Photovoltaik

Photovoltaik

Was steht uns an Energie zur Verfügung?

Seit über 4 Milliarden Jahren liefert die Sonne kostenlos und zuverlässig Energie zur Erde. Auf der Erdoberfläche trifft etwa der zweimilliardste Teil der gesamten abgestrahlten Sonnenenergie auf. Dieser ist ausreichend, um Leben auf der Erde seit Millionen von Jahren zu ermöglichen. Im Süden in Bayern liegt die Sonneneinstrahlung bei ca. 1.100 kWh pro qm , im hohen Norden an der Nordseeküste bei ca. 1.020 kWh pro qm im Jahr. Das entspricht bei einem normalen Einfamilienhaus ca. 70.000 kWh Energieeinstrahlung (dies entspricht ca. einer Heizölmenge von 6.600 ltr.) auf die zur Sonne gerichteten Dachfläche. Jeder Haushalt bekommt also eine beachtliche Menge an Energie kostenlos und völlig umweltneutral ins Haus geliefert. Solarstrom ist in der Ressourcen-Verfügbarkeit unschlagbar.

Uns steht weltweit noch für 40 Jahre Jahre Erdöl, 50 Jahre Erdgas und 170 Jahre Stein/Braunkohle zur Verfügung. Die Sonnenkraft jedoch ist unendlich.

Was ist eine Photovoltaikanlage?

Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Für die technische Nutzung werden Solarmodule mittels einer Unterkonstruktion auf dem Hausdach oder auf der grünen Wiese installiert und miteinander elektrisch verbunden.

Um den erzeugten Gleichstrom dann im Haushalt nutzen zu können wird der Strom mit einem Wechselrichter in "handelsüblichen" Wechselstrom, wie er aus der Steckdose kommt, umgewandelt. Seit Inkrafttreten des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes (EEG) am 1. April 2000 wird praktisch der gesamte Solarstrom in das öffentliche Stromnetz ein

Kristalline Technologie

Die derzeit vorherrschende Technologie ist die kristalline Technologie (kristallines Silizium). Das in Blöcken produzierte hochreine Silizium wird in hauchdünne Scheiben, so genannte Wafer geschnitten. In weiteren Prozessschritten werden die Eigenschaften dieser Scheiben dann durch gezielte Verunreinigungen (Dotierung) den Anforderungen der Photovoltaik angepasst. Um die Lichtabsorption zu erhöhen, werden auf die Frontseite Entspiegelungsschichten aufgebracht.

Da die von einer einzelnen Scheibe abzugreifenden Spannungen für technische Anwendungen zu gering sind, werden die Scheiben seriell mit einander verschaltet. Zum Schutz vor mechanischen und Umwelteinflüssen werden diese Wafersysteme dann mit einer transparenten Frontscheibe und einer Rückseitenfolie zu einem Modul zusammengefügt. Diese Technologie ist über Jahrzehnte erprobt und ausgereift und stellt dominiert die Photovoltaik-Industrie mit einem Marktanteil von ca. 80 Prozent (Stand: 2008)

Dünnschicht-Technologie

Bei der neueren Dünnschicht-Technologie werden keine Wafer aus Rohsilizium eingesetzt, vielmehr werden die Funktionsschichten über Vakuumverfahren auf ein Substrat - zumeist Glassubstrat - aufgebracht. Dabei finden Verfahren Anwendung, wie sie aus der Architekturglasbeschichtung oder der Herstellung von flachen Bildschirmen bekannt sind. Der prinzipielle Aufbau - Frontkontakt, Absorber, Rückkontakt - ist dabei der kristallinen Technik gleich, jedoch ist der Material- und Energieaufwand bei der Herstellung wesentlich geringer.

Während in der kristallinen Technologie Wafer von ca. 250 µm eingesetzt werden, betragen die Stärken des Absorbers in der Dünnschicht-Technologie nur wenige Mikrometer. Die Dünnschicht-Technologie befindet sich auf dem Vormarsch. Ihr Marktanteil wächst in rasanten Schritten und beträgt aktuell ca. 20 Prozent (Stand 2008; 2005: 5,8 Prozent, 2007: 14 Prozent).

Was bringt die Photovoltaikanlage für die Umwelt?

Die Energieversorgung wird dezentralisiert, d.h. die Energie wird dort erzeugt wo sie benötigt wird. Hohe Überlandverluste fallen weg. Weiterhin spart eine 1 qm Photovoltaikanlage ca. 100 kg CO2 - Emissionen im Jahr ein.

Wie ist die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage?

Durch die außerordentlich gute Einspeisevergütung amortisiert sich eine Photovoltaikanlage, je nach Größe, Lage und Ausrichtung nach ca. 13 bis 16 Jahren. Je nach Finanzierungsart und Lage der Photovoltaikanlage erreicht man eine maximale Rendite von 6 % -10 % pro Jahr (vor Steuern).

Wie groß soll eine Photovoltaikanlage sein?

Nach oben sind der Größe einer Photovoltaikanlage keine Grenzen gesetzt. Eine Modulfläche von 6 - 8 qm; entspricht einer Anlagenleistung von 1 kWp (Kilowatt - peak = Spitzenleistung), die je nach Südausrichtung und Modulneigung zwischen 800 kWh und über 1.000 kWh pro Jahr erzeugt.

Wer seine Photovoltaikanlage auf dem eigenen Hausdach und zur langfristigen Erzeugung des eigenen Strombedarfs installieren möchte, kann dies leicht berechnen. Der durchschnittliche Jahresstromverbrauch eines vierköpfigen Haushalts liegt bei ca. 3.500 kWh. Dieser Strombedarf kann mit einer 4,5 kWp (ca. 30 – 35 m²) großen Anlage gedeckt werden. Zu beachten ist hierbei aber, dass der Strombedarf über das Jahr gesehen konstant, die Produktion jedoch in den Wintermonaten im Gegensatz zu den Sommermonaten sehr gering ist.

Wie lang ist die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage?

Bei kristallinen Modulen geht man von einer Lebensdauer (Quelle: Bayerisches Umweltministerium) von ca. 30 bis 40 Jahren aus und in der Regel geben die Modulhersteller eine Leistungsgarantie von etwa 25 Jahren auf maximal 80 % der Spitzenleistung der Module. Das Dachgestell ist aus Aluminium oder Edelstahl und hat eine sehr hohe Lebensdauer genauso wie die eingesetzten Spezialkabel aus UV - beständigen Materialien.

Die Wechselrichter haben eine Lebensdauer von über 10 Jahren. Dennoch sollte man davon ausgehen, dass während der gesamten Anlagenlebensdauer der Wechselrichter defekt wird. Seriöse Wechselrichterhersteller bieten in der Regel eine fünfjährige Garantiezeit. Sollte nach dieser Garantiezeit das Gerät defekt sein, erhält man zu Vorzugskonditionen ein Austauschgerät.