| Grätzel-Zelle |
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Auf der Suche nach einem neuen Projekt für die Solar-AG entdeckten wir die Grätzel-Zelle, benannt nach ihrem Erfinder. Das Heute-Journal berichtete über Prof. Michael Grätzel und seine Farbstoffsolarzelle, für deren Erfindung er den Millenium Award 2010 bekam.
Beschreibung
Grätzelzellen werden aus relativ einfachen, leicht verfügbaren Materialien zusammengebaut. (Titandioxidlösung und Lugol`sche Lösung bekommt man im Laborbedarf, Graphit stammt aus Bleistiftminen).
TCO-Gläser bieten sich an, um Grätzelzellen "von Grund auf" kostengünstig selbst zu bauen, also die Gläser selbst mit Titandioxid zu beschichten und zu sintern.
Was ist die Grätzelzelle?
Der Schweizer Forscher Dr. Michael Grätzel entwickelte 1991 eine Solarzelle, die mit Pflanzenfarbstoffen betrieben wird. Vorbild für die Funktionsweise Grätzelzelle ist die Lichtreaktion der Fotosynthese.
Aufbau der Grätzelzelle
Wichtigster Bestandteil der „Farbstoff-Solarzelle“ ist der weiße Stoff Titandioxid, der zum Beispiel auch in Zahnpasta oder Sonnencreme vorkommt. Die Titandioxidschicht wird mit Pflanzenfarbstoffen angefärbt. Die Glasplättchen bestehen aus TCO-Glas (Transparent Conducting Oxide, englisch für „durchsichtiges, (Strom-)leitendes Oxid), das auf einer Seite elektrisch leitfähig ist.
Die weiße Titandioxidschicht wird beim Bau einer Grätzelzelle mit Pflanzenfarbstoffen eingefärbt und auf eine weitere TCO-Glasplatte gelegt, die zuvor mit der Graphitmine eines Bleistifts geschwärzt wurde.
Setzt man die Platten zusammen und fügt einen Tropfen einer Elektrolytlösung (z.B. Lugol`sche Lösung) dazu, kann die Grätzelzelle, wenn sie dem Licht ausgesetzt wird, einen messbaren Strom erzeugen.
Der Bau einer oder mehrerer funktionsfähiger Grätzelzellen dauert etwa 30 min.
Funktionsweise der Grätzelzelle
Die Energie des Lichtes schlägt ein Elektron aus dem Farbstoff heraus, das sofort durch ein Elektron aus der Elektrolytlösung ersetzt wird. Das herausgeschlagene Elektron wird über die Titandioxidschicht an die elektrisch leitende TCO- Schicht abgegeben. Schließt man den Stromkreis, indem zum Beispiel ein Gerät zwischen die beiden Glasplatten geschaltet wird, fließt Strom und das Elektron wird auf der anderen Glasplatte über den Katalysator Graphit wieder in die Elektrolytlösung zurückgeführt. So lange Licht auf die Zelle fällt, wird der Stromfluss in Gang gehalten.
Abschaltung der Thomaeum-Solaranlage
im Mai
Mehrmals ist es schon vorgekommen, dass als Folge eines Kurzschlusses bei Baggerarbeiten auf der Strasse "Am Gymnasium" die Solaranlage abgeschaltet war. Im Mai war der Grund der Abschaltung nicht sofort zu finden. Es stellte sich nach umfangreicher Suche heraus, dass durch Umbauarbeiten an der Lüftungsanlage neben dem Chemie-Sammlungsraum das 230 Volt Kabel zum Solarschrank gekappt war. Die Elektriker hatten auch keinen Kabelplan vom Bauamt erhalten (den gibt es angeblich gar nicht). Die Wechselrichter im Schaltschrank benötigen das 50 Hertz Wechselstromsignal, um phasenrichtig den Gleichstrom der Solarzellen in Wechselstrom zu wandeln. Erst nach Wiederanschluss des 230 Volt Kabels konnte der von den Solaranlagen produzierte Strom wieder ins öffentliche Netz gespeist werden.
