PHOTOVOLTAIK
Hier finden Sie alle relevanten Informationen rund um das Thema Photovoltaik!
Unter dem Begriff Photovoltaik versteht man die Umwandlung von Energie durch Sonnenlicht zu elektrischer Energie mittels Solarzellen. Um möglichst große Mengen an Solarstrom zu erzeugen, werden mehrere Solarzellen zu ganzen Solarmodulen verbunden. Der gewonnene Solarstrom kann entweder direkt vor Ort genutzt werden oder in das riesige Stromnetz eingespeist werden. Der durch die Photovoltaik erzeugte Gleichstrom muss dann noch über einen Wechselrichter in Wechselstrom transformiert werden, um ihn nutzen oder im Stromnetz einspeisen zu können.
Abhängig von der Strommenge, die man in das Netz einspeist, wird zwischen Überschusseinspeisung und Volleinspeisung unterschieden:
Bei der Überschusseinspeisung fließt nur jener Teil des durch Photovoltaik erzeugten Stroms ins Netz des Energieversorgers, der nicht im eigenen Haushalt verbraucht wird. Die eingespeiste Strommenge wird vom Stromabnehmer vergütet.
Bei der Volleinspeisung fließt der gesamte durch Photovoltaik erzeugte Strom ins öffentliche Netz. Die eingespeiste Strommenge wird auch hier vom Stromabnehmer vergütet.
BESTANDTEILE EINER PV-ANLAGE
Solarzelle: Die Solarzelle besteht meistens aus zwei Schichten Silizium und ist die kleinste Einheit einer Photovoltaikanlage. Sie wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie um. Zwischen den Schichten bildet sich eine Grenzschicht, welche freigesetzte Ladungen nur mittels Sonnenlichtes passieren lässt.
Solarmodule: Um möglichst große Mengen an Solarstrom zu erzeugen, werden mehrere Solarzellen zu ganzen Solarmodulen verbunden. Diese sind zwischen Glas- oder Kunststoffscheiben gebettet, um vor Witterungseinflüssen geschützt zu sein. Mehrere Solarmodule/PV-Module werden miteinander in Reihen- und Parallelschaltung verbunden.
Wechselrichter: Wechselrichter haben die Aufgabe, den durch die Solarmodule erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Gleichzeitig steuert er auch automatisch das ganze System, falls das öffentliche Netz ausfallen oder abgeschaltet werden sollte.
DIE VOR- UND NACHTEILE
Vorteile von PV-Anlagen
- Beschleunigung der Energiewende
- Unabhängigkeit von großen Stromerzeugern
- Langfristig profitabel
- Betrieb ist CO2 frei
- Langlebigkeit
- sehr geringer Wartungsaufwand
- Unabhängigkeit dank eigenem Strom
Nachteile von PV-Anlagen
- Nachlassende Leistung
- Hohe Sofortkosten
- Schwankende Energieausbeute
Beschleunigung der Energiewende
Durch den grünen Strom aus Photovoltaikanlagen trägt man zur Energiewende bei. Die Art der Stromerzeugung durch Solarzellen wirkt der Klimaerwärmung entgegen und senkt die CO2-Emissionen, dank eines CO2-freien Betriebs und somit wird auch der Verbrauch von fossilen Brennstoffen deutlich verringert.
Unabhängigkeit von großen Stromerzeugern
Durch einen selbst erzeugten Solarstrom wird jeder Mensch selbst zum Stromerzeuger. Wird mehr erzeugt als selbst verbraucht, fließt der Überschuss in das öffentliche Stromnetz und wird vom Stromabnehmer vergütet. Als eigener Stromerzeuger ist man unabhängig von Preisveränderungen der großen Stromerzeuger
Langfristig profitabel
Eine Photovoltaikanlage ist langfristig profitabel. Da die Anschaffung noch teuer ist, aber in naher Zukunft immer günstiger wird, ist die Nutzung erst nach längerer Zeit profitabel bemerkbar.
Langlebigkeit
Da sich so gut wie nichts bewegt bei einer Photovoltaikanlage ist der Verschleiß sehr gering. Darum sind Wartung und Instandhaltung während der 20- bis 25-jährigen, sogar oft 30-jährigen Lebensdauer überschaubar. Allerdings ist mit einem vorzeitigen Austausch des Wechselrichters, meist nach 10 bis 15 Jahren, zu rechnen.
Nachlassende Leistung
Die Solarmodule verlieren im Laufe der Jahre an Leistung. Meistens wird 90 Prozent Leistung auf 10 Jahre und 80 Prozent auf 20 Jahre garantiert. Diese Leistungsminderung wird jedoch in einer seriösen Kalkulation berücksichtigt und der Nachteil ist wesentlich kleiner als die Vorteile einer solchen Anlage.
