Montag, 07.09.2009 | Autor: Bernhard Metzger/mb

Stromgewinnung durch Photovoltaik

Photovoltaik-Anlagen bieten eine umweltfreundliche Alternative zur fossilen Energie der Netzbetreiber. Sie dienen vor allem als Investitionsobjekt.

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:

  • 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:

  • 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.

Kommentare (0)

Kommentieren, ergänzen Sie jetzt den Artikel oder geben Sie dem Autor Feedback. Einfach anmelden und losschreiben.

Es schreibt für Sie

Dipl.-Ing. (FH) Bernhard Metzger ist freier Sachverständiger für Schäden an Gebäuden, Mitglied im LVS, BGDS und BBauSV und Autor einschlägiger Fachliteratur.
Bernhard Metzger

 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.