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Photovoltaik


Photovoltaik (PV) ist die Technik der direkten Umwandlung eingestrahlter Lichtenergie in elektrische Energie.

Sie beruht auf der Fähigkeit bestimmter fester Körper (Halbleiter), durch Lichtenergie erzeugte Ladungsträger unter bestimmten Bedingungen gerichtet freizusetzen bzw. räumlich zu trennen (photovoltaischer Effekt). Der Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 entdeckten Photoeffekt. Umgangssprachlich wird mit Photovoltaik die Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht bezeichnet.

PV-Anlage - Bornemann, BS
Photovoltaikanlage Reifen Bornemann in Braunschweig

PV-Anlage - Bornemann, BS
Errichtet durch enerpool im Jahr 2005 / Größe: 24 kWp

Die häufigste Anwendung finden photovoltaische Anlagen in Deutschland zur Zeit als dachgebundene Anlagen auf Privatwohnungen zur Erzeugung des Eigenbedarfs an elektrischer Energie bzw. seit Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes zur kompletten Netzeinspeisung.

Energieertrag einer PV-Anlage

Die jährliche solare Einstrahlung in unseren Breiten beträgt circa 1.050 kWh pro m². Die Größe einer PV-Anlage wird in kWp (p=peak) angegeben. Eine PV-Anlage mit einer Leistung von 1 kWp benötigt je nach Art der Solarzellen eine Fläche von etwa 7-10m² und erzeugt in unseren Breiten zwischen 600 und 1.000 kWh/Jahr. Mit dieser PV-Anlage entlasten Sie die Umwelt um circa 500 kg CO2 / Jahr.

In Deutschland beträgt die Einstrahlung über alle Tages- und Jahreszeiten hinweg ca. 1000 kWh/m² pro Jahr. Die Einstrahlung im Sommer beträgt etwa das fünffache der Einstrahlung im Winter. Die durchschnittlichen Sonnenstunden pro Jahr (Stunden direkter Sonnenstrahlung mit mindestens 0,2 kW/m²) betragen in Deutschland etwa 1.300-1.900 h. Die unteren Werte sind zumeist in Mitteldeutschland (Nordrhein-Westfalen, Nordhessen, Südthüringen, Südsachsen) zu erwarten, hohe Werte in Norddeutschland und die höchsten Werte in Süddeutschland.

Von der eingestrahlten Sonnenenergie erreicht ein Anteil direkter Strahlung sowie ein Anteil reflektierter (diffuser) Strahlung die Erdoberfläche. Diese Summe wird als Globalstrahlung bezeichnet und macht ca. 50 % der eingestrahlten Energie aus. Die Differenz besteht aus Reflexion an Wolken, Luft und Oberflächen (ca. 30 %) sowie Absorption von Wolken, Staub, Ozon etc. (ca. 20 %). Der Anteil der diffusen Strahlung an der Globalstrahlung beträgt in Deutschland ca. 60-70 %. Sie ist zwar energieärmer, kann jedoch von photovoltaischen Systemen ebenfalls genutzt werden.

Der Ertrag einer PV-Anlage wird von folgenden Faktoren beeinflusst:

  • Von der Anlagentechnik
  • Den geographischen (Nord- bzw. Süddeutschland) und örtlichen Gegebenheiten (z.B. Anlagenverschattung)
  • Der Dachausrichtung und Dachneigung

Optimal für den Ertrag ist eine nach Süden gerichtete schattenfreie Dachfläche mit einem Neigungswinkel von 20-40°. Wenn der erzeugte Strom nicht selbst verbraucht wird, sondern komplett in das Netz des örtlichen Energieversorgungsunternehmen (EVU) eingespeist wird, spricht man auch von einer netzgekoppelten Anlage.

Einspeisevergütung

Das EVU regelt die Vergütung des solarerzeugten Stroms nach den Vorgaben des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG), Vorschaltgesetz. Bei Anlagen, die bis zum 31.12.2003 in Betrieb genommen wurden, beträgt die Einspeisevergütung 45,7 ct/kWh (netto) über einen Zeitraum von mind. 20 Jahren.

Seit dem 01.01.2004 gelten erhöhte Einspeisevergütungen, bei denen der Standort und die Anlagengröße berücksichtigt werden. Prinzipiell gilt ab dem 01.01.2008 eine Grundvergütung von 35,49 ct/kWh für die gesamte eingespeiste Strommenge. Für Aufdach-Anlagen bis zu einer Leistung von 30 kW gibt es zusätzlich 11,26 ct/kWh
(46,75 ct/kWh). Diese Regelung gilt für mind. 20 Jahre nach Inbetriebnahme.
Ab einer Leistungsstärke der Anlage von mehr als 30 kW bis 100 kW gilt ein Zuschlag von 8,99 ct/kWh (44,48 ct/kWh) für den Teil der Anlage, der über 30 kW liegt. Bei Anlagen über
100 kW gibt es einen Zuschlag von 43,99 ct/kWh für den Bereich der Anlage, der über diesen 100 kW liegt.

Beispiele für die Vergütung 2008
 
60 kW-Anlage 46,75 ct/kWh Einspeisevergütung für die erste Hälfte der Stromlieferung (bis 30 kW)
44,48 ct/kWh Einspeisevergütung für die zweite Hälfte der Stromlieferung (ab 30 kW)
Ergibt eine Einspeisevergütung von 45,615 ct/kWh
 
100 kW-Anlage 30 kW werden mit 46,75 ct/kWh vergütet (bis 30 kW)
70 kW werden mit 44,48 ct/kWh vergütet (ab 30 kW)
Ergibt eine Einspeisevergütung von 45,16 ct/kWh


Übersicht über die Stromeinspeise-Vergütungen, nach EEG-Vorschaltgesetz für PV-Anlagen 2004-2008:

Photovoltaik (Neuanlagen) (§ 11 EEG)
Inbetriebnahme
bis einschl. 30 kW
ab 30 kW
ab 100 kW
Freiflächen und sonst. Anlagen (ohne Leistungsbeschränkung)
in ct/kWh
2004
57,40
54,60
54,00
45,70
2005
54,53
51,87
51,30
43,42
2006
51,80
49,28
48,74
40,60
2007

49,21

46,82
46,30
37,96
2008
46,75
44,48
43,99
35,49
Bonus für Fassadenanlagen: +5 ct/kWh


PV-Anlagen werden von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) mit zinsgünstigen Krediten gefördert.

 

Referenzen: PV-Anlage - Bornemann Fahrzeugtechnik, Braunschweig

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