Alternative Energiequellen fĂĽr DIY-Projekte
Die Umwelt liefert viel Licht- und Wärmeenergie, die sich für eigene Projekte nutzen lässt. Wir geben Tipps, wie man sie anzapft, umwandelt und transportiert.
Die Spiegel reflektieren das Sonnenlicht auf eine Stelle im Solarturm.
(Bild: Raul Baena Casado, Shutterstock)
- Dr. Dieter Hoffmann
- Daniel Bachfeld
- Elke Schick
Während sich manche Energieformen im Selbstgebrauch wegen örtlicher, technischer oder gesetzlicher Hürden nur schwer nutzen lassen, sind andere überall und zumindest tagsüber verfügbar und darüber hinaus vergleichsweise leicht anzapfbar. Dazu gehören Solarenergie, Erdwärme und aus Biomasse gewonnene Energie. Solarenergie lässt sich in Form von Photovoltaik und Solarthermie ausbeuten. Bei Erdwärme kommt nur die oberflächennahe Geothermie als Energiequelle in Frage, Tiefbohrungen sind aufwendig und genehmigungspflichtig. Bioenergie gewinnt man im einfachsten Fall durch das Verbrennen von Holz oder das Entsorgen von Gartenabfällen, durch deren Kompostierung Wärme und Gas entsteht.
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Photovoltaik
Der sogenannte innere photoelektrische Effekt tritt in Halbleitern auf. Dabei kommt es bei Lichteinstrahlung zu einer Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit und zur Umwandlung von Licht- in elektrische Energie, Photovoltaik. In der Praxis sind meist zwei sehr dünne Schichten aus Silizium zusammengepresst, wobei die beiden Schichten mit unterschiedlichen Fremdatomen wie Bor oder Phosphor versetzt sind, die die Leitfähigkeit ändern. In der lichtzugewandten Schicht herrscht Elektronenüberschuss (n-Schicht), in der Bor-dotierten unteren p-Schicht herrscht Elektronenmangel, wenn Licht eintrifft. Licht, also Photonen, können durch ihre Energie Elektronen aus deren atomaren Verbund herauslösen. Damit ändert sich die Verteilung der Elektronen. An der p/n-Übergangsschicht wird ein elektrisches Feld aufgebaut, eine Spannung entsteht.
Eine einzelne Silizium-Photozelle ist natürlich noch lange keine Photovoltaik-Anlage. Die Entwicklung dahin dauerte eine geraume Zeit, zuerst hat man die Zellen nur für Belichtungsmesser in der Fotografie eingesetzt. Die seriell und parallel zusammengeschalteten Elemente liefern naturgemäß Gleichspannung. Diese wird beispielsweise mit einem elektronischen Wechselrichter auf 230 Volt AC gebracht, bei Kleinanlagen nur einphasig. Der Strom wird entweder direkt im Haus verbraucht oder in das Netz eingespeist. Mehrere Zähleinrichtungen erfassen die Leistungsdaten.
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