Fragen und Antworten zum Thema Photovoltaik
Hier beantworten wir Ihre Fragen zur Photovoltaik:
- Wie funktioniert eine Solarstromanlage?
- Was ist Photovoltaik?
- Warum Photovoltaik?
- Wie funktioniert ein Solarmodul?
- Was ist der Wirkungsgrad eines Solarmoduls?
- Wie ist der Stand der Technik?
- Wohin geht die Entwicklung?
- Wie lange hält eine Photovoltaikanlage?
- Soll ich noch abwarten?
- Ist mein Dach geeignet?
- Wird mein Dach undicht?
- Kann ich die Photovoltaikanlage anstatt Dachpfannen einsetzen?
- Wie arbeitet ein Wechselrichter?
- Wie wird eine Photovoltaikanlage angeschlossen?
- Kann ich mich selbst versorgen, wenn der Strom ausfällt?
- Welche Größe sollte eine Photovoltaikanlage haben?
- Wie viel Energie erzeugt eine Photovoltaikanlage?
- Kann ich selber installieren?
- Was kostet eine Photovoltaikanlage und die Montage?
- Benötige ich eine Baugenehmigung?
- Wie hoch ist der jährliche Gewinn?
- Wie hoch sind die jährlichen Kosten?
- Wann macht sich eine Photovoltaikanlage bezahlt?
1. Wie funktioniert eine Solarstromanlage?
Die Elektrik der Solarstromanlage ist vom Hausnetz komplett getrennt. Der Strom vom Solargenerator
(auf dem Dach) wird vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Über eine eigene Leitung wird
der Strom in den Keller geführt und dort über einen eigenen Zähler in das öffentliche Stromnetz geleitet.
Sehr gute Animationen zur Photovoltaik finden sie hier (link zu SMA)
2. Was ist Photovoltaik?
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 quasie nur als Transportmedium.
Sobald die Solarzelle der Sonne ausgesetzt wird, leitet das Silizium und die unterschiedlichen
Elektronenladungen können nun fließen. Es entsteht ein Elektronenstrom der in den Wechselrichter
fließt und in das Stromnetz eingespeist wird. Dieser Vorgang ist dauerhaft, das heißt die Elektronen fließen
in einem nie endenden Kreislauf. Eine Solarzelle verliert also nicht an Substanz bzw. an Leistung.
3. Warum Photovoltaik?
Photovoltaik ist unumstritten die Technik des 21. Jahrhunderts zur weltweiten Stromgewinnung.
Nur kommt die Technik nicht so richtig in Gang. Ein 100 Watt Photovoltaikmodul kostet heute
noch ca. 300 €. Es könnte heute ebenso 50 € kosten, wenn die Technik weiter vorangeschritten wäre.
Der Schmelzprozes für Solarzellen ist sehr aufwendig und es wird 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 werden.
Die technischen Voraussetzungen für "billige" Solarmodule sind längst gegeben.
Eine Solarzelle kostet heute noch 5 € , kann aber heute schon bei einer Massenfertigung für
0,50 € hergestellt werden.
Photovoltaik muß jetzt schnell marktreif werden, die Technik ist ausgrereift.
Der Markt (insbesondere in den Schwellenländern) verlangt nach dezentralen Energieeinheiten.
Heute ist immer noch über die Häfte der Weltbevölkerung ohne Stromanschluß.
Photovoltaik ist die einzige Lösung für eine "gerechte, umweltfreundliche und
friedliche Energiegewinnung".
4. Wie funktioniert ein Solarmodul?
In einem Solarmodul werden die Solarzellen (typisch 36 Stk) 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.
5. Was ist der Wirkungsgrad eines Solarmoduls?
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der Strahlungsenergie der Sonne zur erzeugten Energie
eines Solarmoduls. Die Sonne strahlt bei optimalen Verhältnissen: 1000 Watt Strahlungsenergie
auf einen qm. Ein qm Modulfläche setzt hiervon ca. 135 Watt in elektrische Energie um.
