Häufig gestellte Fragen zum Thema Photovoltaik  

Was bedeutet Photovoltaik (PV)?

„Photovoltaik“ wurde gebildet aus den Begriffen „Photo“ - griechisches Wort für Licht - und „Voltaik“. Alessandro Volta war ein Pioneer der Elektrotechnik. „Volt“ ist die Maßeinheit für die elektrische Spannung. Die Sonnenstrahlen erzeugen in Photovoltaikanlagen elektrische Spannung und elektrischen Strom.

Wo wird der Solarstrom erzeugt?

Solarzellen - die zu größeren Solarmodulen verbunden sind - produzieren die elektrische Energie. Durch Ausnutzung des photovoltaischen Effekts wandeln sie die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrischen Gleichstrom um.

Wie ist eine Solarzelle aufgebaut?

Solarzellen sind Scheiben aus vorwiegend monokristallinem oder polykristallinem Silizium. Eine Zelle ist wie eine großflächige Photodiode aufgebaut. Durch gezieltes Einbringen von Fremdatomen in den Silizium-Halbleiterkristall wird ein sogenannter p-n-Übergang geschaffen. Die oberen Schichten der Zelle sind n-dotiert, d. h. es werden Fremdatome implantiert, die 5 äußere Elektronen haben (z. B Phosphor). Da Silizium 4 äußere Elektronen hat, steht 1 Phosphor-Elektron dem Siliziumkristallgitter frei beweglich zur Verfügung. Die untere Schicht ist p-dotiert, z. B. mit Bor, das 3 äußere Elektronen hat. Bor erzeugt 1 frei bewegliches „Elektronenloch“ (1 Elektron fehlt) im Siliziumkristallgitter. Im Übergang der Schichten (p-n-Übergang) gleichen sich die frei beweglichen Ladungen aus, sodass die unbeweglichen Atomrümpfe eine positive Ladung in der oberen n-dotierten Schicht haben bzw. eine negative Ladung in der unteren p-dotierten Schicht. So erzeugen sie ein elektrisches Feld im p-n-Übergang.

Wie arbeitet eine Solarzelle?

Einfallendes Sonnenlicht erzeugt im Siliziumkristall der Solarzelle frei bewegliche Elektronen und Elektronenlöcher, die das elektrische Feld im sogenannten p-n-Übergangs trennt (siehe auch: Wie ist eine Solarzelle aufgebaut?).

Die Elektronen wandern zur Vorderseite der Zelle (Kathode), wo sich die unbeweglichen positiven Atomrümpfe befinden, die Elektronenlöcher zur Rückseite (Anode), wo die unbeweglichen negativen Atomrümpfe angeordnet sind.

Fingerförmige Kontakte auf der Vorderseite und eine geschlossene Metallfläche auf der Rückseite sorgen für den elektrischen Kontakt nach außen. Wenn ein Verbraucher angeschlossen ist, fließt ein elektrischer Strom (Solarstrom).

Wie sieht die Entwicklung von Fotovoltaik-Elementen zu höheren Wirkungsgraden aus?

Weltweit arbeiten Forscher daran, Sonnenenergie noch wirtschaftlicher nutzen zu können, die Produktionskosten für Solarzellen weiter zu senken und die Wirkungsgrade für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie zu erhöhen.

Eine interessante Presseveröffentlichung finden Sie beim Fraunhofer Institut unter folgendem Link:

http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010/05/Hoechst-dotierter-franzoesischer-Wissenschaftspreis.jsp

Wie sind Solarmodule aufgebaut?

Solarmodule bestehen aus Solarzellen, die in Reihe geschaltet sind. Eine Zelle hat eine Spannung von 0,5 Volt und einen elektrischen Strom von 3 bis 8 Ampere, sodass sich in einem Solarmodul aus 36 Zellen die Spannung zu 18 Volt addiert.

Wie ist eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) aufgebaut?

Photovoltaik SchematischEine PV-Anlage, die in ein öffentliches Netz einspeist, besteht aus Solarmodulen, die zu einem Solargenerator zusammengeschaltet sind, einem Wechselrichter, der den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, und einem Einspeise-Stromzähler.

Hinzu kommt die Verkabelung vom Generator zum Wechselrichter und von dort zum Einspeisezähler. Die Module werden mit Hilfe eines speziellen Befestigungssystems z. B. auf einem Dach oder einer Fassade montiert. Solarmodule, die zu einem Strang verschaltet werden, sollten sich in ihrer Leistung nicht zu stark unterscheiden, um einen möglichst hohen Ertrag zu haben. Deshalb erfolgt ein Vorsortieren der Module (Matching).

