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Photovoltaik-Anlagen in der Schweiz
Seine Ursprünge hat die Photovoltaik in der Raumfahrt. Seit 1958 nutz man die Technik zum Umwandeln von Sonnenenergie in elektrische Energie. Dies geschieht mit Hilfe von Solarzellen. Mittlerweile hat die Photovoltaik auch auf der Erde ihren Siegeszug angetreten. Immer lauter wurde in den letzten Jahren der Ruf nach modernen und umweltfreundlichen Energiegewinnungstechnologien. In den kommenden Jahren dürfte die Anzahl der Photovoltaikanlagen auch in der Schweiz rasant steigen.
Entdeckt wurde der photoelektrische Effekt bereits vor über 150 Jahren. Es war der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel, der den Effekt im Jahr 1839 entdeckte. Eine richtige Erklärung des Photoeffektes gelang aber erst dem Albert Einstein. Seine Leistung war von unermesslichem Wert, so dass er völlig zu recht im Jahr 1921 den Nobelpreis für Physik bekam. Seit den 50er Jahren wird die Photovoltaik in der Satellitentechnik eingesetzt. Die Vanguard 1, war der erste Satellit, der mit Solarzellen an Bord am 17. März 1958 ins All geschossen wurde.
Anfang der Photovoltaik
Erst mit der Energiekrise in den 70er Jahren begann sich die breite Öffentlichkeit für die Photovoltaik zu interessieren. Ebenfalls förderlich war das höhere Umweltbewusstsein, welches sich langsam in den Köpfen der Menschen festsetzte. Um die Investitionen wirtschaftlich interessant zu machen, musste die Technologie aber weiter entwickelt werden. Eine Vorreiterrolle bei der Entwicklung der Photovoltaik Technologie übernahm Deutschland. Hier wurden grosse staatliche Subventionen gesprochen. Im Jahr 2005 betrug die gesamte Nennleistung der Photovoltaikanlagen in Deutschland 1 Gigawatt. Fünf Jahre später im Jahr 2010 konnte diese Leistung deutlich gesteigert werden. Mittlerweile beträgt die Gesamtleistung der Photovoltaikanlagen in Deutschland über zehn Gigawatt.
Die Photovoltaische Energiewandlung
Photovoltaik ist die Technik die Sonnenenergie mithilfe von Solarzellen, welche in Solarmodulen verbunden sind, in elektrische Energie umwandelt. Diese Energie kann entweder direkt genutzt werden, ins Stromnetz eingespeist werden oder in Akkumulatoren gespeichert werden, wobei bei diesem Vorgang leider immer etwas der gewonnen Energie wieder verloren geht. Soll die mit Hilfe der Photovoltaik gewonnene Energie ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden, so muss die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt werden. Im Vergleich mit herkömmlichen Energiegewinnungsmethoden ist Photovoltaik immer noch ziemlich teuer. Dies liegt vor allem an den hohen Herstellungskosten für die Solarmodule. Je mehr Solaranlagen allerdings in Betrieb genommen werden, desto tiefer dürften die Kosten für die einzelne Photovoltaik-Anlage in Zukunft ausfallen. Einer der ganz grossen Vorteile ist die schier unendliche Verfügbarkeit der Sonnenenergie. Ein grosses Problem, welches sich beim Einsatz der Photovoltaik zeigt ist die teilweise doch beachtliche Schwankung bei der Sonnenstrahlung. Gerade in unseren Breitengraden kann die Stromerzeugung einer fest installierten Photovoltaikanlage stark schwanken. So kann während den Wintermonaten oftmals nur ein Drittel bis ein Fünftel der Energie gewonnen werden wie in den Sommermonaten.
Der Wirkungsgrad
Ganz entscheidend für eine möglichst hohe Energiegewinnung ist der Wirkungsgrad. Heute reichen die Wirkungsgrade von Solarzellen von einigen wenigen Prozenten und bis zu 40 Prozent und mehr. Grundsätzlich spielt der Wirkungsgrad nicht eine extrem wichtige Rolle. Dies aus dem Grund, da ja die Sonnenenergie gratis ist und es damit nicht wirklich entscheidend ist, wenn man einen gewissen Teil der Sonnenstrahlung nicht nutzen kann. Eine Rolle spielt es jeweils dann, wenn der Wirkungsgrad helfen kann die Investitionskosten einer Photovoltaikanlage zu senken. Ebenfalls wichtig ist er natürlich bei gewissen Einsatzbereichen. Man denke hier an Rennwagen oder Satelliten, auf denen die Fläche, auf der eine Photovoltaikanlage untergebracht werden kann natürlich begrenzt ist.
Das Weltweite Potenzial ist riesig
Je mehr die Sonne scheint, desto eher lohnt sich eine Photovoltaikanlage. Ausserdem spielt natürlich auch die Intensität der Sonnenstrahlen eine Rolle. Deutschland oder auch die Schweiz sind daher nicht sonderlich gut geeignet für Photovoltaik. Natürlich kann sich der Betrieb einer Photovoltaikanlage auch in unseren Breitengraden lohnen, richtig interessant wird die Technologie allerdings, wenn man das weltweite Potenzial betrachtet. So erstaunt es kaum, dass Ideen bestehen in der Zukunft in den Wüsten riesige Photovoltaik-Anlagen zu errichten, welche Europa mit Strom versorgen könnten. Das grosse Problem stellt zur Zeit noch der Transport des Stromes dar, da mit diesem ein grosser Teil der Energie wieder verloren geht. Es müsste ein Hochspannungsgleichstromkabel nach Europa gelegt werden. Dies wiederum würde allerdings sehr hohe Investitionskosten mit sich bringen, und wie bereits erwähnt müssen die Übertragungsverluste auch noch mit eingerechnet werden. Ein weiterer Grund, weshalb man die Pläne in Europa mit einer gewissen Skepsis verfolgt ist die Abhängigkeit von der politischen Stabilität der Region in der die Photovoltaik-Anlage stehen würde. Trotzdem scheint es keine Frage mehr zu sein, dass die Zukunft den erneuerbaren Energien gehört und es nur noch eine Frage der Zeit ist bis diese die jetzigen Energieerzeugungstechnologien ablösen. Diesen Trend weiter verstärken dürfte auch das tragische Unglück am Atomkraftwerk in Fukushima, welches selbst grosse Atombefürworter zum Nachdenken angeregt haben. Soll in den kommenden Jahren wirklich die Stromversorgung in der Schweiz nur noch mit erneuerbaren Energien sichergestellt werden, so braucht es eine Kombination von verschiedenen Technologien. Nebst der Solarenergie muss auch die Energiegewinnung mit Windräder und Wasserkraftwerken weiter vorangetrieben werden.