Frequently Asked Questions

 

Wie entsteht Sonnenstrom?

 

Wie wird das Sonnenlicht in elektrische Energie umgewandelt?

In jeder einzelnen Solarzelle im Photovoltaikmodul findet die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie statt. Diese Solarzellen bestehen entweder aus Silizium oder bei der so genannten Dünnschichttechnologie aus verschiedenen Halbleiterwerkstoffen z.B. amorphes Silizium, CIS, CdTe oder ähnliches.

Derzeit ist der Großteil der verwendeten Photovoltaikmodule aus Silizium.

Man unterscheidet die Zellen in mono- und polykristallin. Diese bestehen jeweils aus einer speziell vorbereiteten Siliziumscheibe mit zwei unterschiedlich geladenen Schichten. Silizium ist ein Halbleiter, der aus Quarzsand gewonnen wird. Silizium (Sand) ist weltweit das am häufigsten vorkommende Element und daher nahezu unbegrenzt verfügbar. Es sollte daher für die Photovoltaikproduktion zu keinem Rohstoffmangel kommen.

 

Welche Komponenten hat eine Solarstromanlage?

Eine Solarstromanlage besteht aus zwei Hauptkomponenten, dem Photovoltaikmodul und dem Wechselrichter, auch Netzeinspeiser genannt.

Im Photovoltaikmodul werden mehrere Solarzellen (meist kristalliner Bauart) auf eine Fläche aufgebracht und mit feinen Leiterbahnen verbunden. Durch eine Reihenschaltung mehrerer Zellen mit je ca. 0,5 V erhält man Modulspannungen von 18 bis 50 Volt. Hierbei wird Gleichstrom erzeugt.

Um Strom ins öffentliche Stromnetz einspeisen zu können, muss dieser Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden, weil das öffentliche Netz ein Wechselstromnetz ist. Hierfür ist der Wechselrichter zuständig. Er wandelt den im Photovoltaikmodul erzeugten Gleichstrom in den für die Einspeisung erforderlichen Wechselstrom um.

Für diesen eingespeisten Strom erhält der Anlagenbetreiber von den regionalen Netzbetreibern eine

Vergütung (Einspeisevergütung). Für den eigenen Stromverbrauch im Haus wird der Strom wie

bisher aus dem öffentlichen Netz über den Verbrauchszähler bezogen.

 

Monokristallin oder Polykristallin?

Der Zellentyp entscheidet nicht über die Qualität des Photovoltaikmoduls.

Zur Entscheidung über die Qualität sollte man besser den Jahresertrag pro installierte Leistungseinheit heranziehen. Es hat sich gezeigt, dass es sehr gute poly- und auch sehr gute monokristalline Zellen gibt.

 

Was ist der Wirkungsgrad eines Photovoltaikmoduls?

Der Wirkungsgrad eines Photovoltaikmoduls gibt an, wie viel Prozent des eingestrahlten Lichtes in elektrische Energie umgewandelt wird.

Wichtig: Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet nicht zwangsläufig, dass mit diesem Photovoltaikmodul auch ein hoher Ertrag erwirtschaftet werden kann. Er bedeutet nur, dass im Vergleich zu einem Photovoltaikmodul mit geringerem Wirkungsgrad weniger Fläche zur Erzeugung elektrischer Energie benötigt wird.

 

Worauf muss man beim Wechselrichter achten?

Man unterscheidet zwischen String- und Zentralwechselrichtern.

Zentralwechselrichter werden hauptsächlich in größeren Anlagen eingesetzt. In den üblichen „Hausanlagen“ werden in der Regel Stringwechselrichter verwendet.

Um optimale Erträge zu erzielen - und damit eine sichere Rendite zu realisieren - lohnt ein Vergleich der kleinen aber feinen Qualitätsunterschiede. Jeder Gerätetyp hat seine Vor- und Nachteile. Man sollte hierbei vor allem nach dem europäischem (!) Wirkungsgrad, nach Zuverlässigkeit und Kommunikationsmöglichkeiten vergleichen. Die Garantiezeit, Qualität und die Reputation des Herstellers sind weitere wichtige Auswahlkriterien.

 

Was ist der Unterschied zwischen Generatorleistung und Wechselrichterleistung und worauf ist hierbei zu achten?

