Auf der Suche nach umweltfreundlichen Energiequellen haben die Menschen die Sonne als zuverlässige Lieferantin "wiederentdeckt". Mit Hilfe von Solarzellen lässt sich die Energie, die als Licht unsere Erde oder Satelliten und die Raumstation ISS erreicht, in Elektrizität umwandeln. Bereits heute sind auf vielen Dächern Solaranlagen montiert, die völlig abgasfrei Strom erzeugen. Aber wie genau wird aus Licht eigentlich Strom?
Vom gewöhnlichen Taschenrechner bis zur Internationalen Raumstation ISS
Solarstrom hat neben der Umweltverträglichkeit noch einen weiteren Vorteil: Er kann fast an jedem Ort erzeugt werden, solange dort mindestens zeitweise die Sonne scheint. Deshalb sind Solarzellen vor allem für den mobilen Einsatz und für Gegenden ohne Stromanschluss geeignet. Dazu gehören beispielsweise Taschenrechner, Fahrzeuge oder Anlagen zur Verkehrsüberwachung, aber auch Satelliten. Sogar die Internationale Raumstation ISS bezieht ihre Energie aus dem Licht der Sonne!
Im Endausbau wird die ISS etwa die Fläche eines Fußballfeldes einnehmen und ein Großteil davon sind Solarpaneele um den Betrieb der Station in rund 400 Kilometern Höhe über der Erde zu gewährleisten. Sie liefern den Strom unter anderem für die Bordcomputer, die wissenschaftlichen Experimente, die Lebenserhaltungssysteme und für die Beleuchtung, damit die Astronauten nicht im Dunkeln durch die Module schweben müssen. Aber auch auf der Erde sind die Anstrengungen enorm. Beispielsweise begleiten Wissenschaftler des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik das Projekt DESERTEC. Ihren Studien zufolge könnten im Jahr 2050 rund 15 Prozent des europäischen Strombedarfs umweltfreundlich und kostengünstig durch Solaranlagen in den Wüsten Afrikas erzeugt werden.
Wie funktionieren die Minikraftwerke?
In Experimenten rund um die Solarzellentechnologie erfahren die Nachwuchsforscher, wie die kleinen Kraftwerke funktionieren. Wann arbeitet die Solarzelle am effektivsten? Wie viele Solarzellen sind nötig, um eine Lampe leuchten zu lassen? Wie kann man die Energie speichern, damit die Menschen auch in der Dunkelheit Musik hören oder Computer spielen können? Die Antworten auf diese Fragen können sich die Schülerinnen und Schüler im DLR_School_Lab selbst erarbeiten. So finden sie beispielsweise heraus, wie Solarzellen auf den Häuserdächern ausgerichtet sein müssen, damit sich die Installation auch lohnt.
Neben der Abhängigkeit des erzeugten Stroms vom Einfallswinkel des Lichts lassen sich mit den im DLR_School_Lab vorhandenen Möglichkeiten viele weitere Aspekte untersuchen. Unter anderem den Einfluss des Abstands zwischen der Lichtquelle und der Solarzelle, die Kennlinie oder was passiert, wenn Solarzellen in Reihe oder parallel geschaltet werden. Die Experimente werden entsprechend dem Alter und den Kenntnissen der Nachwuchsforscher zusammengestellt.