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Potential: Photovoltaik & Solarthermie

Die Nutzung der Sonnenenergie bietet sich im sonnigen Markgräflerland geradezu an. .... weiter ...

Photovoltaik (PV) - naheliegend und doch so kompliziert!

Zuletzt bearbeitet 18.10.2022 
Photovoltaik ist scheinbar die beste "erneuerbare Energie" schlechthin, denn sie bietet viele entscheidende Vorteile:

• Strom ist Energieform, die am vielfältigsten verwendet werden kann  
• emissionsfreie, also CO2-freie Stromgewinnung  
• absolut lautlose Energiegewinnung  
• die Anlagen verbrauchen in der Regel keinen Naturraum, weder für Tiere noch für Pflamzen, weil sie auf Dächern installiert sind  
• beinahe wartungsfreie Anlagentechnologie und langlebig (>20 Jahre mit geringem Leistungsverlust)
  Eine so lange Lebenserwartung ist auch dringlich notwendig, denn die hohen Anfangsinvestitionen amortisieren sich in der Regel erst nach 10-20 Jahren → Abschnitt "Wirtschaftlichkeit" 

Größtes Problem der Photovoltaik ist die zeitliche Ungleichverteilung der Verfügbarkeit des Stroms. Das Maximum zur Mittagszeit ist ausgesprochen scharf und entspricht in seiner Ausprägung nicht der Schwankung des Strombedarfs. Und nachts wird natürlich gar kein Strom produziert! Die Schwankungen der Stromproduktion in abhängigkeit vom Wetter ist dagegen ein kleinerer Störfaktor.

Technisch werden die Zeiten der "Stromlücken" über andere Produktionstechniken ausgeglichen, wie zum Beispiel in der Leistung schnell regelbare Gas-Kraftwerke oder Stromspeicher, wie z. B. Batterienanlagen (derzeit noch extrem teuer) sowie Pumpspeicheranlagen, die in den Überschusszeiten Strom verbrauchen und bei Bedarf auch schnell wieder generieren können.
Daneben gewinnt auch die zeitliche Steuerung des Energieverbrauchs durch entsprechende Regelungsanlagen beim Verbraucher zunehmend an Bedeutung. So liegt es nahe, dass z.B. Elektrofahrzeuge bevorzugt zu Zeiten eines Stromüberschusses betankt werden.
Als dritte Säule wurde der europaweite Stromhandel in den letzten Jahren massiv ausgebaut (internationale und nationale Strombörse), so dass Stromunterschuss in einer Teilregion quasi ohne jede Zeitverzögerung durch import des Stromes aus einer anderen Region mit Stromüberschuss ausgeglichen werden kann.
Und zuletzt wurden hochkomplizierte finanzielle Mechanismen eingeführt, um den Zuwachs der Stromproduktion über Photovoltaik mit dem Ausbau der netzstabilisierenden Technologien in Gleichklang zu bringen. Dies wird unter dem Link "EEG GESETZ" näher behandelt.

SOLARMODULE: Überblick - aber nur für erste Abschätzungen geeignet

Zuletzt bearbeitet 18.10.2022 
Typischer Aufbau der Solarmodule: Deckschicht aus Glas, darunter mono- oder polykristalline Siliziumzellen oder Dünnschichtzellen.

(Semi-)transparente Photovoltaik-Module

Zuletzt bearbeitet 18.10.2022 
Hierbei handelt es sich um Module, die an Stelle eines Glasdachs verbaut werden können. Die teilweise Transparenz dieser Module wirkt so. als hätte man unter dem Glasdach eine Teilverschattung eingebaut. Eine Beleuchtung des darunter liegenden Raums ist bei Tageslicht also nicht notwendig. Daher eignen sich diese Module hervorragend für die Stromgewinnung auf den Dachflächen von Wintergärten, Parkplätzen oder Abstellanlagen für Fahrräder, um nur einige Beispiele zu nennen.
Es gibt verschiedene Bauarten, nämlich Module mit kleinen Lichtschlitzen in den Flächen, aber auch Module basieren auf unltradünnen Schichten basieren, die gegen das Tageslicht als "grau" erscheinen. In allen Fällen ist die Effizienz dieser Module ca. 10-15% geringer, verglichen mit den Standardmodulen. Dieser Leistungsabfall ist aber sicher kein Hindernis für Bauwillige, die das angenehme Beleuchtungsgefühl einmal selber erlebt haben.
Kritisch dagegen ist derzeit noch die Preisstellung dieser Module, die trotz der geringeren Effizienz noch spürbar teuere sind als normale Module. Es ist zu hoffen, dass es auch hier in der nahen Zukunft zu einer drastischen Preiserosion kommen wird. Dann werden diese PV-Glas-Dächer sicher sehr attraktiv werden.