Beim Generator handelt es sich um die Photovoltaikmodule. Die abgegebene Leistung des Generators ist abhängig von der Temperatur. Durch die Wärmeeinstrahlung sinkt bei allen Siliziummodulen die Spannungskennlinie, weil bereits durch die Wärmeenergie Elektronen fließen und dadurch das Spannungspotenzial im Modul sinkt. Alle Angaben beziehen sich auf 25 °C Zellentemperatur.

Der sogenannte Leistungskoeffizient gibt die Leistungsminderung bei zunehmender Temperatur an. Im Sommer kann die Temperatur in den Photovoltaikmodulen durchaus auf über 70 °C steigen – damit sinkt die Leistung um ca. 20 %. Deshalb werden Wechselrichter in der Regel auf ca. 90 % der Nennleistung ausgelegt.

Die Wechselrichter werden also mit einer höheren Eingangs- als Ausgangsleistung betrieben. In Süddeutschland ist eine höhere Eingangsleistung am Wechselrichtereingang für den Jahresertrag durchaus positiv. Dadurch wird in den Wintermonaten auch eine optimale Wirkungsgradkurve erzielt. In den Sommermonaten ist die Gleichstromleistung (Modulseite) selten über 80 %! Das Fraunhofer Institutes für Solarenergie hat hierzu Untersuchungen angestellt und festgestellt, dass eine um 15% höhere Gleichstromleistung als die Wechselstromleistung keinen Einfluss auf den Jahresertrag hat. Im Gegenteil, es kann sich sogar positiv auf den Ertrag auswirken. Als zusätzliche Sicherheit begrenzen die Wechselrichter den maximalen Eingangsstrom und können somit nicht überlastet werden.

 

Wird das Dach bei der Montage beschädigt?

Generell hat die Installationsfirma dafür zu sorgen, dass das Dach nach erfolgter Photovoltaikmontage wieder dicht ist. Bei einem Ziegeldach z.B. werden die Ziegel nicht beschädigt. Die Dachhaken werden auf die Dachsparren geschraubt und ragen unter den Ziegeln hervor. Damit zwischen den Ziegeln keine offene Fuge entsteht, wird lediglich an der Wassernase ein Stück entfernt. Das Dach ist also auch noch dicht, wenn die Anlage eines Tages wieder deinstalliert wird.

Es sollte aber auf die Verwendung von massiven Dachhaken geachtet werden, damit diese nicht bei starker Belastung (Wind und Schnee) auf die Ziegel drücken können. Hierdurch könnten die Ziegel nachträglich beschädigt werden, was dann zu Undichtigkeiten des Daches führen kann.

 

Wie erkenne ich, dass sich mein Dach für eine PV-Anlage eignet?

Eine Photovoltaikanlage kann grundsätzlich überall dort installiert werden, wo viel Sonnenlicht auf die Fläche fällt, also auch auf Flachdächern oder Dächern mit Ost- und/oder Westausrichtung.

Optimale Erträge erzielt man mit einer Fläche die voll nach Süden gerichtet ist und etwa 30° Neigung hat. Eine Abweichung vom Süden um ca. +/- 40° oder Neigungen zwischen 15° und 40° verringern den Energieertrag nur geringfügig.

Für den Ertrag ist Verschattung aber ein wichtiges Thema. Bäume, Nachbarhäuser, Giebel, Antennen u. ä. reduzieren den Stromertrag durch die Reihenschaltung der Module deutlich.

 

Ist eine Photovoltaikanlage Baugenehmigungspflichtig?

Solarstromanlagen sind in der Regel genehmigungsfrei, sofern sie auf Flachdächern, an der Fassade oder auf der Dachfläche errichtet werden. Es gibt aber Bundesländer, die auf einer Genehmigung von Photovoltaikanlage bestehen, die aus dem Baukörper hervorragen oder für sogenannte „aufgeständerte“-Anlagen.

Weiter gibt es Einschränkungen durch örtliche Bebauungspläne oder Vorschriften für bauliche Gestaltung wie z.B. denkmalgeschützte Bauten. Die Genehmigung von Solarstromanlagen geschieht dann durch die Bauordnungsämter. Generell sind für die Gesetzgebung die Länder zuständig (Landesbauordnungen).

 

Wie läuft das mit dem erzeugten Strom? Wer nimmt den Strom ab?

Generell ist die Stromabnahme durch das EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) gesetzlich geregelt und muss nicht von jedem Photovoltaikanlagebetreiber im Einzelfall geregelt werden.