Hohe Sofortkosten
Für eine eigene Stromproduktion durch Sonnenenergie muss man bei der Beschaffung hohe Kosten auf sich nehmen. Je nach Typ und Größe kostet eine Photovoltaikanlage beim Kauf zwischen 2.000€ und 25.000€. Es dauert durchschnittlich zwischen 10 und 15 Jahren, bis sich diese Investition durch die niedrigeren Strompreise und die Einspeisevergütung bezahlt macht.
Schwankende Energieausbeute
Klar ist, dass die Energieausbeute naturabhängig ist und von Tageszeit und Witterung bestimmt wird. Deshalb ist die als Durchschnitt angegebene jährliche Energieausbeute nicht unbedingt verlässlich. Im schlimmsten Fall kann der Betreiber einer Photovoltaikanlage bei unerwartet geringer Sonnenstrahlung, durch geringe Energieausbeute, sogar in finanzielle Schwierigkeiten geraten.
BETRIEBSARTEN EINES PV-SYSTEMS
In Österreich wird der mittels Photovoltaik erzeugte Strom durch zwei unterschiedliche Fördersysteme, die regional verschieden gestaltet sein können, gefördert. Man spricht hierbei über die:
- Investitionsförderung
- Tarifförderung
- Überschusseinspeisung der generierten Energie
- Volleinspeisung der generierten Energie
Bei der Investitionsförderung wird der Strom direkt durch die Verbraucher z.B. Haushaltsgeräte genutzt, wobei der Überschuss ins öffentliche Netz eingespeist wird. Der Eigenverbrauch sollte dabei möglichst hoch und optimiert sein.
INSELANLAGEN
Die nahezu überall einsetzbaren Photovoltaikanlagen variieren vom Wattbereich bis zum Megawattbereich und passen sich somit optimal an die Bedürfnisse der unterschiedlichen Benutzer an. Die eingestrahlte Energie wird von regionalen und saisonalen Schwankungen stark beeinflusst. Verbraucher benötigen allerdings auch dann Leistung, wenn der Solargenerator nur wenig oder überhaupt keine Energie (z.B. in der Nacht oder durch wetterbedingte Beeinflussungen) zur Verfügung stellen kann. Um diese Probleme zu umgehen, werden in Photovoltaiksystemen Energiespeicher eingesetzt. Wird eine PV-Anlage zusätzlich von einer anderen Stromquelle wie z.B. einem Windgenerator unterstützt, spricht man von einer Hybridanlage.
Ein Photovoltaikmodul kann nur sehr selten direkt an einen Verbraucher angeschlossen werden. Daher muss die Art und Höhe der Spannung an die anzuschließenden Verbraucher angepasst werden. Die einzusetzenden Komponenten können je nach Anwendungsfall stark differenzieren. Photovoltaik Inselanlagen haben die grundlegende Aufgabe dem Anlagennutzer auch dann Strom zu liefern, wenn kein öffentliches Stromnetz vorhanden ist (z.B. in Berghütten, Gartenlauben etc.). Grundsätzlich stehen diese Anlagen in folgenden Konfigurationen zur Verfügung: direkte Kopplung, direkte Kopplung mit Speicher (für DC- bzw. für AC Anwendungen mit Wechselrichter) und Hybridanlagen, die zusätzlich vom Netz oder von erneuerbaren Energiegeneratoren unterstützt werden. Durch ihre Flexibilität und die Vielseitigkeit der Einsatzgebiete liefern Photovoltaikanlagen einen wichtigen und nachhaltigen Betrag zum Umweltschutz.
Inselsysteme Übersicht
Im Allgemeinen bezeichnet man PV-Systeme, die zur Stromerzeugung dienen und nicht mit dem öffentlichen Stromversorgungsnetz verbunden sind als Inselsysteme. Diese werden immer dann eingesetzt, wenn die Versorgung durch ein Energieversorgungsnetz nicht möglich, erwünscht oder rentabel ist. Objekte oder Häuser für den effizienten Einsatz von Inselanlagen können u.a. sein: Ferienhäuser, Bergrestaurants, Skihütten, landwirtschaftliche oder alpwirtschaftliche Objekte.
Anwendungsbeispiele:
Kleine Dorfstromversorgungen, Bewässerungssysteme, Wetterbeobachtungsstationen, Verkehrsleitungen, Telekommunikation etc.
