Fragen und Antworten rund um die Photovoltaik

1. Was ist Photovoltaik ?
2. Wie funktioniert eine Solarzelle?
3. Wie funktioniert ein Solarmodul ?
4. Was ist der Wirkungsgrad ?
5. Wie ist der Stand der Technik ?
6. Wie lange hält eine Photovoltaikanlage ?
7. Soll ich noch abwarten ?
8. Was wird benötigt?
9. Was für eine Leitung benötigt man für die Verkabelung?
10. Ist mein Dach geeignet ?
11. Wird mein Dach undicht ?
12. Kann ich die Photovoltaikanlage anstatt Dachpfannen einsetzen ?
13. Was ist eine DC Freischaltstelle?
14. Wie arbeitet ein Wechselrichter ?
15. Wie wird eine eine Photovoltaikanlage angeschlossen ?
16. Welche Größe sollte eine Photovoltaikanlage haben ?
17. Was erzeugt eine Photovoltaikanlage ?
18. Kann ich selber installieren ?
19. Was kostet die Montage ?
20. Benötige ich eine Baugenehmigung ?
21. Wie hoch ist der jährliche Gewinn ?
22. Wie hoch sind die jährlichen Kosten ?
23. Warum Photovoltaik ?


1. 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.

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2. Wie funktioniert eine Solarzelle?

Halbleiter (z.B. Silizium)
Elektrisches Feld durch Zugabe von Fremdatomen, n- bzw. p-leitend
Sonnenlicht erzeugt Ladungsträger (+ und -)
Ladungsträger werden im elektrischen Feld getrennt el. Strom
Höhe des erzeugten Stroms abhängig von Beleuchtungsstärke (Sonneneinstrahlung)

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3. Wie funktioniert ein Solarmodul ?

Silizium-Solarzelle liefert Spannung von 0,5 V
Module bestehen aus Vielzahl von Solarzellen
Solarzellen liegen hinter Glasscheibe in Kunststofflaminat
Kunststofflaminat muss hoch-transparent, temperaturunempfind-lich, flexibel, UV-fest und langzeitstabil sein (Ursache für Wirkungsgradverlust über der Zeit)
Standardmodule haben Aluminiumrahmen
By-Pass Dioden damit bei Beschattung des Moduls trotzdem Strom durch das Modul fließen kann

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4. Was ist der Wirkungsgrad ?

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der Strahlungsenergie der Sonne zur erzeugten Energie der Solarzelle bzw. eines Solarmoduls.Von 100 Watt Strahlungsenergie bleiben bei einer Solarzelle nur 15 Watt übrig.

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5. Wie ist der Stand der Technik ?

Heute vorwiegend Silizium-Solarzellen
monokristallin:
aufwendigere Herstellung
Wirkungsgrad 15-18 %
polykristallin:
kostengünstigere Herstellung
Wirkungsgrad 12-17 %
amorph (Dünnschichttechnik):
kostengünstigste Herstellung
Wirkungsgrad 5-8 %, der mit der Zeit noch abnimmt
v.a. in Kleingeräten wie Uhren usw.
Weitere Solarzellentypen mit größeren Wirkungsgraden noch im Laborstadium

Inzwischen sind zwischen mono- und popykristallinen Modulen kaum noch Unterschiede in Ertrag. 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 (Diffundierung mit Wasserstoffatomen) kaum noch eine Rolle spielt.

Von Dünnschichtmodulen verspricht man sich zukünftig den Durchbruch bei den Kosten. Bei diesem Modultyp wird wird das Silizium quasi: " nur noch auf ein Trägermaterial gesprüht". Die Vorteile liegen auf der Hand: automatische Produktion im Druckverfahren.

Aktuell haben Dünnschichtmodule einen geringeren Wirkungsgrad von ca. 8% zudem altern die Module d.h. der Wirkungsgrad wird auf die Jahre geringer.
Hier ist noch einige Entwicklungsarbeit notwendig !

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6. Wie lange hält eine Photovoltaikanlage ?

