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Unter Photovoltaik (auch Fotovoltaik) versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie, meist aus Sonnenlicht, in elektrische Energie mittels Solarzellen. Seit 1958 wird sie in der Raumfahrt genutzt. Inzwischen wird sie überwiegend auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt und findet unter anderem Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden und auf Freiflächen.
Der Begriff leitet sich aus dem griechischen Wort für „Licht“ (φῶς, phos, im Genitiv:φωτός, photos) sowie aus der Einheit für die elektrische Spannung, dem Volt (nach Alessandro Volta) ab. Die Photovoltaik ist ein Teilbereich der Solartechnik, die weitere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.

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Einspeisevergütung


Die Vergütung des Solarstroms in Deutschland ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt, in der Schweiz durch die kostendeckende Einspeisevergütung. Sie wird in beiden Ländern auf alle Stromverbraucher umgelegt und ist abhängig von:
Jahr des Betriebsbeginns: je früher, desto höher
Anlagengröße: je kleiner, desto höher
Art der Aufstellung: auf Häusern höher als auf Freiflächen
So wird beispielsweise in Deutschland eine 30-kWp-Anlage auf einem Dach, die 2004 erstmals Energie lieferte, mit 57,4 ct/kWh vergütet. Bei Anlagen, die im ersten Halbjahr 2011 in Betrieb genommenen wurden, beträgt die Vergütung nur noch 28,74 ct/kWh. Eine Freiflächenanlage von 2009 wird mit 31,94 ct/kWh vergütet, Anlagen aus dem ersten Halbjahr 2011 hingegen mit 21,11 ct/kWh. Aufgrund des unerwartet starken Photovoltaikausbaus wurden die Fördersätze mehrfach stark gekürzt, zuletzt im März 2012 um 20-30% (je nach Anlagentyp). Der Ausbaukorridor für die Jahre 2012 und 2013 soll zwischen 2,5 bis 3,5 Gigawatt liegen. Würde dieses Maximum überschritten, käme es zu weiteren Kürzungen. Ab 2014 soll der Ausbaukorridor um jährlich 400 Megawatt zurück gefahren werden. Energieexperten kritisieren die Pläne und warnen vor Firmenschließungen und dem Verlust von Arbeitsplätzen

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Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von entnommener elektrischer Energie und eingestrahlter Lichtenergie. Je höher er ist, desto geringer kann die Fläche für die Anlage gehalten werden. Der Wirkungsgrad kann für unterschiedliche Systemgesamtheiten betrachtet werden:
die nackte Solarzelle
das Solarpanel bzw. -modul
die gesamte Anlage inklusive Wechselrichter bzw. Laderegler und Akkus.
Die heutzutage mit Solarzellen erzielbaren Wirkungsgrade reichen von wenigen Prozent bis zu über 40 %. Dieser wird unter standardisierten Bedingungen ermittelt. Organische Solarzellen erzielen derzeit (April 2011) bis zu 10,6 % Wirkungsgrad, Dünnschichtmodule auf Basis von amorphem Silizium etwa 5 bis 13 %,[27] Dünnschichtmodule auf der Basis von Cadmiumtellurid ca. 12 %,[28] Solarzellen aus polykristallinem Silizium 13 bis 18 %,[29][30] Zellen aus monokristallinem Silizium zwischen 14 und 24 %.[31] Sogenannte Konzentratorzellen können in Laborsituationen über 40 % Wirkungsgrad erzielen.[32][33]
Zum Vergleich: Sonnenwärmekraftwerke kommen auf einen Wirkungsgrad von ca. 14–16 %.
Konzentrator-Photovoltaikmodule weisen einen höheren Wirkungsgrad als konventionelle Photovoltaikmodule auf.

Zum einen, weil effizientere, teurere Zellen verwendet werden können, und zum anderen steigt der Wirkungsgrad mit einer höheren Lichtintensität, da der Kurzschlussstrom der Zelle proportional zur Lichtintensität ansteigt und gleichzeitig die Zellenspannung zunimmt.