Wie arbeitet ein Wechselrichter?

Vor der Einspeisung in das öffentliche Stromnetz wandelt der Wechselrichter den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Er ermittelt ständig den Punkt der maximalen Leistung (MPP, maximum power point), indem die zur Verfügung stehende Solareinstrahung viele Male in der Sekunde gemessen wird um den optimalen Arbeitspunkt einzustellen. Im normalen Arbeitsbereich haben gute Wechselrichter einen Wirkungsgrad von 95 bis 98%. Wechselrichter arbeiten automatisch und sind wartungsfrei. Störungen werden angezeigt. Die Garantiezeit beträgt 5 Jahre. Im Austausch kostet ein Wechselrichter etwa 300 €.

Wo und wie kann ich PV-Anlagen aufstellen?

Geeignet sind grundsätzlich alle Dächer, die nach Süden gerichtet und unverschattet sind und unverschattete Freiflächen. Die Ausrichtung der Solarmodule zur Sonne (Azimutwinkel) und der Neigungswinkel der Module bestimmen den Energieeintrag.

Optimal sind die Südrichtung und der Neigungswinkel von ca. 35°. Der Energieeintrag wird aber nur um höchstens 7% vermindert, wenn die Module nach Süd-Ost bis Süd-West gerichtet sind und einen Neigungswinkel von 15 bis 50° haben.

Mit immer weiter sinkenden Anlagenkosten und Einspeisevergütungen, ist die möglichst direkte Verwendung direkt im Hause immer wirtschaftlicher. Ost-West-Anlagen (Anlagen die teilweise nach Osten und teilweise nach Westen ausgerichtet sind) erzeugen gleichmäßiger und länger Strom wie reine Südanlagen. Auch wenn der Gesamtertrag dann nicht so hoch wie bei optimal ausgerichteten Anlagen ist, kann die Wirtschaftlichkeit durch den erhöhten Eigenverbrauch trotzdem gegeben sein.
Somit eignen sich mittlerweile auch Dächer die bisher nicht wirtschaftlich waren.

Die Kabellänge vom Generator zum Wechselrichter sollte möglichst kurz sein, um Verluste zu minimieren. Da der Wechselrichter Verlustwärme abgibt, stellt man ihn an einem kühlen / luftigen Ort auf.

Was bedeutet Nennleistung?

Nennleistung oder Spitzenleistung der Module (Peak-Leistung) ist die Leistung, die sie bei standardisierten Testbedingungen abgeben ((STC = Standard Test Conditions).

Die STC sind bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², einer Temperatur von 25 °C und einer Luftdichte von 1,5 kg/m³ gegeben.

Die Maßeinheit des ermittelten Leistungswertes ist Wp bzw. kWp (p = peak, Spitze).

Was bedeutet Wp, kWp ?

Wp = Watt-Peak, kWp = Kilowatt-Peak.

Mit diesen Maßeinheiten wird die Nennleistung bzw. Spitzenleistung (Peak-Leistung) der Module angegeben (siehe: Was bedeutet Nennleistung?).

Wie viel Strom produziert eine PV-Anlage?

Die in Deutschland aufgestellten PV-Anlagen erzeugen eine elektrische Energie im Bereich von 800 bis 1050 kWh pro 1 kWp der installierten Nennleistung und Jahr.

Warum hat der Wechselrichter eine geringere Nennleistung als der Solargenerator?

Eine PV-Anlage sollte so ausgelegt sein, dass – über die gesamte Tages- und Jahres-Einspeiseperiode betrachtet – eine hohe Energieernte erzielt wird.

Jeder Wechselrichter hat eine Wirkungsgrad-Kennlinie, die mit der Eingangsleistung bis zu einem Maximalwert ansteigt und dann wieder abfällt. Da ein großer Teil der Energieernte bei mittleren und kleineren Strahlungsleistungen anfällt, kann man den Gesamtertrag optimieren, wenn die Nennleistung des Wechselrichters etwa 5 bis 10% unter der Nennleistung des Generators liegt.

Wie viel Dachfläche brauche ich für 1 kWp?

Für eine Generatorleistung von 1 kWp benötigt man eine Dachfläche von 6 bis 10 m² mit handelsüblichen Modulen.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad der Module?

