Sie haben Fragen zum Thema Photovoltaik, Photovoltaikanlagen oder Solarenergie - und -strom? Wir versuchen Sie hier zu beantworten. Bei weiteren Fragen können Sie uns gerne Kontaktieren oder einen unserer Informationsabende besuchen.
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Photovoltaik ist Photonenenergie der Sonne (Photon) und Spannung die erzeugt wird (Voltaik). Es ist also Spannung (oder auch Leistung) von der Sonne (Photonenenergie). Mit anderen Worten ist es also nur Sonnenenergie die in elektrische Spannung umgewandelt wird. Silizium ist der Hauptbestandteil einer Solarzelle und wird aus Sand geschmolzen, der unbegrenzt verfügbar ist. Es leitet nur bei Energieeinstrahlung. Eine Solarzelle wird an der Oberseite mit Phosphor besprüht und an der Unterseite mit Bor. Die Oberseite hat 5 Elektronen und die Unterseite 3 Elektronen. Die Elektronen versuchen ein Gleichgewicht zu erzielen (je 4 Elektronen). Da Silizium 4 Elektronen hat, dient es quasi nur als Transportmedium. Sobald die Solarzelleder Sonne ausgesetzt wird, leitet das Silizium und die unterschiedlichen Elektronenladungen können nunfließen. Es entsteht ein Elektronenstrom der in den Wechselrichter fließt und in das Stromnetz eingespeist wird. Dieser Vorgang ist dauerhaft, dass heißt die Elektronen fließen in einem nie endenden Kreislauf. Eine Solarzelle verliert also nicht an Substanz bzw. an Leistung.
In einem PV-Modul werden die Solarzellen (typisch 36 Stück.) in Reihe zusammengeschaltet. Eine Solarzelle hat eine Spannung von 0,5 Volt und einen Strom von 3-7 Ampere (je nach Größe). Schaltet man die Zellen hintereinander, ergibt sich eine Modulspannung von 18 Volt und ein Strom von 3-7 Ampere.
Die PV-Anlage ist gedacht zur Erzeugung von elektrischem Gleichstrom mit Hilfe mehrerer Photovoltaikmodule. Dieser Strom wird von den Modulen über Kabel zu einen oder mehreren Wechselrichtern geleitet, die den Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, um diesen über einen separaten Stromzähler (Einspeisezähler) in das Netz des Energielieferanten einzuspeisen. Für diesen Strom erhält man die nach EEG festgelegte Einspeisevergütung. Der Strom für die Verbraucher im Haushalt wird wie bisher über den bereits vorhandenen Stromzähler (Bezugszähler) vom Energieversorger gekauft.
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der Strahlungsenergie der Sonne zur erzeugten Energie eines Solarmoduls. Von 1000 Watt Strahlungsenergie bleiben bei einem Solarmodul nur 130 Watt übrig. Über 50% gehen schon durch Reflektion verloren, dazu kommen die Leiterbahnen, die Wärmeverluste. Bitte beachten: Der Zellenwirkungsgrad ist immer höher als der Modulwirkungsgrad! In einem Solarmodul liegen dieZellen auf Abstand, je nach Zellentyp und Abstand der Zellen ist der Modulwirkungsgrad unterschiedlich. Entscheidend ist immer der Modulwirkungsgrad.
Man unterscheidet heute noch zwischen monokristallinen, polykristallinen und Dünnschichtmodulen. Bei den kristallinen Modulen ist der Stand der Technik ausgereizt und unwesentlich zu verbessern. Die Wirkungsgrade der Solarzellen liegen bei ca. 15% und können nur mit hohem Aufwand verbessert werden, was wiederum die ohnehin hohen Kosten noch in die Höhe treibt. Inzwischen gibt es zwischen mono- und polykristallinen Modulen keine Unterschiede in Hinblick auf den Ertrag. Monokristalline Zellen werden in einer Zellstruktur gezogen, polykristalline Module werden in einem Block gegossen. Bei polykristallinen Modulen stören Zellränder den Elektrodenfluss, was aber heute durch spezielle Techniken (Diffundierung mit Wasserstoffatomen) kaum noch eine Rolle spielt.