Über 50% gehen schon durch Reflektion verloren, dazu komen die Leiterbahnen, die Wärmeverluste etc..
Berechnung des Wirkungsgrades eines Photovoltaikmoduls:
Leistung des Solarmoduls pro qm / 1000 Watt Strahlungsenergie der Sonne pro qm
Beispiel: Fläche KC-130 -GHT2 (130 Watt) = 1,425m * 0,652m = 0,929qm
Die Leistung des Moduls entspricht pro qm: (130 Watt / 0,929 qm) = 140 Watt
Geteilt durch 1000 Watt pro qm ist der Wirkungsgrad: 14 %
Bitte beachten Sie: Der Zellenwirkungsgrad ist immer höher als der Modulwirkungsgrad.
In einem Solarmodul liegen die Zellen auf Abstand , je nach Zellentyp und Abstand
der Zellen ist der Modulwirkungsgrad unterschiedlich.
Entscheident ist immer der Modulwirkungsgrad , Sie wollen ja keine Solarzelle kaufen.
6. Wie ist der Stand der Technik?
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. 14 - 18 % und können nur mit hohem Aufwand
verbessert werden, was wiederum die ohnehin hohen Kosten nochweiter in die Höhe treibt.
Inzwischen sind zwischen mono- und popykristallinen Modulen keine Unterschiede im Ertrag mehr
festzustellen.Monokristalline Zellen werden in einer Zellstruktur gezogen, polykristalline Module werden
in einem Block gegossen. Bei polykristallinen Modulen stören Zellränder den Elektronenfluß, was aber
heute durch spezielle Techniken der Oberflächenbehandlung (Diffundierung mit Wasserstoffatomen)
kaum noch eine Rolle spielt.
Von Dünnschichtmodulen verspricht man sich zukünftig den Durchbruch bei den Kosten.
Es gibt viele unterschiedliche Dünnschichtmodularten. Die bekanntesten sind amorphe Siliziumzellen,
es kommen aber Gallium-Arsenid (GaAs), Cadmium-Tellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-(Gallium)-Schwefel-
Selen-Verbindungen zum Einsatz. Aktuell haben Dünnschichtmodule einen geringeren Wirkungsgrad von
ca. 8-10%. Da es sich um junge Entwicklungen handelt, ist das Langzeitverhalten dieser Module ungewiss.
Bei fremdfinanzierten Photovoltaikanlagen raten wir zur Vorsicht.
7. Wohin geht die Entwicklung?
Der Trend geht aktuell zur Herstellung von polykristallinen Modulen in hohen Stückzahlen.
Der Engpass bei Rohsilizium wird sich in 2010 entspannen. Der große Sprung zu
"billigen Solarmodulen" ist in den nächsten 5 Jahren machbar. Viele Hersteller bauen
derzeit kristalline Modulfertigungen mit über 1.000.000.000 Watt Jahresproduktion.
8. Wie lange hält eine Photovoltaikanlage?
Die Lebenserwartung einer Photovoltaikanlage ist länger als 30 Jahre.
Die Solarzellen arbeiten unbegrenzt.
Die Solarmodule können altern und undicht werden.
Die Zellen sind in Kunstharz zwischen Sicherheitsglas und absolut resistenter Folie versiegelt.
Die Modulhersteller geben eine Leistungsgarantie auf die Module von 20 Jahren.
Die Leistungsgarantie bürgt für eine Mindestleistung von zumindest 80 % der Mindestleistung im Datenblatt
9. Soll ich noch abwarten?
Nein, die Technik ist ausgereift und unwesentlich zu verbessern.
Die Einspeisevergütung für Solarstrom ist in 2009 mit 43,01 Cent/kWh wirtschaftlich interessant.
Bitte sehen Sie hier unsere Rentabilitätsberechnung.
10. Ist mein Dach geeignet?
Die Ausrichtung sollte von Süd-Ost bis Süd-West sein.
Die Neigung zwischen 25 und 50 Grad.
Das Dach darf nicht verschattet werden !
Beobachten Sie bitte, 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.