Neue Großanlagen
Photovoltaik ist im laufe der Jahre preisgünstiger und effizienter geworden. So können jetzt Großanlagen entstehen, die vor Jahren undenkbar waren. Die Umkehr von fossiene Brennstoffen und Kernenergie zu regenerativen Energieformen ist damit wesentlich realistischer geworden, wie Beispiele aus den USA, Marokko, Spanien oder Frankreich zeigen.
Photovoltaik-Großprojekt in
Frankreich: Marguerite-Fonds kauft 36 Megawatt des Solarparks Toul-Rosières
Am 09.01.2012 meldete der
Beteiligungs-Fonds Marguerite (Luxemburg) den Kauf von 36 Megawatt (MW) des Photovoltaik-Kraftwerks
Toul-Rosières von EDF Energies Nouvelles (La Défense, Frankreich). Die Solarstromanlage
mit einer Gesamtleistung von 115 MW wird derzeit nahe der Stadt Nancy (Frankreich) gebaut.
Die Freiflächenanlage wird
aus 1,5 Millionen Photovoltaik-Dünnschichtmodulen
von First Solar
bestehen, die sich über 522 Hektar erstrecken. Sie soll im dritten Quartal 2012
fertiggestellt werden.
Sonnedix acquires 24MW PV plant in
France
PV
plant developer Sonnedix has bought a PV plant in the north-east of France, the company
has announced. The 24MW Toul 3 project, located near the city of Nancy, has been
constructed by EDF EN Services and is part of the 115MW Toul-Rosières PV park, the largest
European solar park. Toul 3 has been constructed on a former NATO site, and is equipped
with 500,000 First Solar panels as well as SMA inverters. The PV plant is expected to
commence commercial operation this summer.
“This is our second project with EDF EN. We were once again impressed by their
professionalism, Sonnedix is delighted to have EDF EN as one of its key partners in France
and look forward to continued cooperation with them in other large solar projects in the
near future,“ Franck Constant, chairman of Sonnedix, commented.
Groß-Photovoltaik-Anlage in Spanien
Spanien beschließt "Sonnensteuer"
Offensichtlich sollen die
Großanlagen in Spanien nicht durch die vielen privaten Anlagen benachteiligt werden. Ob
das der richtige Weg ist?
Ab 2016 sollen spanische
Betreiber von PV-Eigenverbrauchsanlagen Abgaben auf die erzeugte Energiemenge und die
installierte Leistung bezahlen. Anlagen mit weniger als 100 Kilowatt Leistung sollen
überschüssigen Strom zudem nicht mehr vergütet bekommen, wenn er ins Netz eingespeist
wird.
Der spanische Ministerrat hat neue Regeln für den
Eigenverbrauch von Solarstrom verabschiedet. Damit sind erhöhte Abgaben für
netzgebundene Photovoltaik-Anlagen verbunden, die solaren Eigenverbrauch ermöglichen.
Die genauen Einzelheiten werden erst mit der Veröffentlichung des gesamten Gesetzestextes
vorliegen. Klar ist aber bereits, dass für Eigenverbrauchsanlagen sowohl auf die erzeugte
Energiemenge als auch auf die installierte Nennleistung Abgaben erhoben werden.
Von der Abgabe auf die erzeugte Energiemenge sind
Anlagen mit weniger als 10 Kilowattpeak ausgenommen, genauso wie Anlagen, die auf
spanischen Inseln errichtet wurden oder werden. Die Abgabe auf die installierte
Nennleistung soll allerdings auch bei diesen Anlagen erhoben werden.
Zudem sollen Eigenverbrauchsanlagen mit weniger als 100
Kilowatt Nennleistung überschüssigen Strom in Zukunft ohne jede Vergütung in das
Stromnetz einspeisen, den Strom also praktisch verschenken. Anlagen mit mehr als 100
Kilowatt müssen sich registrieren lassen, um Überschussstrom an der Strombörse
verkaufen zu dürfen.
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