Von Dünnschichtmodulen verspricht man sich den Durchbruch bei den Kosten. Bei diesem Modultyp wird das Silizium quasi: " nur noch auf ein Trägermaterial gesprüht". Die Vorteile liegen auf der Hand: automatische Produktion im Druckverfahren. Aktuell haben Dünnschichtmodule einen geringeren Wirkungsgrad von ca. 8% zudem altern die Module d.h. der Wirkungsgrad wird auf die Jahre geringer. Hier ist noch einigeEntwicklungsarbeit notwendig!
Der Trend geht aktuell zur Herstellung von polykristallinen Modulen in hohen Stückzahlen. Dünnschichttechnik ist mittelfristig keine Alternative. BP-Solar, als größter Hersteller, hat beispielsweise die Fabrik für Dünnschichtmodule bereits geschlossen!
Photovoltaik ist unumstritten die Technik des 21. Jahrhunderts zur weltweiten Stromgewinnung. Der Schmelzprozess ist sehr aufwendig und es wir immer noch teures Silizium aus der Chip-Produktion verwendet. Aktuell werden unzählige Modulfabriken gebaut, jedoch wird das Solar-Silizium immer noch zu aufwendig und in zu kleinen Mengen produziert. Hier sind große Investitionen notwendig, die von allen Herstellern aufgrund der unklaren langfristigen politischen Marktförderung gescheut wird. Photovoltaik muss jetzt schnell marktreif werden, die Technik ist ausgereift. Der Markt (insbesondere in den Schwellenländern) verlangt nach dezentralen Energieeinheiten. Heute ist immer noch über die Hälfte der Weltbevölkerung ohne Stromanschluss. Photovoltaik ist die einzige Lösung für eine "gerechte, umweltfreundliche und friedliche Energiegewinnung". Eine 2000 Watt Photovoltaikanlage kann ca. die Hälfte des Stromverbrauches eines 4-Personen Haushaltes decken.
Die Lebenserwartung einer Photovoltaikanlage ist länger als 30 Jahre. Die Solarzellen arbeiten unbegrenzt. Die Zellen sind in Kunstharz zwischen Sicherheitsglas und absolut resistenter Folie versiegelt. Die Modulhersteller geben eine Leistungsgarantie auf die Module von 25 Jahren. Die Leistungsgarantie bürgt für eine Mindestleistung von zumindest 90 % der Mindestleistung.
Nein, die Technik ist ausgereift und nur unwesentlich zu verbessern. Die Preise werden erst in 2-3 Jahren merklich sinken. Die Zuschüsse sind momentan hoch und werden dementsprechend weiter sinken. Sie bezahlen auch in der Zukunft den gleichen Anteil für eine Photovoltaikanlage. Die Einspeisevergütung ist mit 40 Cent / kWh in der Wirtschaftlichkeit.
Die Ausrichtung sollte von Süd-Ost bis Süd-West sein. Die Neigung zwischen 10 und 60 Grad. Das Dach darf nicht verschattet werden! Beobachtet werden sollte, ob im Frühjahr oder Herbst einen Schatten auf dem Dach liegt. Im Winter ist der Schatten unwesentlich, da hier nur ein Bruchteil des Jahresertrages produziert wird. Im restlichen Teil des Jahres sollte kein Schatten auf der geplanten Anlage liegen. Bei einem Flachdach spielt nur die Verschattung eine Rolle. Hier werden die Module auf einzelnen Alu-Blechkonsolen auf das Flachdach gestellt. Ausrichtung immer Süd und 30 Grad. Bei einer Fassade (senkrechte Montage) liegt der Ertrag ca. 25% niedriger.
Nein, bei einem Pfannendach werden die Pfannen nicht beschädigt. Die Dachhaken werden auf den Dachsparren aufgeschraubt und ragen unter den Dachpfannen hervor. Die Anlage kann wieder abgeschraubt werden und das Dach ist wie vorher.
