, mit Perioden ungleichmäßiger Sonneneinstrahlung umzugehen, indem sie folgende Geräte implementieren:

Lithium-{0}}Ionen-Batterien liefern bei Bedarf zusätzliche Energie. Beispielsweise verfügt Teslas Megapack über genügend Kapazität, um etwa 3.600 Haushalte acht Stunden lang mit Strom zu versorgen. In Kombination mit Windkraftanlagen sorgen Sonnenkollektoren für eine kontinuierliche Energieversorgung, da Windgeneratoren die ganze Nacht über Energie produzieren.

Der Windpark Middelgrunden in Dänemark kombinierte erfolgreich Windenergie mit Photovoltaik (PV)-Solartechnologie und konnte seine Abhängigkeit vom Stromnetz um rund 70 Prozent reduzieren.

Wärmespeicherung ist eine weitere Lösung. Dabei handelt es sich um große Tanks mit geschmolzenem Salz, die mit durch Solartechnik erzeugter Wärmeenergie gefüllt sind. Sobald es mit Wärme gefüllt ist, kann die Energie bis zu 10+ Stunden oder länger in der Salzschmelze enthalten sein. Daher kann auch nachts Energie erzeugt werden, wenn kein Sonnenlicht verfügbar ist.

Apropos Updates: Down Under in Australien hat CSIRO einige Perowskit-Solarzellen hergestellt. Diese Dinger funktionieren sogar bei Bewölkung und steigern den Solarertrag um 40 %.

Der Anteil der Solarenergie ist seit 2010 von nahezu Null auf fast 7 % des weltweiten Stroms gestiegen! Ziemlich cool, oder?

Dennoch gibt es einige Dinge herauszufinden:

Netze: Manchmal wird der Solarstrom ein- und ausgeschaltet, was eine Belastung für die Stromnetze darstellt. Intelligente Technik und Systeme, die auf den Stromverbrauch reagieren, können helfen.
Recycling: Solarmodule verwenden einige eklige Stoffe wie Cadmium. Europa will bis 2030 die meisten Panels recyceln.
Gute Nachrichten: Marokko hat dieses riesige Solarkraftwerk, das über eine Million Menschen mit Strom versorgt! Es spart auch Strom, wenn die Sonne nicht scheint.