Handelsübliche Module haben einen Wirkungsgrad von 11 bis 18%. Der Wirkungsgrad kann wie folgt ermittelt werden.

Beispiel: Modulleistung 230 Wp; Modulfläche 1,7 m².
Standard-Testbedingung: 1000 W/m².
Berechnung: 230 Wp / 1,7 m² / (1000 W/m²) * 100% = 13,5%.

Wie hoch liegen die Investitionskosten?

Für kleine Dachanlagen rechnet man heute (2013) mit etwa 1.300 - 1700 €/kWp.(netto).

Für eine typische Hausanlage mit ca 5 kWp sind Investitionen in Höhe von 6 .500 - 8.500 € zu erwarten.

Werden Photovoltaikanlagen gefördert?

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG genannt), soll den Ausbau von PV-Anlagen fördern.

Die Vergütung wird parallel zum Gesamtausbau kontinuierlich abgesenkt. Die Vergütung für eine bestimmte Anlage richtet sich nach dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme. Sie bleibt über 20 Jahre konstant und wird bis zum Ende des 20. auf den Inbetriebnahmezeitpunkt folgenden Jahres gezahlt.

Für Solaranlagen werden zudem günstige Kredite angeboten, wodurch kein Eigenkapital für die Anlagenkosten eingesetzt werden muss. Der Betreiber einer Solaranlage kann sich zudem als Unternehmer beim Finanzamt einstufen lassen und muss daher keine Mehrwertsteuer für sämtliche mit der Anlage im Bezug stehenden Kosten bezahlen.

Zum Beispiel kann das Programm "'Erneuerbare Energien - Standard" der Kreditanstalt für Wiederaufbau verwendet werden. (www.kfw.de)

Wie hoch sind die Vergütungssätze nach dem EEG?

Die Vergütungen sind abhängig von der Anlagengröße (Grenzen bei 10kWp, 40kWp und größere) und dem Aufstellungsort (Dach oder Freifläche). Aktuell (März 2013) wird für kleine Dachflächen ca. 16 €cent vergütet für große Freiflächenanlagen ca. 11 €cent vergütet, jeweils zuzüglich MWSt. Die Anlagenpreise sind ebenfalls günstiger geworden, so daß in vielen Fällen ein wirtschaftlicher Betrieb zu diesen Vergütungssätzen möglich ist. Das Investitionsrisiko ist entsprechend gesunken, da eine kleine Hausdach-PV-Anlage mittlerweile mit einer relativ kleinen Investition erfolgen kann.
Die Kosten des Stroms aus PV-Anlagen sind mittlerweile deutlich unter die Bezugspreise des Strom gesunken. Deshalb ist es interessant den eigenerzeugten Strom auch selbst zu verbrauchen und damit die Wirtschaftlichkeit weiter zu erhöhen.
Die aktuelle Höhe der Vergütungen finden Sie u.a.  hier
http://www.sfv.de/lokal/mails/sj/verguetu.htm

Muß ich meine PV-Anlage irgendwo anmelden?

Ja, für Anlagen die ab dem 1.1.2009 in Betrieb gesetzt werden ist eine Meldung an die Bundesnetzagentur vorgeschrieben. Er nach erfolgter Meldung hat man Anspruch auf eine Vergütung nach dem EEG.

Muß ich mit dem EVU (aufnehmenden Stromversorgunsunternehmen) einen Einspeisevertrag abschließen?

Nein, ein sog. "Einspeisevertrag" mit dem aufnehmenden EVU ist nicht nötig. Üblicherweise benachteiligen diese Verträge auch den Einspeiser über Gebühr. (s. auch "Aktion Einspeisevertrag" der Zeitschrift Photon)

Wir raten deshalb von dem Abschluß eines Einspeisevertrages ab!

In dem EEG ist alles geregelt. Dort steht auch, das das EVU den Anschluß einer PV-Anlage nicht von einem Vertrag abhängig machen darf. Man hat als Einspeiser bei Weigerung des EVU sogar die Möglichkeit eine einstweilige Verfügung bei Gericht zu erlangen.

Kann ich einen eigenen Zähler verwenden?

In der aktuellen Fassung des EEG 2012 wird auf das EnWG (Energiewirtschaftsgesetz) verwiesen und der Messstellenbetrieb geregelt. Dieser ermöglicht für PV-Anlagen-Betreiber den Betrieb eines eigenen Zählers derzeit nicht.

