Photovoltaik im EWärmeG

Eine PV-Anla­ge besteht aus meh­re­ren Kom­po­nen­ten, die auf­ein­an­der abge­stimmt sein müs­sen. Haupt­be­stand­tei­le sind die Solar­mo­du­le, die durch Lei­tun­gen mit­ein­an­der ver­bun­den sind. Jedes Solar­mo­dul besteht aus einer Rei­hen von ein­zel­nen Solar­zel­len. Die Solar­zel­len sind die strom­erzeu­gen­den Bau­tei­le einer Pho­to­vol­ta­ik-Anla­ge, in denen das ein­ge­strahl­te Son­nen­licht in nutz­ba­ren Strom umge­wan­delt wird. Der erzeug­te Strom ist Gleich­strom und muss zur Nut­zung im Haus­halt oder zur Ein­spei­sung in das öffent­li­che Strom­netz mit einem Wech­sel­rich­ter zu Wech­sel­strom umge­wan­delt wer­den. Ein Ein­spei­se­zäh­ler erfasst die ins Netz ein­ge­speis­te Strom­men­ge. Optio­nal kann ein Strom­spei­cher, der bei der Eigen­ver­sor­gung den über­schüs­si­gen Strom zwi­schen­spei­chert, ein­ge­setzt werden.

Unterschiedliche Modultypen von Photovoltaik-Anlagen

Je nach Kris­tall­art unter­schei­det man nach Monokristallinen‑, Poly­kris­tal­li­nen- und Dünn­schicht­mo­du­len. Das Prin­zip der Nut­zung sola­rer Strah­lung ist bei allen Modu­len gleich, aller­dings unter­schei­den sie sich bezüg­lich ihrer Kos­ten und Wir­kungs­gra­de. Ent­schei­dend für die Wahl der Modu­le sind immer auch die bau­li­chen Bege­ben­hei­ten und die Aus­rich­tung der Montagefläche.

Solarmodule einer Photovoltaik-Anlage

Die Mono­kris­tal­li­ne-Pho­to­vol­ta­ik-Modu­le sind bezüg­lich der Anschaf­fungs­kos­ten die teu­ers­ten, aller­dings auch die leis­tungs­stärks­ten. Ein­ge­setzt wer­den sie meist bei klei­nen Dach­flä­chen mit einer opti­ma­len Aus­rich­tung nach Süden. Die effek­tivs­ten Mono­kris­tal­li­ne-Modu­le errei­chen bei direk­ter Son­nen­ein­strah­lung einen Wir­kungs­grad von bis zu 20 %. Die güns­ti­ge­ren Poly­kris­tal­li­ne-Modu­le wei­sen dage­gen einen gerin­ge­ren Wir­kungs­grad von etwa 15 % auf. All­ge­mein wer­den die­se Modu­le als die Solar­zel­len mit dem bes­ten Preis-Leis­tungs-Ver­hält­nis bezeich­net. Zum Ein­satz kom­men die­se Modu­le auf­grund ihres gerin­ge­ren Wir­kungs­grads häu­fig auf gro­ßen Dach­flä­chen mit opti­ma­ler Son­nen­ein­strah­lung. Dünn­schicht-Modu­le oder auch „amor­phe Solar­zel­len“ genannt, haben ein wesent­lich gerin­ge­res Gewicht und sind dün­ner als Kris­tal­li­ne-Modu­le. Bei der Her­stel­lung wird ein Halb­lei­ter, z. B. Sili­zi­um auf eine Trä­ger­plat­te auf­ge­dampft oder gesprüht. Der sehr gerin­ge Mate­ri­al­ein­satz und die stark auto­ma­ti­sier­te Her­stel­lung machen die Dünn­schicht-Modu­le preis­lich ver­hält­nis­mä­ßig güns­tig. Der Nach­teil besteht in ihrem gerin­gen Wir­kungs­grad von weni­ger als 12 %.

Leistung einer Photovoltaik-Anlage

Die Leis­tung einer Pho­to­vol­ta­ik-Anla­ge wird in Watt peak (Wp) oder Kilo­watt Peak (kWp) ange­ge­ben. Der eng­li­sche Begriff „peak“ weist dabei auf die höchst­mög­lich erziel­ba­re Leis­tung der Pho­to­vol­ta­ik-Anla­ge hin. Die­ser Wert bezieht sich aller­dings auf Labor­wer­te unter opti­ma­len Bedin­gun­gen bei einer Zel­len­tem­pe­ra­tur von 25 °C und einer Bestrah­lungs­stär­ke von 1.000 W/​m². In der Pra­xis wer­den die­se Wer­te in der Regel nicht erreicht.

Wirtschaftlichkeit: Eigennutzung und Einspeisevergütung von PV-Anlagen

Zur Stei­ge­rung des Zubaus Erneu­er­ba­rer Ener­gien bei der Strom­pro­duk­ti­on wur­de für Erzeu­ger eine garan­tier­te Ein­spei­se­ver­gü­tung im Erneu­er­ba­re-Ener­gien-Gesetz (EEG) fest­ge­legt. Die Höhe ist von dem Datum der Inbe­trieb­nah­me abhän­gig und wird über eine Dau­er von 20 Jah­ren gezahlt. Im Jahr 2000 wur­de für die ers­ten PV-Anla­gen die­se Ein­spei­se­ver­gü­tung bezahlt. Von Jahr zu Jahr wur­de die Ver­gü­tung wei­ter gesenkt, bis die­se etwa im Jahr 2011 unter das Niveau des Brut­to­prei­ses für Haus­halts­strom sank, dem soge­nann­ten „Grid parity“.

Je höher der Strom­preis steigt und je gerin­ger die Ein­spei­se­ver­gü­tung aus­fällt, des­to mehr lohnt sich die Eigen­nut­zung des in der Pho­to­vol­ta­ik-Anla­ge erzeug­ten Stroms. Da die Zei­ten der größ­ten Strom­pro­duk­ti­on in der Regel nicht in die Zei­ten der größ­ten benö­tig­ten Strom­men­ge fal­len, bie­tet sich ein Strom­spei­cher an, um den Eigen­ver­brauch zu stei­gern. Je nach ört­li­chen Bege­ben­hei­ten, Nut­zer­ver­hal­ten und geplan­ter Grö­ße der Anla­ge ist ein Strom­spei­cher indi­vi­du­ell zu prü­fen und an die Pho­to­vol­ta­ik-Anla­ge anzu­pas­sen. Hier­zu bie­ten eini­ge Her­stel­ler ein Berech­nungs­tool zur gro­ben Aus­le­gung der Anla­ge an.