Ost-West-PV-Anlagen für Flachdächer

Zuletzt bearbeitet 18.10.2022 
Heutige Solarmodule müssen nicht mehr exakt zum Sonnenstand ausgerichtet sein, um eine hohe Effizenz zu haben. Tatsächlich haben flach liegende Solarmodule mit Ost- und West-Orientierung sogar den zwei große Vorteile gegenüber nach Süden ausgerichtete Module:

• die Stromerzeugung erfolgt durch Ost-West-Anlagen wesentlich gleichmässiger über die Zeit mit Tageslicht. Tatsächlich wird zur Mittagszeit heute oftmals so viel Strom durch PV-Anlagen erzeugt, dass der Strompreis an der Strombörse extrem niedrig oder sogar negativ ist. PV-Anlagen ohne garantierte Preise für eingespeiste Strommengen, können daher mittags kein Geld mehr verdienen.  
• Die steilere Aufstellung von nach Süden ausgerichteten PV-Modulen bewirkt einen deutlich höhere Winddruck, der wiederum durch ein stabilere Rahmenkonstruktion sowie ein höheres Ballsatgewicht ausgegleichen werden muss. Die Gesamtanlage wird daher schwerer, was zu statischen Problemen führen kann.  

InDach-Solaranlagen für Schrägdächer

Zuletzt bearbeitet 18.10.2022 
Hier wird auf Dachziegel verzichtet und statt dessen werden direkt die relativ großflächigen Solarmodule verbaut. Dies führt gegenüber einer Konstruktion mit der Solaranlage oberhalb der Dachziegel zu einer drastischen Gewichtsreduktion (um ca. 50%!), d.h. die gesamte Dachkonstruktion wird nicht schwerer, als sie mit normalen Dachziegeln gewesen wäre. [ZEIL] Allerdings muss das Dachgebälk sehr verwindungssteif aufgebaut sein, um eine Rißbildung der Konstruktion zwischen benachbarten Solarmodulen zu verhindern, was natürlich zu Leckagen führen würde.

Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen

Zuletzt bearbeitet 18.10.2022 
Die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlagen wird durch 3 Faktoren bestimmt:

• Investitionskosten: : ganz wesentlich sind in der Vergangenheit die Kosten der PV-Module (inkl. Halterungen) gewesen. Inzwischen sind die Preise auf einem so niedrigen Niveau angekommen, dass weitere Preisreduktionen unter regulären Produktionsbedingungen kaum noch denkbar sind (heute ca. 0.25-0.50 EUR/Wp). Für typische Wohnhäuser mit 10-15 kWp-PV-Anlage betragen die Modulkosten nur noch 33% der Gesamtinvestitionen; weit überwiegend sind also die Installationskosten.  
• EEG-Umlage-Befreiung für selbstgenutzen Strom (max 30'000 kWh/Jahr)  
• Garantierter Einspeisepreis resp. Marktprämie für den Überschuss-Strom, der ins Netz geleitet wird.  

Legende: *=wesentliche Ausschreibungungskonditionen laut Bundesnetzagentur.

Der online PV-Rechner der Energieagentur NRW ist ein interessantes kleines Programm, um die Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen abzuschätzen. In vielen Fällen ist das Ergebnis jedoch recht ernüchternd - aber es ist eben eher wahr, als viele Versprechungen der Anbieter von PV-Anlagen!

Wer ist Eigentümer? Wer ist Unternehmer?

Es gibt auch die Variante, dass eine vorhandenes Dachfläche für die Installation und das Betreiben einer PV-Anlage an eine externe Firma verpachtet wird. Damit ist der Gebäudeeigentümer von allen Kosten und Risiken befreit und kann zusätzlich einen geringen Zusatzwert durch den Erhalt der Pacht erwerben.

Die Pacht für Dachflächen ist allerdings gering und die Pachtlaufzeit beträgt typisch 20 Jahre (zur Amortisation der Anlage). In dieser Zeit kann das Gebäudedach also nicht umgebaut werden! Der jährliche Pachtzins beträgt typischerweise je nach Dachform und Himmelsausrichtung ca. 2.00 - 3.50 EUR/m2 Modulfläche oder 20 - 30 EUR/Jahr für jede im Jahr erzeugte kWh Strom.

Grundsätzlich können Zusatzvereinbarungen wie z.B. ein Strom-Eigenverbrauch des Gebäudeeigentümers zu einem festgelegten Preis mit vereinbart werden.

Neuanlage oder Nachrüsten:
Typische bautechnische Probleme?→ es gibt viele gute Lösungen, man muss sie nur finden!

Zuletzt bearbeitet 18.10.2022