Da der optische Konzentrator die Solarstrahlung von einer großen Eingangsfläche auf die relativ kleine Solarzelle bündelt, ist eine wirksame (Wasser-)Kühlung der Solarzelle notwendig, weil sonst deren Temperatur unzulässig ansteigen und der Zellen-Wirkungsgrad zudem abnehmen würde. Da Konzentrator-Photovoltaikmodule wegen der Lichtbündelung zwingend auf Nachführsysteme angewiesen sind, erhöht sich der Energieertrag gegenüber einer konventionellen Photovoltaikanlage wesentlich. Wegen der Lichtbündelung können Konzentrator-Photovoltaikmodule aber nur in Gebieten mit hoher direkter Sonneneinstrahlung effektiv eingesetzt werden. Sie konkurrieren diesbezüglich also im Wesentlichen mit Solarwärmekraftwerken. Die höheren Investitionskosten von Konzentrator-Photovoltaik haben deren höheren Energieertrag verglichen mit konventionellen Photovoltaikanlagen bisher nicht wettmachen können.

Heutige Solarmodule absorbieren einen Teil des Sonnenlichts nicht, sondern reflektieren es an ihrer Oberfläche. Schwarzes Silicium vermeidet diese Reflexionen fast vollständig.

Allerdings sind auch heutige Solarmodule in der Regel mit einer Antireflexionsschicht ausgestattet, die die Reflexion bereits stark vermindert.

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Andere Fördermaßnahmen [Bearbeiten]
Neben der Einspeisevergütung gibt es zwölf weitere Programme, die die Anschaffung einer Photovoltaikanlage fördern sollen.
Auf Bundesebene kann die sogenannte Investitionszulage für Photovoltaikanlagen im produzierenden Gewerbe und im Bereich der produktionsnahen Dienstleistungen in Form von Steuergutschriften genehmigt werden.
Daneben stellt die KfW-Förderbank folgende Programme zur Verfügung:

  • KfW – erneuerbare Energien – Standard
  • KfW – Kommunalkredit
  • BMU – Demonstrationsprogramm
  • KfW – kommunal investieren.

Die Fördergelder der KfW-Förderbank werden im Gegensatz zur Investitionszulage ausschließlich als Darlehen genehmigt und über die jeweilige Hausbank zur Verfügung gestellt.
Des Weiteren haben folgende Bundesländer eigene Solarfördergesetze erlassen:
Bayern – rationelle Energiegewinnung und -verwendung im Gewerbe – (Zuschuss)
Niedersachsen – Innovationsförderprogramm (Gewerbe) – (Darlehen / in Ausnahmen Zuschuss)
Nordrhein-Westfalen – progres.nrw „Rationelle Energieverwendung, Regenerative Energien und Energiesparen“ – (Zuschuss)
Rheinland-Pfalz – energieeffiziente Neubauten – (Zuschuss)
Saarland – Zukunftsenergieprogramm Technik (ZEP-Tech) 2007 (Demonstrations-/Pilotvorhaben) – (Zuschuss).
Ein lokales Förderprogram bietet die oberbayerische Stadt Burghausen mit 50,00 € je 100 Wp installierte Leistung bis max. 1.000,00 € pro Anlage und Wohngebäude

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Insgesamt wächst der Photovoltaikmarkt zwar immer noch sehr stark (um ca. 40% jährlich); allerdings sind andere erneuerbare Energien, insbesondere die Windkraft an Land deutlich günstiger je kW erzeugter Leistung. Da die Mehrkosten für erneuerbare Energie entsprechend dem Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) auf alle Verbraucher umgelegt werden, und dies zu erheblichen Mehrbelastungen und Wettbewerbsnachteilen führt, werden die Vergütungssätze entsprechend dem Zubau gesenkt. Im Ergebnis werden günstigere Energieerzeuger bevorzugt. Aufgrund günstiger Fertigung und Überkapazitäten in China können trotz der geringeren Vergütungssätze noch rentable Photovoltaik-Projekte umgesetzt werden. Dies führt jedoch zu einem starken Margenverfall bei Händlern und Solarfirmen (sogenannte EPC). Außerdem entwickeln die nun starken und an der Börse gelisteten chinesischen Firmen ihr Direktgeschäft in den wichtigen Absatzmärkten, was die Umsatzentwicklung der Solarfirmen nachteilig beeinflusst

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Samstag, Mai 19, 2012
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