Na, wie lange ist bei Ihnen der Physikunterricht schon her? Wer nicht täglich mit Elektrotechnik zu tun hat und dann eine Solaranlage planen oder erweitern will, hat oft viele Fragezeichen im Kopf. Watt, Volt, Ampere – was bedeutet das noch einmal alles und wie lassen sich die diesbezüglichen Informationen verstehen und einordnen? Im folgenden Blogartikel wollen wir Ihnen Watt, Volt und Ampere einfach erklären und Sie in die wichtigsten Fachbegriffe im Bereich der Solarenergie einweihen.
Watt, Volt und Ampere einfach erklärt – was ist das genau?
Damit Sie in Zukunft auf Anhieb verstehen, was bei den technischen Beschreibungen zu Ihrer Solaranlage oder anderen technischen Geräten gemeint ist, werden wir Ihnen zunächst einmal alle Grundlagen zu den Begriffen Watt, Volt und Ampere darstellen. Wenn Sie diese drei Einheiten auseinanderhalten können, sind Sie in Ihrem Grundverständnis schon ein ganzes Stück weiter.
Watt – was ist das und wo spielt die Bezeichnung eine Rolle?
Vielleicht haben Sie den Namen James Watt schon einmal gehört oder gelesen. Richtig: Das ist der Erfinder der Dampfmaschine. Auch andere Pionierleistungen werden dem bekannten Schotten zugeschrieben. Er ist außerdem derjenige, der die Einheit Watt als Maß für elektrische Leistung einführte. Das klingt erst einmal wenig greifbar, doch eigentlich ist es logisch, dass die Leistung, die ein elektrisches System erbringen kann, mit einer eigenen Maßeinheit beschrieben wird. Die Angabe Watt beschreibt also, wie viel Energie von einem System pro Zeiteinheit umgesetzt oder übertragen werden kann.
Leistung bzw. die Wattzahl gibt an, wie viel Arbeit pro Zeiteinheit in einem elektrischen System verrichtet wird, es geht also quasi um die Geschwindigkeit, mit der Arbeit geleistet wird. Wenn beispielsweise ein Gerät eine Leistungsaufnahme von 100 Watt hat, bedeutet dies, dass es pro Sekunde 100 Joule Energie umsetzt oder überträgt. Ein Beispiel für die Verwendung von Watt kennen Sie bestimmt: Beim Kauf einer Glühbirne kommen Sie nicht um die Wattzahl herum. Je höher die Wattzahl, desto mehr Leistung (Helligkeit) kann die Glühbirne erbringen.
Das Prinzip von Leistung ist in vielen Bereichen der Elektrotechnik und Mechanik von großer Bedeutung. Auch bei Ihrer Haushaltselektronik ist es wichtig, die Leistungsaufnahme der Geräte zu kennen, um deren Betrieb zu planen und den Energieverbrauch zu kontrollieren. Nur so können Sie z. B. auch vergleichen, ob ein Gerät energieeffizient arbeitet. In der Industrie werden Leistungswerte verwendet, um die Effizienz von Maschinen zu bewerten. Und auch in unserer Energieversorgung spielen Wattwerte eine zentrale Rolle – etwa bei der Bewertung von Stromerzeugungsanlagen und der Planung von Übertragungsnetzen.
Volt – was ist damit gemeint?
Die Einheit Volt ist eine Maßeinheit für die elektrische Spannung und wird oft auch einfach mit dem Buchstaben V abgekürzt. Doch was genau beschreibt sie? Im Grunde genommen wird mit Volt die Kraft angegeben, mit der sich elektrische Ladung zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Feld bewegt. Zugegeben, das kling erst einmal abstrakt – wenn man es sich bildlich vorstellt, ist es aber fast einleuchtend, oder?
Ohne Spannung kann keine Übertragung elektrischer Energie stattfinden, deshalb wird Ihnen die Angabe Volt immer wieder begegnen, wenn Sie Elektrogeräte kaufen. Es handelt sich um einen grundlegenden Begriff der Elektrotechnik. Ein bisschen können Sie sich das vorstellen, wie Wasser, das durch ein Rohr fließt. Je höher die Spannung bzw. der Wasserdruck, desto größer ist die Kraft, mit der die Elektronen durch ein Material fließen können. Auch eine Überspannung ist möglich. Was bedeutet das in der Praxis? Wenn Sie beispielsweise eine 9-Volt-Batterie verwenden, bedeutet dies, dass zwischen den beiden Anschlüssen der Batterie eine Spannung von 9 Volt besteht. Diese Spannung treibt den Strom durch das elektrische Gerät, in das Sie die Batterie einlegen. Unsere Geräte im Haushalt benötigen unterschiedliche Spannungen, um zu funktionieren. Spannungen werden beispielsweise verwendet, um Motoren anzutreiben und unterschiedlichste elektrische Systeme zu steuern. Auch in Stromleitungen spielt die Spannung eine große Rolle – hier ist sie besonders hoch, weil hohe Spannung gerade beim Transport über längere Strecken Spannungsverluste minimieren kann.