Bei einem Flachdach werden die Gestelle auf einer Gummimatte berührungslos auf das Dach gestellt. Die Gestelle werden mit Ballast (Betonplatten = 50-100 kg) gegen Windlasten geschützt.
Im Prinzip ja, aber der Aufwand und die Kosten sind derzeit noch höher als die Einsparung. Die Einbindung in das Dach ist aufwendig. Die Übergänge zwischen den Modulen und zur Pfanne müssen dauerhaft sein. Die Module werden mit Alu-Leisten von oben abgedichtet, diese Leisten bilden einen Schmutzrand! Zudem sollten die Module hinterlüftet sein, weil bei zunehmender Temperatur der Wirkungsgrad sinkt. Silizium Solarmodule haben ein temperaturabhängiges Spannungsverhalten (physikalisches Gesetz). Bei zunehmender Temperatur sinkt die Spannung, da Elektronen durch Wärmeenergie wandern können und für die Leistung verloren gehen. Darum erreichen Photovoltaikanlagen im Sommer auch nur 80% der Nennleistung. Auch Dachpfannen mit eingebauter Solarzelle sind viel teurer (ca. 70%) und werden nicht hinterlüftet, was die Leistung mindert.
Wechselrichter arbeiten automatisch und speisen immer die maximale Leistung in das Netz ein. Hier wird automatisch der Punkt der maximalen Leistung ermittelt (MPP). Der Gleichstrom wird "zerhackt" und zu Wechselstrom (220 Volt) transformiert. Wechselrichter müssen nicht gewartet werden und arbeiten auf Transistorbasis (IGBT). Die Lebenserwartung ist vergleichbar mit jedem elektronischen Gerät (z.B: Fernseher).
Das war einmal. Dieses Gerücht hält sich seit den Anfängen der Photovoltaik in den 50er Jahren hartnäckig. Damals wurden Solarmodule zur Stromversorgung von Satelliten eingesetzt. Hierbei wurde der Energierücklaufzeit kein großer Stellenwert beigemessen. Heute kann man von einer Energierücklaufzeit von ca. 3 Jahren ausgehen. Bezogen auf die lange Lebensdauer (s.o.) also ein ausgesprochen guter Wert.
Zum Glück nicht! Die für den Betrieb notwendige Reinigung erledigt hierzulande der Niederschlag. Es gibt allerdings Gebiete mit starker Luftverschmutzung (Industrieanlagen), wo eine Reinigung in größeren Zeitabständen notwendig werden kann.
Ja! Photovoltaikmodule sind nicht mit einem „Solarmodul“ zu vergleichen, das „Thermische-Solarmodul“ benötigt zwingend Sonnenlicht und die empfangende Wärme des Planeten „Sonne“! So wird die im Modul befindliche „Wärmetauscherflüssigkeit“ erhitzt, und erwärmt das im Solarspeicher befindliche Brauchwasser. Die Photovoltaikanlage funktioniert selbst bei difusem Licht und selbstverständlich auch in den Wintermonaten, selbst dann, wenn Schnee auf der Anlage liegt. Zu dem reflektiert der Schnee das Sonnenlicht, was in diesem Fall sehr von Vorteil ist!
Die Photovoltaikmodule werden alle in Serie an den Wechselrichter angeschlossen. Hier wird das Pluskabel und das Minuskabel in den Wechselrichter gesteckt. Der Wechselrichter ist damit betriebsbereit – Mehr ist nicht notwendig. Es muß jetzt noch das Kabel zum Hausnetz gelegt werden. Hier genügt ein Wechselstromkabel (NYM 3*4qmm). Das Wechselstromkabel wird zur Verteilung gelegt und dort angeschlossen.
Ein Lasttrenner und ein Fehlerstromschutzschalter werden in die Verteilung eingebaut. Damit ist die Photovoltaikanlage fertig installiert ! Ihr Energieversorger baut Ihnen einen zweiten Zähler ein der nur die erzeugte Arbeit (kWh) der Photovoltaikanlage zählt. Jetzt kann der Solarstrom fließen!
