Photovoltaikanlage und Solarzellen

1. Vor- und Nachteile von Photovoltaik

Photovoltaik wird vor allem deswegen angewandt, weil dieses System zur Stromerzeugung etliche Vorteile bietet: es belastet die Umwelt nicht, es produziert keine schädlichen Emissionen, es arbeitet sehr leise, ohne auf Menschen störend zu wirken und außerdem kann man sich durch die Anwendung eines Photovoltaiksystems unabhängig vom öffentlichen Stromnetz machen. Andererseits hat Photovoltaik auch Nachteile, denn ihr Wirkungsgrad ist immer noch gering und sie ist relativ teuer.

2. Wann werden Photovoltaikanlagen angewandt?

Photovoltaiksysteme sind fast immer anwendbar. Häufig werden sie auf abgelegenen Gebäuden angewandt, die nur schlecht durch das öffentliche Stromnetz versorgt werden können, z. B. an Einzelhöfen, entlegenen Siedlungen, Berghütten usw. Photovoltaikanlagen werden auch auf Gebäuden eingesetzt, die sich zwar nahe am zentralen Stromnetz befinden, deren Eigentümer sich jedoch eine saubere und nachhaltige Stromquelle wünschen. Obwohl das Gebäude Strom aus der Photovoltaikanlage erhält, bleibt es in der Regel auch an das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen. Auf diese Weise erhält man in den sonnenarmen Monaten Strom aus dem öffentlichen Stromnetz, während man in den sonnenreichen Monaten den Stromüberschuss aus der eigenen Photovoltaikanlage in das Zentralnetz einspeisen, also verkaufen kann.

3. Wie funktioniert eine Solarzelle?

Eine Solarzelle wandelt Sonnenphotonen in elektrischen Strom um und bildet damit die Grundlage des Photovoltaiksystems. Einfallende Photonen dringen ins Innere der Zelle ein und erzeugen Elektron-Loch-Paare. Die Elektronen in der Zelle beginnen sich zu bewegen und erzeugen dadurch elektrischen Strom. Meist werden Photovoltaikzellen aus Silizium hergestellt. Solarzellen werden zu Photovoltaik Modulen (PV Modulen) oder Solarmodulen zusammengefügt. Zum Photovoltaiksystem gehört auch ein Regler, der die PV Module mit den Verbrauchern verbindet. Auch ein Akkumulator ist unverzichtbar.

Um größere Übersichtlichkeit des Systems zu erreichen, können weitere Systemglieder an den Regler und den Akkumulator gekoppelt werden. Diese zeigen den Stromfluss zwischen den einzelnen Elementen an. Bei vollkommen autonomen, nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossenen Gebäuden muss auch ein zusätzliches Aggregat eingebaut werden. Dieses wird benötigt, weil vor allem bei schlechtem Wetter die Solarzellen nicht genügend Strom produzieren können.

4. Der Wirkungsgrad von Photovoltaik

Den höchsten Wirkungsgrad erreichen momentan monokristalline Siliziumzellen, deren Wirkungsgrad zwischen 15 und 17,5 % beträgt. Es gibt auch polykristalline Zellen mit Wirkungsgraden zwischen 13 und 15 %.

5. Photovoltaik – Berechnung für Solarzellen

Die erforderliche Modulgröße wird im Hinblick auf den vorgesehenen Verbrauch bestimmt. Der Verbrauch sämtlicher Geräte (Verbraucher) im Gebäude wird zusammengezählt und mit der Stundenzahl des Tagesverbrauchs multipliziert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass einige Verbraucher auch abends, nach Sonnenuntergang eingeschaltet sein werden, weshalb ein Teil der Energie gespeichert werden muss.

6. Wie verläuft die Montage einer Photovoltaikanlage?

Der Standort für die Aufstellung der PV Module oder Solarmodule ist außerordentlich wichtig. Sie müssen so positioniert werden, dass sie möglichst viel Sonnenenergie einfangen können:

1) die PV Module müssen möglichst gen Süden ausgerichtet werden,

2) die PV Module müssen mit einer Neigung von 10 bis 40° aufgestellt werden, im Sommer ist die optimale Neigung 30°, im Winter hingegen 70°,

3) die Besonnung des Standortes muss möglichst lang sein, zwischen 7 und 18 Stunden im Sommer,

4) PV Module werden in der Regel auf Dächern oder Überdachungen aufgestellt.

Zur Verfügung stehen auch bewegliche PV Module, die so aufgebaut werden, dass ihre Bewegung der Sonne folgt. Derartige Systeme sind zwar teuer, garantieren aber größtmögliche Effizienz der PV Module. Die Montage einer Photovoltaikanlage ist recht einfach. Die Solarmodule werden auf eine zu diesem Zweck errichtete Unterkonstruktion geschraubt und mit einem Transformator verbunden.

6. Förderungen für Photovoltaikanlagen 2020

Gefördert werden Photovoltaikanlagen auf Gebäuden ab einer Größe von 5 kWp (Kilowatt-Peak) und bis zu einer Größe von 200 kWp. Der Anlagenbetreiber erhält einen einmaligen Investitionszuschuss und für jenen Strom, der nicht selbst verbraucht wird und somit ins Stromnetz eingespeist wird, gibt es einen Einspeisetarif. Bei Förderungen, die zwischen dem 9.1. und 16.1.2020 gestellt wurden, war der Eigenversorgungsanteil als Reihungskriterium maßgeblich. Nach dem 16.1 wird nicht mehr nach der Eigenverbrauchsquote gereiht, sondern lediglich nach dem Antragszeitpunkt. Zu beachten ist, dass die Antragstellung vor Beginn der baulichen Maßnahmen erfolgen muss und dass Photovoltaikanlagen auf Freiflächen sowie Anlagen größer als 200 kWp nicht mehr gefördert werden.

7. Photovoltaikanlage - Preis

Wie ist der Preis für Photovoltaikanlagen? Die Preise für Photovoltaikanlagen variieren stark je nach Anzahl der PV Module, Art der Solarzellen und der zusätzlichen Elemente, die im System eingebaut werden. Im Regelfall kostet ein Standardsystem zwischen 175 und 280 EUR/m2 (ohne Montage).