Die Lebenserwartung einer Photovoltaikanlage ist länger als 30 Jahre.
Die Solarzellen arbeiten unbergrenzt.
Die Modulhersteller geben eine Leistungsgarantie auf die Module von 25 Jahren.
Die Leistungsgarantie bürgt für eine Mindestleistung von zumindest 80 % der Mindestleistung im Datenblatt.

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7. Soll ich noch abwarten ?

Nein, die Technik ist ausgereift und unwesentlich zu verbessern.
Die Vergütung ist hoch und wird jährlich um 5 % sinken.
Sie bezahlen auch in der Zukunft den gleichen Anteil für eine Photovoltaikanlage.
Die Einspeisevergütung ist mit 0,574 €/kWh in der Wirtschaftlichkeit.
Also besteht kein Grund weiter zu warten !

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8. Was wird benötigt?

1. Photovoltaikmodule auf Tragegestell montiert
2. Gleichstomverkabelung zur Gleichstromverteilung
3. Gleichstomverteilung entfällt bei Stringwechselrichter wie z.B.:SolarMax
4. Gleichstromverkabelung direkt zum Wechselrichter oder über DC Freischaltstelle
5. Wechselrichter
6. Wechselstromkabelzum Zählerschrank
7. Einspeisezähler

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9. Was für eine Leitung benötigt man für die Verkabelung?

Module mit Stecksystemen erleichtern Montage
Kabel müssen witterungs- und UV-beständig sein
Schwarze Kabelbinder viel UV-beständiger als weiße

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10. Ist mein Dach geeignet ?

Die Ausrichtung sollte von Ost bis West sein.
Die Neigung zwischen 10 und 60 Grad.
Es sollte nicht wesentlich 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.
Wandert trotzdem ein Schatten über das Dach liegen die Einbußen bei 10%-20%.

Bei einem Flachdach spielt nur die Verschattung eine Rolle.
Hier werden die Module auf Wannen oder einem Gestell, Ausrichtung Süd und Neigung 25 - 30 Grad montiert.

Bei einer Fassade (senkrechte Montage) liegt der Ertrag ca. 30% niedriger.

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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. Die Gestelle werden mit Ballast (Betonplatten) gegen Windlasten geschützt.

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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 Übergange zwischen den Modulen und zur Pfanne müssen dauerhaft sein. Die Module werden mit Aluleisten 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 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.

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13. Was ist eine DC Freischaltstelle?

DC-Freischaltstelle vor dem Wechselrichter zum Abschallten des Gleichstroms bei Arbeiten am Wechselrichter
Hierfür gibt es folgende Möglichkeiten:
         - Gleichstromschalter
         - Trennklemmen
         - Multi-Kontaktstecker beim Wechselrichteranschluss

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14. Wie arbeitet ein Wechselrichter ?

Module auf dem Dach erzeugen Gleichstrom
Der Gleichstrom wird im Wechselrichter in Wechselstrom 50Hz/230V umgewandelt.
Wechselrichterbauarten
         - mit Trafo
         - trafolos
         Trend eindeutig zu trafolosen Geräten (leichter, leiser)
Wechselrichter werden im Betrieb sehr warm
         -> kühler Einbauort (z.B. Keller)
Wechselrichter erzeugen im Betrieb Geräusch
Wechselrichter muss bei Stromausfall abschalten (kein „Notstrom-Betrieb“ möglich)
Ausstattungsunterschiede:
         - eingebautes Display
         - eingebaute PC-Schnittstelle
Datenlogger in der Regel aufpreispflichtig
Unterschiede in der Garantiezeit (bis zu 5 Jahren, gegen Aufpreis bis zu 10 Jahren)
Wichtig ist guter Wirkungsgrad und breiter MPP-Bereich (max. power point)

 

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15. Wie wird eine eine Photovoltaikanlage angeschlossen ?