Fragen Sie sich, woher der Begriff Volt überhaupt kommt? Das ist ganz einfach: Die Bezeichnung wurde zu Ehren des italienischen Physikers Alessandro Volta gewählt, einem Pionier in der Forschung der Elektrotechnik.
Ampere – was bedeutet das und wofür steht die Maßeinheit?
Ampere ist die Maßeinheit für die elektrische Stromstärke. Es beschreibt, wie viele Ladungsträger pro Zeiteinheit durch einen Leiter fließen. Es geht also um die Menge an elektrischer Ladung, die pro Sekunde an einem bestimmten Punkt vorbeifließt. Stellen Sie sich am besten wieder Wasser vor, das durch einen Schlauch fließt – so lässt sich das Ganze einfacher nachvollziehen. Wenn beispielsweise ein Strom von 1 Ampere durch einen Leiter fließt, bedeutet dies, dass 1 Coulomb Ladung pro Sekunde vorbeifließt. Ein typisches Beispiel für die Verwendung von Ampere ist die Bewertung der Sicherungen in einem elektrischen System. Eine Sicherung mit einer Nennstromstärke von beispielsweise 10 Ampere kann nur eine Stromstärke von bis zu 10 Ampere zulassen, bevor sie auslöst und den Stromkreis unterbricht. Das ist unter Sicherheitsgesichtspunkten extrem wichtig und schützt vor Überspannungen, Bränden und Explosionen.
Es ist wichtig, die Stromstärke verwendeter Geräte zu kennen. In der Haushaltselektronik müssen Geräte nämlich unbedingt mit Stromstärken betrieben werden, die innerhalb der vom Hersteller empfohlenen Grenzen liegen, um eine sichere Nutzung zu gewährleisten. In der Industrie werden höhere Stromstärken verwendet, um die Leistung von Motoren und anderen elektrischen Komponenten zu steuern. Auch in der Medizintechnik spielt die Stromstärke eine wichtige Rolle, beispielsweise bei der Verabreichung von elektrischen Impulsen in der Therapie – hier muss ganz genau kalkuliert und austariert werden.
Übrigens: Der Name „Ampere” geht zurück auf den französischen Physiker André-Marie Ampère, der grundlegende Beiträge zur Erforschung des elektromagnetischen Verhaltens von elektrischem Strom leistete.
Nach den letzten drei Absätzen sollten Sie mit vielen Angaben, die Ihnen beim Kauf oder der Planung einer Solaranlage begegnen, schon deutlich mehr anfangen können. Trotzdem stoßen Sie wahrscheinlich immer noch auf verwirrende Begriffe. Diese wollen wir in den nächsten Ansätzen gemeinsam klären, damit Sie schon bald ein wahrer Experte oder eine wahre Expertin im Solarbereich sind.
Weitere wichtige Begriffe im Kontext der Solarenergie
Auch die folgenden Begriffe werden Ihnen immer wieder begegnen, wenn Sie sich zum Thema Solartechnik informieren. Deshalb finden Sie im Anschluss ein kleines Ein-mal-Eins der Solartechnik, mit den wichtigsten technischen Komponenten.
Photovoltaischer/Photoelektrischer Effekt
Klassische Photovoltaikmodule arbeiten mit dem sogenannten photoelektrischen Effekt. Das bedeutet, dass Solarzellen Sonnenlicht absorbieren und mithilfe eines physikalischen Prozesses in elektrische Energie umwandeln. Natürlich ist es für Laien schwierig, alle Feinheiten dieses physikalischen Prozesses zu verstehen. Grob kann man aber sagen, dass Photonen des Sonnenlichts in der Solarzelle auf ein Halbleitermaterial treffen und dort Elektronen aus ihren Bindungen lösen und freisetzen. Damit wird elektrischer Strom erzeugt, der, nach der Umwandlung in haushaltsüblichen Wechselstrom, unsere Geräte versorgen kann.
Solarzelle
Solarzellen sind die Kernelemente von Solarpanels. In Ihnen findet der photoelektrische Effekt statt. Ein Solarpanel besteht in der Regel aus zahlreichen Solarzellen, meistens mehreren hundert. Industrielle Anlagen sind häufig sogar mit Tausenden von Solarzellen ausgestattet. Wie viele es genau sind, hängt von der Größe des Solarpanels sowie seiner Leistung ab. Nicht allein die Anzahl der Zellen ist ausschlaggebend dafür, wie viel Leistung ein Panel erzeugen kann. Auch die Qualität des verwendeten Materials sowie andere Faktoren (Ausrichtung, Neigung etc.) spielen eine wichtige Rolle.
