Stromgewinnung durch Photovoltaik

Stromgewinnung durch Photovoltaik
Photovoltaik-Anlagen bieten eine umweltfreundliche Alternative zur fossilen Energie
der Netzbetreiber. Sie dienen vor allem als Investitionsobjekt.
Autor: Bernhard Metzger/mb
Worum geht es?
Photovoltaik ist der physikalische Vorgang der direkten Umwandlung von Licht in elektrische
Energie. Insbesondere bei Kleinstanwendungen (beispielsweise Taschenrechner oder
Uhren) findet die Photovoltaik schon seit einiger Zeit vielfach Anwendung.
Zur Umwandlung werden Solarzellen benötigt, die aus speziell behandeltem
Halbleitermaterial hergestellt werden. Als Grundmaterial wird meist Silizium verwendet. Je
nach Anwendung der Photovoltaik werden folgende Betriebsweisen unterschieden:
Inselbetrieb von Photovoltaik
Besteht keine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz, wird von einem "Inselbetrieb"
gesprochen. Um auch nachts und in sonnenscheinarmen Zeiten Strom zur Verfügung zu
haben, muss der erzeugte Strom in teure Energiespeicher zwischengespeichert werden.
Insbesondere bei größeren Anlagen, beispielsweise bei der Versorgung von
Einödhöfen oder Berghütten, ist zur Deckung des Spitzenbedarfs zusätzlich ein
Stromerzeugungsaggregat notwendig. Trotz deutlich höherer Stromkosten ergeben sich
somit sinnvolle Anwendungen für Photovoltaik.
Netzparallelbetrieb von Photovoltaik
Bei dieser Betriebsweise wird die Photovoltaik-Anlage mit dem öffentlichen Netz gekoppelt.
Der von der Solaranlage erzeugte Strom wird direkt von den angeschlossenen elektrischen
Verbrauchern genutzt. Übersteigt die solar erzeugte elektrische Energie den Eigenbedarf
des Betreibers (Überschussenergie), so wird diese ins öffentliche Netz eingespeist und steht
somit anderen Stromabnehmern zur Verfügung.
Bei nicht ausreichendem Solarstromangebot wird automatisch zusätzliche Energie aus
dem öffentlichen Netz vom Energieversorgungsunternehmen bezogen, um den Betrieb
der angeschlossenen Geräte sicherzustellen. Das öffentliche Netz stellt bei dieser Art der
dezentralen Energieerzeugung einen wartungsfreien Energiespeicher dar.
Komponenten einer Photovoltaik-Anlage
Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage besteht im Wesentlichen aus folgenden
Komponenten:
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Solargenerator mit Modulanschlusskasten: Der Solargenerator wandelt die
Sonnenstrahlung in elektrischen Gleichstrom um. Er besteht aus mehreren
Solarmodulen, die im Anschlusskasten miteinander verschaltet werden.
Wechselrichter mit Netzankopplung (Schalt- und Schutz-einrichtungen):
Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den vom Solargenerator erzeugten
Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und speist diesen direkt in das
mit dem öffentlichen Netz verbundene Hausnetz ein. Bei der Planung sollte
vor allem auch die Position des Wechselrichters berücksichtigt werden, der
nach Möglichkeit in unmittelbarer Nähe zum Modulfeld direkt unter dem
Dach angebracht werden sollte, damit die gleichstromseitige Leitungslänge
minimiert wird.
Messeinrichtung: Soll die elektrische Energie getrennt nach Bezug aus dem
EVU-Netz (EVU = Energieversorgungsunternehmen) und Lieferung in das
EVU-Netz erfasst werden, so sind im Allgemeinen zwei Zähler vorzusehen,
die mit unterschiedlicher "Blickrichtung" in Reihe geschaltet sind. Dabei
kommen nur EVU-eigene Zähler mit Rücklaufsperre zum Einsatz.
Art und Anzahl der erforderlichen Messeinrichtungen und Tarifgeräte richten sich im
Einzelfall nach den jeweiligen Vertragsverhältnissen für Strombezug und Stromlieferung. Es
wird empfohlen, rechtzeitig Informationen über die im Einzelfall erforderlichen Zählerplätze
und Messeinrichtungen bei den Energieversorgungsunternehmen einzuholen.