Zukunftsanalysen bestätigen, dass der Bedarf an erneuerbaren Energien, besonders an Photovoltaik- Insellösungen stetig steigt. Zum einen weil fossile Energieträger endlich sind, zum anderen punkten PV-Anlagen durch Ihre Vielseitigkeit und Flexibilität. Technische Weiterentwicklungen senken die Produktionskosten und somit auch die Kosten für die Konsumenten -das fördert zusätzlich diese Tendenz. Im mobilen Bereich der Kleinanwendungen werden immer mehr PV-Inselanlagen genutzt. Einsatzgebiete sind z.B. Taschenrechner, Taschenlampen, Radios, Uhren, Parkautomaten, Personenwaagen u.v.m. Inselanlagen werden als reine Gleichstromanlagen betrieben, wobei Kleinanlagen meist mit Spannungen von 12 oder 24 Volt ausgeführt sind. Falls größere Spannungen (z.B. 230 Volt-Wechselstrom) gefragt sind, wird zusätzlich ein Inselwechselrichter eingesetzt, der den Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt. Der Vorteil dabei ist, dass durchaus Standardgeräte verwendet werden können, jedoch müssen die Verbraucher präzise definiert werden, um den optimalen Wechselrichter auswählen zu können.
NETZGEFÜHRTE PV-SETS
Die Auswahl der richtigen Sets ist eines der wichtigsten Themen für die Errichtung einer Photovoltaikanlage.
Die folgende Set-Tabelle zeigt die einzelnen Komponenten in unterschiedlichen Konfigurationen, um eine
optimale Anlagengröße zu bestimmen. Sollte die gewünschte Anlagengröße nicht in den Set-Angeboten
enthalten sein, kann die Anlage individuell aus Einzelteilen zusammengesetzt und geliefert werden.
Achtung!
Das im Set beinhaltete Montagesystem erfüllt nur die Bedingungen der Schneelastzone 2 und ist als 2-reihige
Ausführung geplant (z.B. 12 Module = 2 Reihen je 6 Module). Sollte das Dach abweichende Rahmenbedingungen
ausweisen, muss die PV-Anlage auf die baulichen Eigenschaften des Daches abgestimmt werden.
Zusätzlich sind bei der Materialauswahl die unterschiedlichen Schnee- und Windlastzonen in Österreich zu
beachten. Für die richtige Auslegung des Montagesystems sind in dem Kapitel „Übersicht Österreich Schneelastzonen
und Windkräfte“ die zulässigen Stützweiten und Schneelastzonen zusammengefasst. Bei der
Planung des Montagesystems unterstützen und beraten wir Sie gerne:
WAHL DER RICHTIGEN PV-ANLAGE
Ausrichtung der PV-Anlage
Die Ausrichtung der Photovoltaikanlage wird durch den Azimutwinkel beschrieben. Dieser gibt an wie stark die Abweichung zur optimalen Südausrichtung (0° Azimutwinkel) ist. Eine Ausrichtung nach Osten hat dadurch einen Azimutwinkel von 90 Grad, eine Ausrichtung nach Westen hingegen den Azimutwinkel -90 Grad.
Wenn Ihr Haus keine Südausrichung hat ist dies kein Grund zur Sorge, denn eine Anlage die mit 45 Grad Abweichung zur Südausrichtung (Südwest, Südost) installiert wird, erzielt noch immer 95% des maximal möglichen Ertrags.
Auf Flachdächern kann eine Ausrichtung nach Ost-West sogar ideal sein, denn Ost-West-Anlagen können die Dachfläche besser ausnutzen. Auf einem Flachdach können Sie so mit einer Ost-West Ausrichtung bis zu 40% mehr Ertrag erwirtschaften, als wenn Sie die Module nach Süden ausrichten.
Die Wahl der Ausrichtung ist jedoch immer eine individuelle Angelegenheit und muss an die Vorgaben Vorort angepasst werden!
Neigung der PV-Module
Die Energieausbeute der PV-Anlage hängt von der Neigung der Module, dem Einfallswinkel der Sonne bzw. dem Sonnenstand ab.
Die Energieausbeute einer PV-Anlage ist am größten, wenn das Sonnenlicht im rechten Winkel (90°) auf die Solarzellen eintrifft. Jedoch ändert sich mit den Jahreszeiten der Stand der Sonne. Während die Sonne in Europa zu Mittag im Sommer 60-65° über dem Horizont steht, sind es im Winter lediglich 13-20°.
Die optimale Neigung feststehender Photovoltaikmodule liegt daher bei 28° – 30°. In der Regel sollte der Neigungswinkel der Solaranlage zwischen 20 – 60 Grad liegen. Ein geringerer Neigungswinkel wirkt sich in der Sommerzeit positiv aus. Ein höherer Neigungswinkel sorgt im Winter für bessere Erträge.