Silicium
Die meisten Solarzellen bestehen aus Silicium. Mit gutem Grund, denn das Halbmetall besitzt hervorragende Eigenschaften für die Energieumwandlung. Als Halbleiter ist es das perfekte Medium für den photoelektrischen Effekt. Es gibt allerdings Qualitätsunterschiede, die die Effizienz einer Solarzelle mit Silicium beeinflussen. Da es sich um ein weit verbreitetes Element handelt, ist die Ausstattung von Solarpanels mit Silicium-Zellen auch zukunftsorientiert – eine Knappheit ist vorerst nicht zu befürchten. Solarzellen, die aus Silicium hergestellt werden, sind in der Regel sehr langlebig und robust genug, um auch schlechte Witterung und schwankende Temperaturen zu überstehen. Der technische Fortschritt macht Solarzellen ebenfalls immer effizienter und haltbarer.
Wechselrichter/Wechselstrom
Wenn durch den photoelektrischen Effekt elektrische Energie entstanden ist, heißt das noch lange nicht, dass wir diese direkt verwenden können. Es wird nämlich Gleichstrom erzeugt, die meisten unserer Haushaltsgeräte arbeiten jedoch mit Wechselstrom. Deshalb ist bei jeder Solaranlage auch immer ein Wechselrichter ein wichtiger Bestandteil. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um und macht ihn so für uns nutzbar. Auch das Speichern des Stroms in Batterien ist so möglich. Bei Balkonkraftwerken und anderen Solaranlagen ist der Wechselrichter außerdem für die Deckelung der Leistung zuständig, nach aktuellen Gesetzen dürfen Balkonkraftwerke in Deutschland nämlich nur eine Leistung von 800 Watt erzeugen.
Umwandlungsrate
Wenn Sie sich über Solarpanels informieren, wird Ihnen auch der Begriff Umwandlungsrate immer wieder unter die Augen kommen. Kurz gesagt ist das die Menge an Sonnenlicht, die tatsächlich in verwendbaren Strom umgewandelt wird. Nicht alle Sonnenstrahlen, die auf das Panel treffen, werden auch tatsächlich absorbiert und umgewandelt. Je hochwertiger ein Solarpanel ist, desto höher fällt die Umwandlungsrate in der Regel aus. Unsere EcoFlow-Solarpanels bringen es auf ganze 23 % – eine der höchsten Umwandlungsraten, die auf dem Markt zu finden sind. Leider können auch Dreck und Verschmutzungen die Umwandlung des Sonnenlichts in Strom beeinflussen. Deshalb ist es wichtig, dass Sie die Panels regelmäßig pflegen und von Verschmutzungen befreien. Nur so können sie ihre maximale Umwandlungsrate auch wirklich erzielen.
Ausrichtung
Die Ausrichtung ist der entscheidende Punkt, wenn es darum geht, ob sich ein Solarpanel lohnt und welche Leistung es erbringen kann. Es ist wichtig, dass die Panels am besten nach Süden ausgerichtet sind und die Sonnenstrahlen im perfekten Winkel auf die Oberfläche treffen. Wie genau die richtige Ausrichtung aussieht, hängt vom jeweiligen Breitengrad der Aufstellung ab. Die Nennleistung, als die maximale Leistung, die Hersteller für ihre Panels angeben, bezieht sich immer auf die optimale Ausrichtung. Mittlerweile gibt es praktische Tools, die dabei helfen, die Ausrichtung über den Tagesverlauf zu optimieren. Sogenannte Solarnachführungen/Solartracker richten die Panels immer automatisch ideal zur Sonne aus und können so die Leistung Ihrer Solaranlage deutlich verbessern.
Tragbare Solarpanels
Längst sind die großen, starren Solarpanels, die auf den Dächern unserer Nachbarschaft glitzern, nicht mehr die einzige verfügbare Variante von Solarpanels. Tragbare Solarpanels sind eine weitere Option, die viele neue Nutzungsmöglichkeiten eröffnet. Die mobilen Panels von EcoFlow lassen sich beispielsweise einfach zusammenfalten, wenn man sie gerade einmal nicht benötigt. Das macht sie zu idealen Begleitern für Campingurlaube, Gartenfeste und alle Menschen, die ortsunabhängig Solarenergie erzeugen wollen. Sogar in einem Rucksack lassen sich die besonders leichten und kompakten Panels verstauen.