Dies ist eine strittige Regelung, die Clearingstelle arbeitet derzeit an einer Lösung

Wie hoch ist der Planungsaufwand für eine PV-Anlage?

Inzwischen gibt es viele Firmen, die Komplettanlagen projektieren, montieren und in Betrieb nehmen. Die Anbieterfirma übernimmt auch die Antragstellung beim Netzbetreiber, sodass der Interessent nur einen Lageplan und eine Zeichnung vom Haus beschaffen muss. Die Statik des Daches muss überprüft werden, ob die Tragfähigkeit ausreicht. Die Eigenmasse (Gewicht) der PV-Anlage beträgt etwa 20 kg/m². Eine Baugenehmigung für die PV-Anlage ist nicht erforderlich, wenn die Module parallel zur Dachfläche montiert werden.

Ist eine PV-Anlage wirtschaftlich?

Ja! Wird eine PV-Anlage mit Eigenkapital finanziert, liegt die Eigenkapitalverzinsung nach 20 Jahren bei ca. 5%.

Im Vergleich zu anderen Investitionen erscheint dieser Wert niedrig, jedoch ist zu berücksichtigen, dass mit dem Betrieb einer PV-Anlage ein geringes Risiko verbunden ist.

Welche Garantie gibt es?

Es gibt eine Leistungsgarantie für Solarmodule. Der zugesicherte Prozentsatz bezieht sich auf 10, 20 oder mehr Betriebsjahre. Eine Ertragsminderung von z. B. 5% in 20 Jahren ist ein guter Wert. Die normale Garantiezeit des Wechselrichters beträgt 5 Jahre. Gegen Aufpreis kann sie auf 10 Jahre verlängert werden.

Brauche ich eine Versicherung?

Es sollte in jedem Fall eine Photovoltaik-Versicherung als Sachversicherung abgeschlossen werden. Im Privatbereich reicht es meist aus, die eigene Anlage an die Wohngebäudeversicherung zu melden. Ob eine Betreiber-Haftpflichtversicherung angezeigt ist, muss auf Grund der Risikolage entschieden werden.

Mit welchem Reparaturaufwand muss ich rechnen?

Erfahrungsgemäß liegen die durchschnittlichen Reparaturkosten in der Zeitspanne von 20 Jahren bei 0,5% p. a. Nach 5 oder 10 Jahren könnte ein Austausch-Wechselrichter fällig werden (ca. 300 €). Da sich in der PV-Anlage keine beweglichen Teile befinden, ist die Reparaturanfälligkeit sehr gering.

Wie kann ich eine PV-Anlage überwachen?

Die Überwachung ist denkbar einfach, da die Anlage automatisch arbeitet. Etwaige Störungen werden mit Blinkzeichen angezeigt. Es empfiehlt sich, die Einspeisewerte zumindest wöchentlich zu protokollieren und diese mit den Prognosewerten für die Jahreszeit zu vergleichen. Mit einem Service des Solarfördervereins kann man z.B. die eigenen Monatserträge mit denen ähnlicher Anlagen vergleichen,siehe www.sfv.de Solarstromerträge.

Auch sollte von Zeit zu Zeit der Wechselrichter-Wirkungsgrad durch Ablesen der Eingangs- und Ausgangsleistung überprüft werden. Wer möchte, kann eine automatische Fernüberwachung einbauen lassen und einen Überwachungs-Service in Anspruch nehmen.

Wie hoch ist die Lebensdauer?

PV-Anlagen können acuh über 30 Jahre problemlos funktionieren. Die Solarzellen arbeiten unbegrenzt, nur der Wirkungsgrad nimmt pro Jahr um ca. 0,2%-0,5% ab. Die Leistungsgarantie läuft meist 25 Jahre lang.  

Für Wechselrichter wird allgemein eine Lebensdauer von ca 10 Jahren angenommen, jedoch sind diese im Austausch günstiger als bei Neuerwerb.

Welche Vorteile haben Bürgersolaranlagen?

Wenn ich mich als Investor an einer Bürgersolaranlage beteilige, habe ich weniger Aufwand für Planung, Betreiben und Überwachen der Anlage. Das ist ein Vorteil, dem der Nachteil einer etwas geringeren Kapitalverzinsung gegenüberstehen kann, da bei Bürgersolaranlagen zusätzliche Kosten für Geschäftsführung, Verwaltung und Überwachung anfallen.

Wie lange muss eine PV-Anlage laufen, bis die Herstellenergie zurückkommt?

