Photovoltaik
Während bei thermischen Solaranlagen die in den Kollektoren gewonnene Wärme hydraulisch über ein Wärmeträgermedium abtransportiert wird und dann für die Trinkwassererwärmung oder die Raumheizung verwendet wird, entsteht direkt im Photovoltaik-Modul elektrische Energie. Mit einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach wird jeder Hausbesitzer zu einem Stromerzeuger.
Im Gegensatz zu thermischen Solaranlagen, muss aber bei Photovoltaikanlagen besonders auf das Vermeiden von Verschattungen geachtet werden. Eine Verschattung führt bei PV-Modulen zu merklichen Leistungseinbußen. Bei thermischen Solaranlagen hingegen wird auch bei diffusem Licht noch Wärme erzeugt.
Die meteorologischen Voraussetzungen können allerdings je nach Aufstellungsort unterschiedlich sein.
In unserer Region beträgt die globale Jahresstrahlungsenergie auf die horizontale Erdoberfläche, unter normalen Bedingungen, ca. 900 kWh/m² im Jahr. Daraus ergibt sich bei einem Modulwirkungsgrad von ~13% und Abzug der Systemverluste, sowie 30°-Modulneigung und Südausrichtung letztlich ein Ertrag von ca. 827 kWh / kWp(1) im Jahr.
(1) kWp = Kilowatt peak = normierte Modulspitzenleistung bei einer Bestrahlungsstärke von 1000 W/m²
Anlagenkonfiguration
Die PV-Module erzeugen Gleichspannung (DC) und werden in Reihe und parallel geschaltet, um höhere Spannungen und Ströme zu erreichen, welche dann in einem Wechselrichter in eine Netzspannung von 230V / 50Hz (AC) umgeformt werden.
Eine Photovoltaik-Anlage besteht im Wesentlichen aus dem PV-Generator (den Modulen), dem Wecheselrichter (siehe Download), sowie je einem zusätzlichen geeichten Zähler für die Stromerzeugung und die Stromeinspeisung. Bezugs- und Einspeisezähler können auch in einem Zweirichtungszähler zusammengefasst werden. Dabei sind in jedem Fall die TAB „Technische Anschlussbedingungen“ des Netzbetreibers zu beachten.
Technik, Eckdaten, Wirkungsgrade
Wirkungsgrade:
Die Modulwirkungsgrade betragen modulabhängig (Hersteller, Typ) ca. 12-14%.
Technik, Eckdaten:
Bei einer Modul-Leistung von 230Wp bei ~1,6m² Einzelmodulgröße ergeben
sich ~ 7m² Kollektorfläche / kWp(1). (modulabhängig).
Werte eines 230W-Moduls bei 800W/m² Bestrahlungsstärke:
Spannung Umpp ~ 27 V , Strom Impp ~ 6,14A
Kosten, Finanzierung
Gemäß Energie Agentur NRW ergeben sich folgende Kosten für eine
- ab ca. 2.500 € pro kWp bei einer 1 kWp Anlage inkl. Installation,
- ab ca. 2.000 € pro kWp bei einer 10 kWp Anlage inkl. Installation
Zusätzliche Kosten: Installationskosten für den Einspeisezähler (100 –
1.200 €), Mietkosten für den Einspeisezähler (15 – 40 €), Versicherung
(Gebäudeversicherung).
Diese Kosten können je nach Anlagenspezifikation, eingesetzten Modulen
und Materialien, sowie Montageaufwand variieren.
Der Nutzen der Anlage ergibt sich entweder indem der erzeugte Strom ins
Netz eingespeist wird, oder selbst verbraucht wird.
Hierzu werden derzeit noch folgende Einspeisevergütungen nach EEG (2)
gezahlt:
Vergütungen ab 01.04.2012:
0 - 10 kWp = 19,5 ct/kWh (netto) | Vergütung für 80% der erzeugten Strommenge |
11 – 1000 kWp = 16,5 ct/kWh (netto) | Vergütung für 90% der erzeugten Strommenge |
Monatliche Degression der Vergütungssätze von 1% gegenüber Vormonat ab 01.05.2012
Eine Eigenverbrauchsvergütung wird nicht mehr gezahlt.
Dauer der Vergütung: 20 Jahre + Installationsjahr (anteilmäßig). DieVergütung wird vom Stromnetzbetreiber gezahlt.
Mögliche Renditen sind umso höher, je höher der Eigenstromverbrauchund je geringer die Investitionskosten sind. Hierzu muss eine individuelle Betrachtung erfolgen.Eine genaue Anlagenauslegung ist von einem anerkannten Fachbetrieb vorzunehmen.
Die genannten Angaben sind beispielhaft und können je nach Anlagenkonfiguration von dem Beispiel abweichen.
(1) kWp = Kilowatt peak = normierte Modulspitzenleistung bei einer Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² (2) EEG = Erneuerbare-Energien-Gesetz
Nutzen
Bei der Bereitstellung von elektrischer Energie entstehen in der Regel hohe Umweltbelastungen. Es lohnt sich also ganz besonders Strom durch eine erneuerbare Energie, wie z.B. die Sonne, zu erzeugen und die elektrische Energie verbrauchernah und dezentral zu gewinnen. Photovoltaik-Anlagen erzeugen Energie tagsüber, also genau dann, wenn ein hoher Bedarf besteht.
Um in etwa die Strommenge zu produzieren, die dem Jahresverbrauch eines Bundesbürgers (Singlehaushalt) entspricht, sind ca. 17 m² Solarzellenfläche erforderlich.
CO2-Einsparung
Bei einer Modul-Leistung von 230Wp bei ~1,6m² Einzelmodulgröße ergeben sich ~ 7m² Kollektorfläche / kWp. (modulabhängig)
Bei ca. 17m² Modulfläche (für den Singlehaushalt), bedeutet das pro Jahr eine maximale CO2-Einsparung von 1.155 kg CO2 gegenüber Strombezug aus dem Netz.
Dadurch wird die Energie, welche in Kraftwerken erzeugt werden müsste durch eine regenerative Energie ersetzt und so der entsprechende CO2-Ausstoß reduziert.
(Strom-Mix Deutschland, 575 gCO2/kWh: Quelle Umweltbundesamt)