Flexible Solarpanels
Auch flexible Solarpanels sind eine neue Innovation im Bereich der Solarenergie. Manchmal gibt es Oberflächen – z. B. geschwungene Balkongeländer oder Zeltwände – an die starre Panels nicht montierbar sind. Aufgrund einer neuartigen Technologie ist es bei flexiblen Panels möglich, diese bis zu einem gewissen Grad zu biegen und so auch runden Montageoberflächen anzupassen. Außerdem sind die Panels besonders leicht und eignen sich so auch für empfindliche Untergründe.
Solarbatterie
Eine Solarbatterie ist ein richtiger Gamechanger, wenn Sie ein Solarpanel besitzen. Damit können Sie den erzeugten Strom nämlich so lange vorhalten, bis Sie ihn wirklich benötigen. Das heißt, dass es ab jetzt auch möglich ist, nachts oder bei sehr schlechtem Wetter die Energie der Sonne für Ihre Elektrogeräte zu nutzen. Eine Solarbatterie, z. B. eine Powerstation von EcoFlow, kann aber noch viel mehr. Sie macht sie unabhängiger von den Netzanbietern und etwaigen Strompreiserhöhungen, in dem sich mit ihr der Eigenverbrauch an Solarstrom erhöhen lässt. Außerdem kann sie mit dem richtigen Equipment auch als zuverlässiges Notstromaggregat fungieren.
Mobile Solarbatterie
Die Solarbatterien im Sortiment von EcoFlow sind allesamt platzsparend und mobil gestaltet. Sie fügen sich aufgrund eines zeitlosen Designs nahtlos in jede Wohnumgebung ein und lassen sich einfach transportieren. Die Powerstationen der RIVER-Serie wurden sogar extra für die Solarstromnutzung unterwegs entworfen. Sie können sie aufgrund ihres geringen Gewichts überall mit hinnehmen – die perfekte nachhaltige Stromversorgung für das Camping oder einen Zelturlaub. Ein gutes Gewissen, weil sie die Natur genießen und nicht durch die Stromerzeugung mit fossilen Brennstoffen belasten, gibt es kostenfrei dazu!
Smartes Energiemanagement
Smarte Energiemanagementsysteme wie z. B. der EcoFlow PowerOcean heben Ihre Energieversorgung zuhause auf ein ganz neues Level. Damit haben Sie im Prinzip keinerlei Arbeit mehr – ein smartes System überwacht Ihren Energieverbrauch ganz von alleine, findet Optimierungspotentiale und gibt Ihnen per App jederzeit einen zuverlässigen Überblick über Ihren Verbrauch. Zudem merkt das System automatisch, ob gerade die Speicherung, Einspeisung oder Direktnutzung des Stroms die ökonomischste Variante der Stromnutzung ist und regelt den Stromfluss entsprechend. So steigen auch die Sparpotentiale durch eine eigenen Solaranlage noch einmal deutlich an.
Einspeisevergütung
Eine Einspeisevergütung können Sie erhalten, wenn Sie Strom aus Ihrer Solaranlage ins Netz einspeisen. Sie verkaufen diesen im Prinzip an den Netzanbieter und bekommen dafür etwas bezahlt. Gerade, wenn Ihre Anlage mehr produziert, als Sie selbst verbrauchen, können Sie damit noch einmal deutlich Geld sparen bzw. die Stromkosten senken. Die Amortisationszeit kann sich dadurch erheblich verkürzen. Da die Einspeisevergütung allerdings im Durchschnitt sinkt, ist eine Speicherung der Energie für den Heimbedarf meistens die lohnendere Variante.
Förderungen
Die Nutzung von Solarenergie wird mittlerweile politisch stark gefördert – schließlich ist die Energiewende eine wichtige gesellschaftliche Aufgabe. Aus diesem Grund können Sie von zahlreichen Förderungen profitieren, wenn Sie eine eigene Solaranlage planen. Diese reichen von günstigeren Krediten bis hin zur Mehrwertsteuersenkung. Es gibt auch zahlreiche regionale Förderprogramme, über die sie sich unbedingt bei Ihrer Stadt oder Kommune erkundigen sollten.
Fazit
Wir geben zu: Solarenergie ist eine komplizierte Thematik und die Vielfalt an Begriffen, mit denen man in diesem Bereich konfrontiert wird, kann einen schnell ein wenig verwirren. Trotzdem gibt es keinen Grund, zu verzweifeln. Bereits nach diesem kurzen Blogartikel kennen Sie bereits die wichtigen Vokabeln und verstehen Herstellerangaben und Beratungsgespräche viel besser. Jetzt müssen Sie sich das alles nur noch merken!