Eine Photovoltaikanlage muss mindestens 1000 Watt installierte Modulleistung aufweisen, um gefördert zuwerden. Nach oben sind keine Grenzen gesetzt. Sinnvoll ist eine Mindestgröße von ca. 2000 Watt. Das Preis/Leistungsverhältnis ist ab dieser Leistungsgröße gut. Eine optimale 1000 Watt Photovoltaikanlage erzeugt im Jahr zwischen 850-1100 kWh. Ein 4 Personen Haushalt verbraucht im Jahr ca. 4000 kWh. Eine 5000 Watt Photovoltaikanlage erzeugt den Jahresverbrauch eines 4 Personen Haushaltes.
Nein, Photovoltaikanlagen benötigen keine Baugenehmigung, solange sie am Gebäude montiert sind. Das gilt auch für Flachdächer!
AUSNAHMEN: Bayern und Hessen: Hier ist ab einer Größe von 9 m2 in Bayern bzw. 10 m2 in Hessen eine Baugenehmigung erforderlich!
Weltweit steigt die Zahl der installierten Solarstromanlagen. Zweistellige Wachstumsraten sind in den letzten Jahren zu verzeichnen gewesen. Und ein Ende dieser Entwicklung ist nicht abzusehen. Im Gegenteil.
Das geschärfte Bewusstsein für die Umweltbelastung durch konventionelle Energieträger und das nahende Ende der Ressourcen fossiler Brennstoffe lässt die regenerativen Energien immer stärker in den Blickpunkt rücken. Technische Fortschritte und weitreichende Förderprogramme machen die Photovoltaik zu einer sehr attraktiven Alternative.
Bei Solarzellen handelt es sich üblicherweise um dünne Scheiben aus Silizium. Durch gezielte Verunreinigung des reinen Siliziums mit Fremdatomen erhält man eine negativ leitende Schicht und eine positiv leitende Schicht. In der Übergangszone zwischen den beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld. Auf der Oberseite der Solarzelle befinden sich fingerförmige Frontkontakte, der Rückseitenkontakt dagegen besteht aus einer durchgehenden Metallfläche.
Fällt Licht auf die Solarzelle, werden im Silizium Elektronen und Löcher (sog. Defektelektronen) erzeugt und durch das elektrische Feld getrennt. Die Elektronen werden dem Minuspol und die Defektelektronen dem Pluspol zugeführt. Verbindet man die Kontakte über einen elektrischen Verbraucher, wie z.B. eine Glühlampe, so wandern die Elektronen über den äußeren Stromkreis zum Pluspol zurück – es fließt elektrischer Gleichstrom.
Grundsätzlich können PV-Anlagen überall dort installiert werden, wo ausreichend Licht hinfällt. Einen optimalen Ertrag bietet eine südorientierte Fläche mit etwa 30° Neigung. Eine Abweichung nach Südwest/Südost oder Neigungen zwischen 25° und 60° verringern den Energieertrag nur geringfügig. Verschattungen durch Bäume, Nachbarhäuser, Dachaufbauten u.ä. sollten allerdings vermieden werden.
kWp, sprich Kilowatt-Peak (englisch: Peak = Spitze), ist die Einheit für die Spitzenleistung (=Nennleistung) eines PV-Generators unter Standardtestbedingungen.
Als Faustregel gilt in unseren Breitengraden ein Energieertrag von 850 bis 1100 kWh pro kWp installierter Anlagenleistung und Jahr. Dies bedeutet, dass Sie mit einer 2,5-kWp-Anlage auf einem Gebäude zwischen 950 Euro und 1.150 Euro im Jahr vergütet bekommen können.
Bei einer netzgekoppelten PV-Anlage wird aufgrund der erhöhten Einspeisevergütung in der Regel der gesamte produzierte Solarstrom ins öffentliche Netz eingespeist und an den Netzbetreiber verkauft. Für den Eigenbedarf können Sie dann z.B. Ökostrom auf dem freien Markt beziehen. Darüber hinaus kann Solarstrom direkt dort genutzt werden, wo kein Netzanschluss vorhanden ist, z.B. für solare Gartenlampen, solare Teichpumpen oder elektronische Kleingeräte. Zur Erhöhung der Versorgungssicherheit werden diese sogenannten Inselanlagen häufig mit einer Batterie als Energiespeicher ausgestattet.