Die Photovoltaikmodule werden alle in Serie an den Wechselrichter angeschlossen.
Hier wird das Pluskabel und das Minuskabel in den Wechselrichter gesteckt.
Es muß jetzt noch das Kabel zum Hausnetz gelegt werden. Die Leitung wird zur Verteilung gelegt und dort angeschlossen.
Ein Lasttrenner und eventuell ein Fehlerstromschutzschalter werden in die Verteilung eingebaut.
Damit ist die Photovoltaikanlage fertig installiert !
Zur Abrechnung wird ein zweiter Zähler eingebaut, der nur die erzeugte Arbeit (kWh) der Photovoltaikanlage zählt. Jetzt kann der Solarstrom fließen !

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16. Welche Größe sollte eine Photovoltaikanlage haben ?

Eine Photovoltaikanlage muß mindestens 1000 Watt installierte Modulleistung aufweisen, um gefördert zu werden. Nach oben sind keine Grenzen gesetzt. Wir raten zu einer Mindestgröße von ca. 2000 Watt.
Das Preis/Leistungsverhältnis ist ab dieser Leistungsgröße gut.
Eine 1000 Watt Photovoltaikanlage erzeugt im Jahr zwischen 850-1000 kWh im Jahr. Ein 4 Personen Haushalt verbraucht im Jahr ca. 3500 - 4000 kWh.
Eine 4000 Watt Photovoltaikanlage erzeugt ca. den Jahresverbrauch eines 4 Personen Haushaltes.
Die Photovoltaikanlage muß immer netzgekoppelt sein ! (keine Inselanlage, auch nicht umschaltbar) !

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17.Was erzeugt eine Photovoltaikanlage ?

Eine 2 KW (2000 Watt)- Photovoltaikanlage erzeugt in Deutschland im Durchschnitt 1700 -2000 kWh.

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18. Kann ich selber installieren ?

Die Installation einer Photovoltaikanlage ist relativ einfach.
Die einzige "Hürde" ist die Arbeit auf dem Dach. Hier sollte man sich sicher fühlen !
Das Gestell und die Module sind an 2 Tagen 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.

Die Photovoltaikanlage ist betriebsbereit.

Achtung: Die Zähleranlage muß den aktuellen technischen Anschlußbedingungen (TAB) des
Energieversorgers entsprechen und einen freien Zählerplatz aufweisen.

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19. Was kostet die Montage ?

Die schlüsselfertige Montage kostet bei einer 2000 Watt Anlage ca. 1.100 €.
Die schlüsselfertige Montage kostet bei einer 5000 Watt Anlage ca. 1.600 €.

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20. Benötige ich eine Baugenehmigung ?

Nein, Photovoltaikanlagen benötigen keine Baugenehmigung, solange sie am Gebäude montiert sind. Das gilt auch für Flachdächer !

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21. Wie hoch ist der jährliche Gewinn ?

Eine 1000 Watt Anlage erzeugt ca. 850 - 1000 kWh.
Bei 0,574 €/kWh wird somit 487 - 574 € von Ihrem Energieversorger vergütet

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22. Wie hoch sind die jährlichen Kosten ?

Die Kosten einer Photovoltaikanlage bestehen aus:

der Zählermiete: Ihr Energieversorger kann evtl.eine Zählermiete berechnen. Wir raten zum Kauf eines geeichten Zählers, dann fallen für die nächsten 16 Jahre keine Zählerkosten an
der Versicherung: eine Allgefahren- Versicherung kostet ca. 25 €/ kW pro Jahr. Im Privatbereich ist die Einbindung in die Gebäudeversicherung am preisgünstigsten ( ca. 5 € pro Kwp )
der Wartung: eine generelle Wartung ist nicht notwendig. Eine Rücklage von 50 € pro Jahr sollte berücksichtigt werden.

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23. Warum Photovoltaik ?

Die Sonne liefert rund 5000 mal mehr Energie als die gesamte Weltbevölkerung im Jahr verbraucht, Solarstrom ist die wertvollste elektrische Energieform, die uns heute zur Verfügung steht.
Die dezentrale Energieumwandlung erfolgt zum Nulltarif, regenerativ, geräuschlos, emissionsfrei und ohne zukünftige Altlasten Die Anlage hat bereits nach 3-6 Jahren so viel Strom erzeugt, wie sie für Ihre eigene Herstellung benötigt hat


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