Die Energie zur Herstellung und späteren Entsorgung,der Komponenten und dem Aufbau ist in unseren Breitengraden nach 2 bis 4 Jahren (bei modernen Anlagen ca. 2 Jahre) erwirtschaftet.

Wie viel CO2 wird eingespart?

Eine 3,5-kWp-PV-Anlage mit ca. 27 m² Modulfläche spart in einem Jahr die große Menge von 2 Tonnen CO2 ein.

Können Solarstromanlagen einen nennenswerten Anteil an der Stromversorgung leisten?

Ja, alle Studien zeigen, dass die Photovoltaik langfristig einen unverzichtbaren Baustein unserer Stromversorgung darstellt. Durch den kontinuierlichen Aufbau der Solarindustrie und die Weiterentwicklung der Technologie mit entsprechender Kostensenkung wurde in 2012 bereits mehr als 5% des gesamten deutschen Strombedarfs mit Solarstrom gedeckt werden. Langfristig werden 20% bis 30% des Strombedarfs solar erzeugt werden.

Ist Solarenergie im Vergleich zu konventioneller Energie teurer?

Langfristig ist Solarenergie weitaus preiswerter als herkömmliche Energie. Derzeit ist Solarenergie noch etwas teurer, da neue technische Verfahren entwickelt und finanziert werden müssen. Daher bedürfen Erneuerbare Energien wie damals die Atomkraft einer anfänglichen Förderung, bis sie konkurrenzfähige Preise erreichen. Solarenergie ist auf dem besten Weg dahin: während die Kosten für konventionell erzeugte Energien in den letzten Jahren zunehmend gestiegen sind und angesichts endlicher Ressourcen weiter deutlich steigen werden, sind die Preise für Solarenergie dank zunehmender Massenproduktion mittlerweile deutlichgefallen.  

Wenn die Einspeisevergütung für eine Solarstromanlage nach 20 Jahren beendet ist, dann ist sie i.a. schon lange abgeschrieben und kann weitere 10 bis 20 Jahre fast kostenlos Strom erzeugen.

Seit 2004 sind die Anlagen um mehr als 4/5 im Preis gesunken. Ein weiterer Vorteil ist die Erzeugung von Solarstrom direkt beim Verbraucher. Sie bewirkt, dass Netzkosten (durch weniger Netzausbau und Netzverluste) eingespart werden, weil Solarstrom in der nächsten Umgebung verbraucht wird; d.h. beim Verbraucher selbst oder beim Nachbarn oder beim nächsten Gewerbebetrieb, so dass auch noch Netzkosten (durch weniger Netzausbau und Netzverluste) eingespart werden können.

Welche Rolle kann Solarstrom in Zukunft spielen?

Solarstrom wird langfristig die wichtigste Primärenergiequelle im weltweiten Energiemix sein, so die Prognose des Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU). Im Jahr 2050 wird nach dieser Prognose Solarstrom bereits 24 Prozent, bis zum Jahr 2100 63 Prozent zur weltweiten Energieerzeugung beitragen. Die konventionellen Energieträger verlieren dagegen stark an Bedeutung.

Was spricht für Solarstrom?

  • Solarenergie ist eine saubere Energie
  • Sonnenenergie ist sauber, unerschöpflich, umweltfreundlich und kostenlos
  • Solarenergie kann praktisch nicht versiegen, die Sonne ist die größte und sicherste Energiequelle
  • Solarstrom spart viel CO2 ein
  • Solarstrom kann von jedem produziert werden - auf jedem Dach, auf jeder Fläche
  • Photovoltaikanlagen sind technisch ausgereift, wartungsarm, haben eine lange Lebensdauer und sind eine Wertsteigerung Ihres Hauses
  • Solaranlagen bringen neue Lebensqualität und zeugen von besonderer Zukunftsorientierung ihres Besitzers
  • Dank der Einspeisevergütung ist Photovoltaik eine rentable Kapitalanlage
  • Förderung heute, führt zur weiteren Verbilligung der Technologie in Zukunft. Die durch den, bei uns starken Ausbau erfolgte Verbilligung des Solarstroms hat diese Technologie weltweit attraktiv gemacht, auch zum Nutzen unserer Industrie.
  • Solaranlagen zeigen Umweltbewusstsein
  • Solarstrom sorgt für eine lebenswerte Zukunft unserer Kinder
  • Mit Solarstrom können Sie Geld verdienen !