Zurzeit liegen die Preise etwa zwischen 5.500 Euro und 8.000 Euro pro kWp Leistung inklusive Installation und Mehrwertsteuer. Ab einer Anlagengröße von 5 kWp sinken die Preise auf 4.500 Euro bis 7.000 Euro pro kWp. Betreiber einer netzgekoppelten Solarstromanlage wirtschaften potentiell gewinnträchtig und sind somit berechtigt, die Mehrwertsteuer vom Fiskus zurückzufordern. Details sollten in einem persönlichen Gespräch besprochen werden.
Auf Grund der erhöhten Einspeisevergütung liegt der Betrieb einer Solarstromanlage im Bereich der Wirtschaftlichkeit. Je nach Berechnungsweise ergibt sich bei den derzeitigen Förderbedingungen eine mehr oder weniger hohe Rendite. Und: Die Lebenserwartung einer PV-Anlage ist höher als 20 Jahre!
Nein, der Strom kann auch im eigenen Haushalt verbraucht und nur der Überschuss ins Netz eingespeist werden. Wirtschaftlich interessant ist bei erhöhter Vergütung allerdings nur die komplette Einspeisung.
Sie benötigen eine Betreiberhaftpflicht und eine Versicherungen gegen Sturm, Hagel, Brand, etc.
Der Begriff Kollektor ist generell nicht falsch, wird aber meistens für die thermischen Sonnenkollektoren zur
Wassererwärmung verwendet, um schon eine sprachliche Trennung der beiden unterschiedlichen Techniken zur Ausnutzung der Sonnenenergie herzustellen.
Bei einem Neigungswinkel der Solarstromanlage >20° aus der Horizontalen regnen die Module selbständig sauber. Man spricht vom Selbstreinigungseffekt der Module. Dieser Effekt findet schon ab einem Neigungswinkel von 12° ausreichend statt. Wenn viele Bäume in der Nähe stehen und sich Blätter bzw. Vogelexkremente auf den Modulen sammeln, sollten diese möglichst schnell entfernt werden. Schon die Verschattung einzelner Zellen eines Moduls kann zu erheblichen Ertragsverlusten führen. Verschattung durch Schnee tritt in ganz Deutschland auf. Schnee spielt z. B. bei einem Standort in den Alpen eine erhebliche Rolle. Im Durchschnitt liegt die Anzahl der Tage mit einer geschlossenen Schneedecke in Berlin bei 44 Tagen. Der Schnee auf einer PV-Anlage taut schneller ab als in seiner Umgebung, so dass im Allgemeinen nur an wenigen Tagen eine Verschattung auftritt. Bei einem normalen Standort und ausreichender Neigung kann man davon ausgehen, dass die Verschmutzungs- bzw. Verschattungsverluste 2 bis 5 % betragen. Im Allgemeinen nimmt man diesem Verlust in Kauf, sollte aber bei einer Ertragsanalyse einer Photovoltaikanlage berücksichtigt werden.
Generell sind die Module sehr gut gegen Hagelschlag geschützt. Das verwendete Spezialglas ist gehärtet und das Modul wird zu Testzwecken mit Eiskugeln beschossen. Diese Tests nach IEC-Norm werden durchgeführt mit Eiskugeln von 12,5 mm bis zu 75 mm Durchmesser. Die Auftreffgeschwindigkeit beträgt im Maximum 140 km/h. Die Wahrscheinlichkeit, dass Module durch Hagelschlag zerstört werden, ist relativ gering.
Mit der Nachführung der Solaranlage gemäß dem Sonnenstand können Mehrerträge bis zu 30% erzielt werden. Allerdings sind die baulichen und statischen Aufwendungen für eine Nachführung oft so groß, dass der finanzielle Nutzen =0 ist. Eine Nachführung für aufdachmontierte Anlagen ist nicht zu empfehlen.
