Solare Inselanlagen – Auch in Deutschland attraktiv?

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Solar-Inselanlagen in DeutschlandDer Begriff Solar-Inselanlage bezeichnet ein Energiesystem, welches autark arbeitet und nicht auf Einspeisung aus dem öffentlichen Netz angewiesen ist. Grundsätzlich werden Solar-Inselanlagen dort eingesetzt, wo aus technischen, geographischen oder ökonomischen Gründen ein Anschluss an das öffentliche Netz nicht wirtschaftlich oder realisierbar ist.

 

Anwendungsbereiche für Solar-Inselanlagen (Off-grid Systeme)

Inselsysteme, die auch als sogenannte Off-grid Systeme bezeichnet werden, können bei kleinen technischen Anwendungen wie Parkautomaten oder auch bei ganzen Städten zum Einsatz kommen. Komplexe Solarinselanlagen, die Häusergruppen oder Städte versorgen, stützen sich in der Regel auf mehrere Technologien und konzentrieren sich nicht nur auf ein System. So kann beispielsweise neben Solarenergie auch Energie aus Windanlagen, aus Biomasse oder aus geothermischen Anlagen genutzt werden. Da bei den meisten erneuerbaren Energiequellen die Stromerzeugung nicht beeinflussbar ist und sich dementsprechend eine Diskrepanz zwischen Erzeugung und Verbrauch ergibt, ist die Versorgungssicherheit eine der zentralen Aufgaben bei der Planung.

Um eine Solar Inselanlage zu planen und auszulegen, bedarf es zunächst eines Grundverständnisses über die Technologie, die Vorteile sowie auch die resultierenden Schwierigkeiten.

So entsteht aus Sonne Strom

Photovoltaikanlagen nutzen einfallende solare Strahlung, um diese in elektrische Energie umzuwandeln. In einer Solar Inselanlage kann man sich dieses Prinzip zunutze machen, um die autarke Stromversorgung ohne Anschluss an das öffentliche Netz zu gewährleisten. Voraussetzung für derartige Systeme ist, dass man den erzeugten Solarstrom speichern kann.

Photovoltaikzellen bestehen im Wesentlichen aus einem Halbleitermaterial, welches auf der einen Seite eine sogenannte n-Dotierung und auf der anderen Seite eine p-Dotierung aufweist. Trifft solare Strahlung auf die Zelle, lösen die energiereichen Photonen Elektronen aus der p-Dotierung. Diese wandern in den n-dotierten Bereich, es entsteht ein Stromfluss mit Gleichspannung. Die Stärke des Stromflusses ist proportional zur Sonneneinstrahlung und kann in elektrischen Verbrauchern genutzt werden.

Da die meisten unserer elektrischen Verbraucher mit Wechselstrom versorgt werden, muss jede Photovoltaikanlage mit einem Wechselrichter ausgestattet werden. Dieser erzeugt aus der Gleichspannung eine Wechselspannung und macht den Strom nutzbar.

Photovoltaikzellen werden zu Modulen verbunden, die beispielsweise auf Hausdächern angebracht werden können. Die resultierende Leistung des Systems hängt von der Fläche der Anlage ab. Ist das System groß genug, kann sogar ein ganzer Haushalt mit elektrischer Energie versorgt werden.

Die Herausforderungen einer Solar Inselanlage

Die Energieerzeugung einer Photovoltaikanlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, die nicht beeinflussbar sind. So liefert die Anlage nachts gar keine Energie und im Winter deutlich weniger als im Sommer. Um die Versorgungssicherheit in einem autarken System sicherzustellen, muss man also Solarstrom speichern können.

Zum Solarstrom speichern in einer Solar Inselanlage eignen sich Solar-Batterien. Batterien sind technisch ausgereift und können große Mengen Solarstrom speichern. So kann man in Zeiten hoher Stromerzeugung Solarstrom speichern, der dann nachts oder bei Bewölkung verbraucht wird.

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Batterien können zwar den erzeugten Solarstrom speichern, sind bei großen Kapazitäten aber auch teuer und verschlechtern nach einer bestimmten Anzahl an Ladezyklen ihre Performance. Es gibt verschiedene Arten von Solar-Batterien.

Die Solar Inselanlage zur autarken Energieversorgung von Haushalten ist mit den heutigen technischen Voraussetzungen realisierbar. Aus wirtschaftlichen Gründen ist der Anschluss an das öffentliche Stromnetz derzeit aber in den meisten Fällen noch sinnvoll. Die Investition in eine Photovoltaikanlage macht jedoch ohnehin Sinn: Zum einen können Besitzer von attraktiven Förderangeboten des Gesetzgebers profitieren, zum anderen hilft Solarstrom der Umwelt.

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