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Weltweit wird rund 76% der Nutzenergie durch fossile Energieträger gedeckt, 13% durch Biomasse, 6.5% durch Wasserkraft und weniger als 2% durch Kernenergie. Doch da die Vorräte von Erdöl und Erdgas stark erschöpft sind und die CO2 Problematik immer größer wird, wird der Solarenergie immer mehr Bedeutung geschenkt. Die heutige Industrie erzeugt immer bessere und billigere Solarpaneel, doch auch staatliche Förderungen bewirken, daß die Sonnenenergie verstärkt eingesetzt wird.
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Jährlich installierte Kollektorflächen in Österreich
Man unterscheidet: Solarzellen und Sonnenkollektoren. Beide verwenden die Sonnenstrahlen als Energiequelle.
Solarzellen. Erzeugen Strom (Photovoltaik). Sie werden aus höchstgradig reinem Si erzeugt. Als Ausgangsmaterial dafür dient Sand, ein in großen Mengen vorkommender Rohstoff. Aus dem SI werden hauchdünne Scheiben erzeugt. Diese werden verunreinigt. =Dotierung. Dabei wird die der Sonne zugewandte Seite negativ dotiert, d.h. mit einem Element verunreinigt, das mehr Valenzelektronen besitzt als das SI z.B. mit Phosphor. Es hat 5 Elektronen auf der äußeren Schale. SI hat nur 4. Das überschüssige Valenzelektron das Phosphors findet keinen 'Partner', d.h. es formt sich um, wird positiv und kann sich somit frei im Kristall bewegen und macht ihn so leitfähig.
Die andere Seite der SIscheibe wird so behandelt, daß sie relativ zur ersten über weniger freie Elektronen verfügt, z.B. durch Zugabe von Boratomen mit nur 3 Elektronen auf der äußeren Schale. Hier ist nun ein Elektron zu wenig vorhanden.
In dieses ,Loch' kann nun ein Valenzelektron hineinspringen dabei wird die Bewegung einer positiven Ladung ermöglicht (Löcherwanderung). Der Kristall wird leitfähig.
An der Grenzschicht zwischen den beiden Schichten hat sich eine innere elektrische Spannung gebildet. Die Diffusionsspannung. Durch die Beleuchtung des Solarzelle entstehen zusätzliche Ladungsträgerpaare (innerer Photoeffekt). Nun wird Spannung erzeugt.
Kosten: Solarzellen sind teurer als Sonnenkollektoren. Ein 50W Modul kostet ~ 5000S. Bei einer Stunde voller Sonneneinstrahlung kann man damit rund 4 ½ Stunden eine Energiesparlampe 75W (Aufnahme 11W) betreiben! Eine
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Photovoltaikanlage mit Netzeinspeisung amortisiert sich nach 20 Jahren. Systeme mit Batteriespeicher rentieren sich nur bei stromlosen Gebieten.
Sonnenkollektoren. Wandeln Kaltwasser in Warmwasser um. Es gibt verschiedene Systeme, doch im vereinfachten Prinzip erwärmt ein schwarzer Schlauch das Wasser. Auftretende Sonnenstrahlen werden auch bei diffusen (indirekten) Lichtverhältnissen durch den selektivbeschichteten Absorber in Wärme umgewandelt. Eine Abdeckung (Glashauseffekt) verhindert, daß die erzeugte Energie entweicht. Gute Anlagen können 50- 60% des jährlichen Energiebedarfs für sie Trinkwassererwärmung von Einfamilienhäusern einsparen. Vom Mai- August reicht die Sonnenenergie aus um diese Erwärmung vollständig abzudecken.
Sonnenenergie:
.) verringert Umweltbelastungen sowie Energiekosten
.) Braucht nicht zentral erzeugt werden
.) Verwendet die gratis scheinende Sonne zur Energiegewinnung diese ist unerschöpflich.
.) Module sind wartungsfrei und langlebig .
.) Module arbeiten lautlos und ohne Co² Abgase.
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