Solarstromanlagen benötigen generell keine oder nur sehr wenig Wartung. Es existieren keine rotierenden Teile, Lager oder sonstige wartungsintensive Bauteile. Es empfiehlt sich, durch regelmäßige Kontrolle des Einspeisezählers oder Bilanzierung mit Computer/Datenlogger die Ertragswerte auf Plausibilität zu prüfen, um eventuelle Ausfälle der Anlage schnellstmöglich zu erkennen.
Ja. Ein direkter Blitzeinschlag wird die Anlage zerstören. Die Wahrscheinlichkeit eines direkten Blitztreffers wird allerdings auch durch eine Solaranlage nicht erhöht. Wahrscheinlicher ist, dass die Solaranlage durch einen Blitzschlag in der Nähe eine Überspannung induziert bekommt. Diese Überspannungen können die Anlagen zerstören. Deshalb werden in den Bausätzen Überspannungsableiter integriert im Wechselrichter geliefert. In Einzelfällen bei exponierter Lage der PV-Anlage kann eine eigene Blitzschutzanlage notwendig werden. Zum Beispiel müssen aufgeständerte PV-Anlagen auf Flachdächern bei Gebäuden mit hoher Blitzgefährdung mit einer Blitzfangschutzanlage ausgerüstet werden, da der PV-Generator als herausragender Dachaufbau eine bevorzugte Einschlagstelle darstellt.
Die jährliche Strahlungsenergie liegt in Deutschland zwischen 850 und 1100 kWh/qm pro Jahr. Die nutzbare Energie von Solaranlagen ist im bundesweiten Vergleich somit ähnlich hoch. Die Strahlung der Sonne wird auf dem Weg zur Erde durch verschiedene Faktoren in der Intensität gemindert. Bei bewölktem Himmel und Partikeln in der Luft ist die Strahlung in der Regel geringer. Solarmodule wandeln dieses so genannte diffuse Licht fast ebenso effektiv in elektrischen Strom um wie direkte Sonneneinstrahlung. Fast alle Solarzellen erzielen umso höhere Wirkungsgrade, je kühler sie sind. Bei direkter Sonneneinstrahlung erzielt die Anlage zwar einen höheren Ertrag, die Ausbeute (der Wirkungsgrad) sinkt jedoch, weil die Zellen eine höhere Temperatur haben.
- Eine Photovoltaikanlage erwirtschaftet jede Menge Ertrag im Verhältnis zum eingesetzten Kapital.
- Die Steuerlast wird gesenkt und es können die erhebliche Einspeiseförderungen genutzt werden.
- Minderung der Kohlendioxidbelastung (CO²).
- Ein Solarstromgenerator kann unbeschränkt Strom produzieren. Noch nach der erhöhten Einspeisevergütung in 20 Jahren kann der erzeugte Strom eigengenutzt werden (Unabhängigkeit von absehbar hohen Energiekosten).
Mit dem Stromversorger wird ein Einspeisevertrag geschlossen, der die gesetzlichen Regelungen, wie z.B. die Vergütung regelt, aber auch Zahlungsweise und Gebühren aufführt. Bei jährlicher Abrechnung wird oftmals die zusätzliche Zählergebühr (ca. 40,00€/ Jahr) erlassen. Die jährlichen Rechnungsformalitäten werden innerhalb der Wartung erstellt und dem Stromversorger übermittelt. Es muss nur noch der Zahlungseingang abgewartet und geprüft werden.
Es wird eine jährliche Wartung empfohlen, um Garantieansprüche zu sichern und um Ertragsverluste aufgrund von Betriebsabnormalitäten zu verhindern.
Es wird empfohlen die Anlage gegen Elementarschäden (Sturm, Hagel etc.) zu versichern. Innerhalb der Gebäudeversicherung sind nach Absprache mit Ihrer Versicherung diese Schäden meistens gedeckt, führen aber durch die Erhöhung des Gebäudewertes zu Prämienerhöhungen. Höheren Versicherungsschutz bieten Allgefahrenversicherungen , die zusätzlich Diebstahl, Blitzschlag, Überspannung, Ertragsausfall usw. absichern.
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