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 - Siliziumzelle, Foto: Georg Slickers
Elektrische Energie wird heute zum größten Teil in Kraftwerken erzeugt, welche mit fossilen Brennstoffen, wie Kohle, Öl und Erdgas, betrieben werden. Der Zukunftsgedanke geht jedoch in Richtung erneuerbare Energien wie Wind-, Wasser-, oder Sonnenenergie. Eine Möglichkeit für Eigenheim Besitzer ist es heute schon eine Photovoltaikanlage auf dem Dach zu installieren. Diese wandelt Sonnenenergie in elektrischen Strom um und versorgt somit den Haushalt.  - Foto: G.A.I.A. mbH
Hauptbestandteil der PV Anlage sind die Solarzellen, welche meist in Solarmodulen zusammengefasst werden. Für die Umwandlung des produzierten Gleichstroms in Wechselstrom wird ein Wechselrichter benötigt. An den Wechselrichter wird der Einspeisezähler geschaltet, welcher den produzierten Strom misst. Darüber hinaus wird oft eine Anlagenüberwachung, sowie eine Datenvisualisierung installiert. Die Solarzelle an sich ist ein elektrisches Bauelement, welches die Eigenschaft hat, die im einfallenden Licht enthaltene Strahlungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Dotierungen werden durch die Photonen des einfallenden Sonnenlichts angeregt. Schließt man nun einen Verbraucher an beide Schichten an so fließt ein Strom.
Das Material welches zur Herstellung der meisten Solarzellen verwendet wird ist Silicium. Ausgangsmaterial für Silizium ist Quarzsand und somit ausreichend vorhanden. Die meisten Probleme entstehen durch die hohe Nachfrage an Silizium, weshalb zur Zeit die Produktionsstätten stark ausgebaut werden.  - Photovoltaik-Anlagen: planen - montieren - prüfen - warten
Die Leistung der Anlage wird angegeben in kWp (Kilowatt Peak) und bezeichnet die Spitzenleistung der PV Anlage. Der Wert steht für die Leistung die ein Solarmodul bei voller Sonneneinstrahlung erreichen kann. Standardbedingung sind hierbei 1000kW pro m², was den Mittagsstunden eines Sommertags in Deutschland entspricht.
Dieser Peak Wert wird von den meisten Herstellern als „Nennwert“ bezeichnet, da er auf optimalen Bedingungen basiert. Unter realen Einstrahlbedingungen werden diese Werte durch die starke Erwärmung der Solarzellen jedoch um ca. 15 – 20% reduziert. Ein Inselsystem verfügt über keinerlei Verbindung zum öffentlichen Stromnetz. Damit diese Systeme auch ohne Sonneneinstrahlung (z.B. Nachts) Energie abrufen können, bedarf es einer Pufferung bzw. Speicherung der Energie. Dies geschiet in der Regel mit Solarbatterien in Form von Bleiakkumulatoren. Will man Geräte mit einer Wechselspannung von 230V betreiben, so ist ein Wechselrichter erforderlich. Dieser wandelt die erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung mit einer Frequenz von 50Hz.
Im Alltag kommen solche System ehr weniger zum Einsatz. Jedoch gibt es Lösungen wie z.B. Parkautomaten oder Straßenlaternen, welche dieses System nutzen. Für den Haushalt ist das System ehr ungeeignet, da die Solarenergie nicht den gesamten Haushalt speist, sondern nur als Zusatzenergie dient. Die Variante der Netzgekoppelten Systeme wird in der Regel bei den meisten Photovoltaikanlagen genutzt. Die PV Anlage wird an das öffentliche Stromnetz gekoppelt und speist dort elektrische Energie ein (Parallelbetrieb). Bei der Einspeisung ist es erforderlich den Strom mit einem Wechselrichter in Wechselstrom zu wandeln und an den Takt des offentlichen Stromnetzes anzupassen.
An der Ausgangsseite des Wechselrichters befindet sich der Einspeisezähler, mit dem die Vergütung durch den Netzbetrieber geregelt wird.
Die Stromversorgung des Haushalts erfolgt also wie gehabt über das öffentliche Netz. Die meisten Verbraucher werden bei Photovoltaic-Anlagen zunächst durch die hohen Anschaffungskosten abgeschreckt. Die Finanzierung wird jedoch mittlerweile stark vom Staat unterstützt, durch zinsgünstige Konditionen bei der KfW. Zusätzlich sollte man die Vergütung durch die Einspeisung ins öffentliche Netz berücksichtigen, sowie die Einsparung von Energiekosten durch Eigenversorgung.
Die grundlegenden Faktoren für die Effizienz ihrer Photovoltaic-Anlage setzen sich zusammen aus: - Fläche der Solarzellen
- Sonneneinstrahlung am Standort
- Ausrichtung der PV-Anlage
- Dachneigung
- Leistungsfähigkeit der PV-Anlage in kWp
Ein kWp wird mit einer Solarzellenfläche von rund 9m² erreicht. In Süddeutschland werden somit Energie von ca. 870kW/h erzeugt. Rechnet man mit einer Fläche von 25m², so hat man die Möglichkeit im Jahr bis zu 2000kWh Solarstrom zu erzeugen.
Nach dem EEG (Erneuerbare Energie Gesetz) wird die Kilowattstunde bis 30kW mit 43,01 Cent vergütet.
Seit dem 1.1.2009 gilt zusätzlich folgende Regelung: - Bei Selbstnutzung des produzierten Stroms sinkt die Vergütung auf 25,01 Cent/kWh (bis 30kW).
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