11. Wird mein Dach undicht?
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.
Unser Flachdachsystem Cirrus benötigt kaum zusätzlichen Ballast. Die Dachlast beträgt ca. 20 kg pro qm. Damit sind alle Flachdächer für Photovoltaik geeignet !
12. Kann ich die Photovoltaikanlage anstatt Dachpfannen einsetzen?
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 der Solarzelle 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 .
13. Wie arbeitet ein Wechselrichter?
Wechselrichter arbeiten automatisch und speisen immer die maximale Leistung in das Netz ein.
Hier wird automatisch der Punkt der maximalen Leistung ermittelt (MPP).
Die Sinuswelle (~) = Wechselspannung (230 Volt) unseres Stromnetzes wird vom Wechselrichter mehrere
tausend mal pro Sekunde gemessen und die Gleichspannung entsprechend in das Stromnetz eingespeist.
Wechselrichter müssen nicht gewartet werden und arbeiten auf Transistorbasis (IGBT).
Die Lebenserwartung ist wie bei jedem elektronischen Gerät (z.B: Fernseher).
Wechselrichter müssen nicht gewartet oder überprüft werden. Die Garantie ist bis zu 7 Jahre
Defekte Geräte werden nach der Garantie im Austausch gewechselt ( Preis: 500 €).
14. Wie wird eine Photovoltaikanlage angeschlossen?
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 Stromnetz gelegt werden.
Hier genügt je nach Leitungslänge ein Wechselstromkabel (NYM 5 * 2,5qmm).
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.
15. Kann ich mich selbst versorgen, wenn das "Stromnetz" ausfällt?
Nein - die Wechselrichter schalten ab.
Hier müsten Sie einen teuren "Netzsschalter" installieren, der sofort das Stromnetz abschaltet.
Dann wären Sie vom Stomnetz getrennt.
Hier müssten Sie dann einen Wechselrichter kaufen, der auf "Inselbetrieb" umschaltet.
Dazu benötigen Sie jede Menge Autobatterien um einige Stunden "unabhängig" zu sein.
Das ist auch nicht Sinn der Sache. Photovoltaik ist hierfür erst langfristig geeignet.
Es geht in erster Linie darum, Photovoltaik zu verbreiten und wirtschaftlich zu machen.
16. Welche Größe sollte eine Photovoltaikanlage haben?
Wir raten zu einer Mindestgröße von ca. 2000 Watt = 15 qm
Das Preis/Leistungsverhältnis ist ab dieser Leistungsgröße gut.
Eine optimale 1000 Watt Photovoltaikanlage erzeugt im Jahr zwischen 950-1100 kWh im Jahr.
Ein 4 Personen Haushalt verbraucht im Jahr ca. 3500 kWh.
Eine 3000 Watt Photovoltaikanlage erzeugt den Jahresverbrauch eines 4 Personen Haushaltes.
17. Wie viel Energie erzeugt eine Photovoltaikanlage?
Eine 2 KW (2000 Watt)- Photovoltaikanlage erzeugt in Deutschland: 1800-2200 kWh.
Erzeugung einer 1000 Watt Photovoltaikanlage in Gütersloh in 1997 (gesamt 914 kWh)
(Aktuelle Werte auf unserer Internetseite: Ertragszahlen)
Januar | 28 kWh |
Februar | 42 kWh |
März | 63 kWh |
April | 95 kWh |
Mai | 117 kWh |
Juni | 131 kWh |
Juli | 107 kWh |
August | 118 kWh |
September | 97 kWh |
Oktober | 64 kWh |
November | 37 kWh |
Dezember | 15 kWh |
18. Kann ich selber installieren?
Die Installation einer Photovoltaikanlage ist relativ einfach aber nur etwas für Fachleute.
Das Gestell und die Module sind an einem Tag montiert.
Die elektrische Verbindung ist mit Steckverbindern kindereinfach und sicher.
Nur noch den Wechselrichter an die Wand schrauben und fertig.
Der Elektriker muß noch den Anschluß zum Hausnetz herstellen.