Anmeldung beim Energieversorgungsunternehmen (EVU)
Die beabsichtigte Installation einer Photovoltaik-Anlage im Netzparallelbetrieb muss bei
dem zuständigen EVU vor Beginn der Errichtung angemeldet werden. Dadurch wird
sichergestellt, dass die speziellen Belange des Netzparallelbetriebes zwischen dem
Elektrofachbetrieb, der im Installateurverzeichnis des EVU eingetragen sein muss, und
dem zuständigen EVU rechtzeitig abgestimmt werden. Die Ausführung der Anlage darf erst
begonnen werden, wenn das betroffene EVU sein Einverständnis gegeben hat.
Die Einbindung der Photovoltaik-Anlage in das Netz ist durch einen eingetragenen
Elektroinstallateur unter Beachtung des nach den technischen Anschlussbedingungen
üblichen Anmeldeverfahrens vorzunehmen. Für die Anmeldung sind folgende Unterlagen
beim EVU einzureichen:
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Lageplan, aus dem die Grundstücksgrenzen und der Aufstellungsort
hervorgehen,
Übersichtsschaltplan der gesamten elektrischen Anlage mit den
Nenndaten der eingesetzten Betriebsmittel (Datenblätter, Solargenerator
und Wechselrichter),
Beschreibung der Schutzeinrichtungen mit genauer Angabe über Art,
Fabrikat, Schaltung und Funktion,
Beschreibung der Art und Betriebsweise von Generator und Wechselrichter
sowie der Art der Zuschaltung zum Netz,
Angaben über die Kurzschlussfestigkeit der Schaltorgane,
Konformitätserklärung des Wechselrichterherstellers als Nachweis über
die Einhaltung der Anforderungen an den Wechselrichter gemäß der
"Richtlinie für den Parallelbetrieb von Eigenerzeugungsanlagen mit dem
Niederspannungsnetz des Energieversorgungsunternehmens (EVU)".
Nach Zugang der vollständigen Unterlagen und Abschluss der technischen Überprüfung wird
ein Angebot über den erforderlichen Stromlieferungsvertrag erstellt. Zur Vermeidung von
Verzögerungen ist unbedingt eine rechtzeitige Anmeldung zu empfehlen.
Photovoltaik-Fläche
Die Photovoltaikfläche sollte möglichst ganztägig und unabhängig von der Jahreszeit frei
von Abschattungen sein. Bei Teilabschattungen ist die Energieeinbuße aus physikalischen
Gründen wesentlich größer als sich dies aus dem Verhältnis von abgeschatteter zu
bestrahlter Fläche ergibt.
So ist auf die Schattenverläufe von Gebäuden oder Bäumen in der Hausumgebung
und auf die Schattenwürfe von Dachgauben, Kaminen, Antennen usw. zu achten. Der
Solargenerator sollte zwischen Süd-West und Süd-Ost ausgerichtet sein. Die Solarmodule
sollten in möglichst zusammenhängenden Flächen installiert werden, um den Montage- und
Verkabelungsaufwand sowie die Leitungsverluste zu begrenzen.
Neigungswinkel
Der Neigungswinkel der Module sollte aus energetischen Gründen mindestens 20 Grad
betragen. Diese Neigung gewährleistet für das Generatorfeld zudem einen ausreichenden
Selbstreinigungseffekt durch ablaufendes Regenwasser.
Energieausbeute
Die jährlich zu erwartende Energieausbeute einer Anlage mit beispielsweise 1,4 kWp
installierter Nennleistung - der erforderliche Flächenbedarf der Photovoltaik-Anlage beträgt
hierfür etwa 16 Quadratmeter (reine Generatorfläche) - beträgt in unseren Breiten bei
günstiger Ausrichtung des Solargenerators (Dachneigung etwa 30 Grad, Südausrichtung)
etwa 1.100 Kilowattstunden. Das entspricht ungefähr einem Drittel des jährlichen
Stromverbrauchs eines Vier-Personen-Haushaltes in Höhe von etwa 3.300 kWh (ohne
Heizung und Warmwasserbereitung).
Kosten einer Photovoltaik-Anlage
Die Kosten für eine komplette Photovoltaik-Anlage einschließlich Installation betragen
derzeit etwa 5.000 bis 7.000 Euro pro kWp. Damit werden etwa 800 bis 900 kWh/
Jahr Strom erzeugt.Inselanlagen sind aufgrund der zusätzlichen Komponenten in den
Anschaffungskosten deutlich höher.
meineimmobilie.de-Tipp
Die Bauordnungen der verschiedenen Bundesländer behandeln Photovoltaik-Anlagen
unterschiedlich. Die Errichtung ist aber in vielen Bundesländern baugenehmigungsfrei.
In jedem Fall müssen Sie das örtliche Bauordnungsamt über die geplante Errichtung der
Photovoltaik-Anlage informieren.