Solarenergie
Einführung
Solarenergie nutzt Sonnenstrahlung, um sie in elektrische Energie (DC) umzuwandeln. Um diese Energie in netztauglichen Wechselstrom umzuwandeln, sind Wechselrichter notwendig. Eine Abhilfetechnik zur Reduzierung von Gleichtaktströmen in dieser Anwendung besteht darin, nanokristalline Blueferrite-Kerne zwischen dem Wechselrichter und dem Netz zu installieren.
Die Sonne ist eine ständige Energiequelle. Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um. Die Energie der Sonne entsteht durch den Prozess der Kernfusion. Es strahlt auf seiner Oberfläche etwa 60 MW/m² Energie ab. Allerdings gelangt nur ein kleiner Teil dieser Energie auf die Erde, die etwa 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt ist. Aufgrund dieser großen Entfernung gelangen nur 1,3 kW/m² in die äußere Erdatmosphäre, nach Durchdringen der Atmosphäre erreicht etwa 1 kW/m² die Erdoberfläche. Je nach Jahreszeit und Bewölkung beträgt die Strahlungsleistung, die die Erdoberfläche erreicht, etwa zwischen 10 W/m² und 1000 W/m².
Arbeitsprinzip
Die Erfindung der Solarzelle ist über 100 Jahre alt und begann mit einem Wirkungsgrad von knapp 5 %. Ein großer Vorteil von Solarzellen ist ihr modularer Aufbau, der eine Skalierbarkeit der Systeme von wenigen mW bis hin zu GW ermöglicht. Die Solarzellen nutzen hauptsächlich sichtbare, ultraviolette und infrarote Strahlung und wandeln diese in elektrische Energie um. Im Halbleitermaterial werden durch Sonneneinstrahlung Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband befördert. Der Anteil der nutzbaren Energie hängt im Wesentlichen von der Wellenlänge des Lichts ab, das bei der Solarzelle ankommt. Der maximale theoretische Wirkungsgrad kristalliner Siliziumzellen liegt daher bei etwa 30 %. Aufgrund von Reflexionen, Rekombination und anderen derartigen Bedingungen ist der tatsächliche Wirkungsgrad von Solarzellen jedoch geringer und kann mit der Nutzung weiter abnehmen.
Negative Effekte
Solarzellen erzeugen Gleichspannung. Um diese Gleichspannung für das öffentliche Netz nutzbar zu machen, muss sie in Wechselspannung umgewandelt werden. Dafür sind Wechselrichter erforderlich, die mittels Leistungselektronik die Gleichspannung durch abwechselndes schnelles Ein- und Ausschalten in Wechselspannung umwandeln. Allerdings verursachen diese Schaltvorgänge auch unerwünschte hochfrequente Ströme.
Die Lösung
Um zu verhindern, dass diese hochfrequenten Ströme als Störungen durch die Kabel fließen, können nanokristalline Blueferrite-Kerne auf die Kabel installiert werden. Die Kerne reduzieren die hochfrequenten Stromanteile auf ein Minimum, sodass die Qualität des Netzes nicht gefährdet und die Aussendung von Störungen verhindert wird.