Photovoltaik – Sonnige Zeiten

Bereits in den 50er Jahren wurde die Technik der Photovoltaik erfolgreich in der Raumfahrt eingesetzt. Heute findet man Photovoltaik-Anlagen dagegen meist auf Dächern.

Das Prinzip ist dabei einfach:

Sonnenenergie wird mittels Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt.

Wir bieten Ihnen einen Überblick über Technik, Investition und Rentabilität.

Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium, das in der Lage ist, Licht in elektrischen Strom zu wandeln. Bei den heute am meisten verbreiteten Zellen werden Rechtecke mit 10 bis 15 cm Kantenlänge hergestellt und in Solarmodulen zusammengefasst. Zwischen Schutzschichten dauerhaft versiegelt und durch einen Aluminiumrahmen eingefasst sind sie in der Lage, härtesten Klimabedingungen zu widerstehen. Mit geeigneten Tragkonstruktionen können die Module auf flachen oder geneigten Dächern, an Fassaden oder auf dem Boden in beinah beliebig großen Flächen installiert werden. Die heute üblichen Module liefern etwa 30 Volt, in Reihe geschaltet bis zu 600 V Gleichspannung. Um den Strom mit gängigen Elektrogeräten nutzen zu können, muss er über Wechselrichter auf 230 Volt Wechselstrom umgewandelt werden. So kann er entweder vor Ort verbraucht oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Die Leistung von Photovoltaik-Anlagen wird meist in kWp (Kilowatt peak) angegeben und dient zur Normierung der Anlagen. Der Wert wird unter Testbedingungen ermittelt.

Bei der Wahl eines geeigneten Aufstellungsortes für die Solarmodule ist auf eine günstige Ausrichtung zur Sonne zu achten, denn nur so werden die höchsten Stromerträge erzielt. Ferner ist es wichtig, dass die Zellen nicht beschattet werden, denn auch eine teilweise Beschattung führt zu erheblichen Leistungsverlusten. Um einen optimalen Stromertrag zu erhalten, sind die jeweiligen Wirkungsgrade der verschiedenen Produkte zu beachten. Hierbei gilt: je höher der Wirkungsgrad, desto höher der Stromertrag pro Quadratmeter der Aufstellfläche. Als Anhaltswert kann man pro 7 – 10 m² Installationsfläche mit einer Leistung von 1 kWp rechnen. Darüber hinaus ist der Degenerationsfaktor eine wichtige Größe. Er gibt an, in welchem Maße der Wirkungsgrad über die Betriebsdauer zurückgeht. Um die fehlerfreie Funktion der Anlage zu überwachen, wird von den Herstellern oftmals eine Online-Datenüberwachung, ein so genanntes Solar-Log, zur Verfügung gestellt. Die Daten können jederzeit im Internet abgerufen werden.

Soll eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach eines Gebäudes errichtet werden, muss die zusätzliche Last statisch berücksichtigt werden. Dabei sind nicht nur das Eigengewicht der Module von Bedeutung, sondern auch Wind- und Schneelasten sowie gegebenenfalls eine Aufständerung und die Befestigung. Daher ist es empfehlenswert, bei der Neuplanung eines Gebäudes die zusätzliche Last schon mit zu berücksichtigen. Bei Bestandsgebäuden sind umfangreiche statische Untersuchungen erforderlich. Aus bisherigen Erfahrungen lässt sich sagen, dass eine Installation auf Bestandsgebäuden oftmals ohne kostspielige Ertüchtigung des Tragwerkes nicht nachweisbar ist.

Ein Solarmodul produziert Strom sobald Licht darauf fällt. Daher besteht für Wartungspersonal oder die Feuerwehr bei Löscharbeiten grundsätzlich die Gefahr von Stromschlägen. Aus diesem Grund ist seit 2006 im Wechselrichter ein Lastschalter vorgeschrieben. Größere Sicherheit bieten Schaltungen, die jedes einzelne Modul kurzschließen können.

Aufgrund eines massiven Überangebotes und Importen aus Fernost sind die Preise für Photovoltaik-Anlagen in den letzten Jahren stark gefallen. Darauf hat die Bundesregierung mit deutlich reduzierten Einspeisevergütungen reagiert. Wurden im April 2004 für Anlagen mit 40 kWp noch 54,6 ct/kWh vergütet, waren es im Januar 2014 nur noch 12,9 ct/kWh. War vor einigen Jahren eine Photovoltaik-Anlage noch ein gutes Investment, lohnen sich heute die Anlagen eher, wenn der Strom vorwiegend selbst verbraucht wird.

Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit sollten nicht nur die Kosten für Anschaffung und Installation berücksichtigt werden. Bei Solarmodulen kann man mit einer Lebensdauer von 20 Jahren rechnen, der hoch belastete Wechselrichter sollte aber schon nach 10 Jahren ausgetauscht werden. Auch für Wartung und ggf. Reparaturen sowie eine Versicherung sollten Beträge einkalkuliert werden.

Dem gegenüber stehen die Erträge aus Förderungen wie der Einspeisevergütung nach dem EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) oder den reduzierten Stromkosten durch eigene Nutzung des selbst produzierten Stroms.

Da sich Kosten und Erträge dynamisch entwickeln und die Wirtschaftlichkeit einer Anlage wesentlich von der Größe und den Aufstellungsbedingungen abhängig ist, sollte man sich im Vorfeld individuell beraten lassen. Durch die stark gefallenen Kosten für die Solarmodule kann eine Photovoltaikanlage auch heute noch eine gute Investition sein – nicht nur für den eigenen Geldbeutel, sondern sicher auch für unsere Umwelt.