Ihr Energieversorger baut einen Einspeisezähler ein.
Die Photovoltaikanlage ist betriebsbereit.
Sie können Ihren Elektriker ansprechen ob er nicht die komplette Anlage montiert!
Wir liefern das komplette Know -How.
19. Was kostet eine betriebsbereit montierte Photovoltaikanlage?
Die Kosten für eine Photovoltaik Komplettsystem liegen je nach Größe und Montageart bei ca. 2800 € pro KW (1000 Watt).
20. Benötige ich eine Baugenehmigung?
Nein, Photovoltaikanlagen benötigen keine Baugenehmigung, solange sie am
Gebäude montiert sind. Bei Flächdächern ist in einigen Bundesländern eine
Baugenehmigung erforderlich. Bitte erkundigen sie sich beim Bauamt.
21. Wie hoch ist der jährliche Gewinn?
Sie erhalten mit der Einspeisevergütung für den eingespeisten Strom mehr Geld, als Sie selber für bezogenen Strom zahlen müssen. Dies ist im EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) festgelegt. Je nach dem Jahr, in welchem Sie Ihre Anlage installieren, bekommen Sie eine entsprechende Vergütung, welche für 20 Jahre festgelegt ist. Die Einspeisevergütung richtet sich gemäß dem EEG nach dem Anlagentyp sowie dem Jahr der Inbetriebnahme und ist degressiv, also abnehmend, geregelt.
Anlagentyp | 2009 | 2010 | 2011 |
Freiflächenanlage | 31,94 Cent | 28,75 Cent | 26,16 Cent |
Dachanlage bis 30 kW | 43,01 | 39,75 | 36,01 |
Dachanlage ab 30 kW | 40,91 | 37,64 | 34,25 |
Dachanlage ab 100 kW | 39,58 | 35,62 | 32,42 |
Dachanl. ab 1000 kW | 33,00 | 29,70 | 27,03 |
Wichtig: Die Einspeisevergütung des Inbetriebnahmejahres bleibt für 20 Jahre gleich für Sie!
Wie wird die Vergütung beantragt?
Der Antrag wird bei Ihrem Energieversorger bzw. Stromlieferanten gestellt. Der Anschluss der PV-Anlage an das öffentliche Stromnetz wird dem Netzbetreiber lediglich gemeldet. Ein schriftlicher Vertrag ist nicht erforderlich. Ansprechpartner ist also Ihr Energieversorger und natürlich Ihr Fachhandwerker, der Ihnen bei den Formalitäten gerne mit Rat und Tat zur Seite steht.
Auszahlung
Gesetzliche Vorschriften zum Zeitpunkt der Auszahlung gibt es nicht. Jährliche Zahlungen bringen jedoch Zinsnachteile. Die Vergütung sollte also monatlich oder zumindest quartalsweise gezahlt werden.
In 2009 werden 20 Jahre 43,01 Cent /kWh. vergütet (bis 30 KW) plus Installationsjahr (21. Jahr)
Vergütet wird die gesamte erzeugte Energie der Photovoltaikanlage
Eine 1000 Watt erzeugt: 900 kWh. (Durchschnitt in Norddeutschland) , 1000 kWh. (Durchschnitt in Süddeutschland) Bei 42,48 Cent / kWh wird somit 382 € - 425 € pro kW von Ihrem Energieversorger vergütet.
22. Wie hoch sind die jährlichen Kosten?
Die Kosten einer Photovoltaikanlage bestehen aus:
- der Zählermiete: Ihr Energieversorger kann evtl.eine Zählermiete berechnen
- der Versicherung: eine Allgefahren- Versicherung kostet ca. 80 € pro Jahr (5000 Watt)
- der Wartung: eine generelle Wartung ist nicht notwendig.
Eine Rücklage von 150€ pro Jahr sollte berücksichtigt werden.
23. Wann macht sich eine Photovoltaikanlage bezahlt?
Rentabilitätsberechnung für eine 5760 Watt Photovoltaikanlage