Der erzeugte Solarstrom wird vom Photovoltaikanlagenbetreiber in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Hierfür gibt es eine gesetzlich festgelegte Vergütung vom jeweils zuständigen Stromnetzbetreiber (Verteilnetzbetreiber, VNB). Diese müssen den Sonnenstrom abnehmen. Die Aufgabe der VNBs ist es, für eine sichere und konstante Verteilung des gesamten Stroms im Niederspannungsbereich zu sorgen. Um das zu gewährleisten, gibt es für diese sogenannten netzgekoppelten Solarstromanlagen bestimmte Auflagen, die erfüllt werden müssen. Bei der fachgerechten und professionellen Planung und Installation durch die gerber energie systeme gmbh sind diese Anforderungen selbstverständlich berücksichtigt.

 

Ist eine Abstimmung mit dem Netzbetreiber erforderlich?

Zur Abnahme des Stroms ist der Netzbetreiber verpflichtet, jedoch ist es manchmal erforderlich und sinnvoll, den „technisch und wirtschaftlich günstigsten Verknüpfungspunkt“ bereits während der Planungsphase mit dem Netzbetreiber abzustimmen. Bei einer Photovoltaikanlage mit einer Leistung von über 30 kWp ist eine Voranfrage beim Netzbetreiber unbedingt erforderlich. Der VNB kann dabei Kosten für die Erweiterung des Stromnetzes dem Anlagenbetreiber in Rechnung stellen. Es gibt auch VNBs die sogar diese Voranfrage in Rechnung stellen. Es ist aber durchaus sinnvoll auch bei Anlagen kleiner als 30 kWp die geplante Einspeiseleistung frühzeitig beim Netzbetreiber anzumelden. Eventuell ist es auch bei diesen Anlagen erforderlich, das Netz auszubauen – allerdings in diesem Fall mit dem Unterschied, dass der Netzbetreiber die Kosten hierfür selber zu tragen hat.

In Deutschland gibt es über 900 Netzbetreiber, die zum Teil sehr unterschiedliche Verfahrensweisen zur Voranfrage, Anmeldung und Inbetriebnahme einer Solarstromanlage haben. Auch hier können Sie sich auf die lange Erfahrung unserer Planer verlassen. Wir stehen in regelmäßigem Kontakt mit den regional zuständigen Netzbetreibern.

 

Woher weiß ich, wie viel Strom eingespeist wurde?

Um den von der Photovoltaikanlage erzeugten und eingespeisten Strom zu messen wird ein separater Einspeisezähler installiert. Dieser Zähler kann gekauft oder „gemietet“ werden. Wir koordinieren den Zählereinbau und die damit verbundenen Anmeldungen und Terminabsprachen mit dem VNB für Sie.

 

Wo wird der Einspeisezähler installiert?

Der Einspeisezähler muss in der Nähe Ihres Bezugszählers bzw. der Panzersicherung platziert werden. Wir stimmen den Montageort für Sie mit dem Netzbetreiber ab. Sollte noch ein komplett freies Zählerfeld in Ihrem Zählerschrank vorhanden sein, kann der Einspeisezähler im Ihrem vorhandenen Zählerschrank installiert werden. Falls kein freies Zählerfeld mehr vorhanden ist, wird der Einspeisezähler in einem neuen Zählerschrank, in der Regel neben den vorhandenen Zählerschrank, installiert.

 

Wie wird abgerechnet?

Die Photovoltaikanlage wird installiert und in Betrieb genommen. Darüber gibt es ein Inbetriebsetzungsprotokoll welches beim Netzbetreiber eingereicht werden muss. Daraufhin erhalten Sie vom VNB Ihre Vertragsunterlagen. Ab dem Tag der Inbetriebnahme bis zur ersten Ablesung des eingespeisten Solarstroms wird eine Pauschalvergütung von 800 oder 850 kWh (das handhabt jeder VNB unterschiedlich) mit der Anlagenleistung multipliziert und über den resultierenden Betrag wird dann eine Gutschrift erstellt. Dieser Betrag wird dem Anlagenbetreiber auf das genannte Bankkonto überwiesen. Nach der ersten Ablesung wird die tatsächlich eingespeiste Strommenge ermittelt und es gibt dann eine entsprechende einmalige Ausgleichszahlung (weil in der Regel mehr eingespeist als ausbezahlt wurde). In den Folgejahren wird jeweils der eingespeiste Strom aus dem Vorjahr zu Grunde gelegt und in jeweiligen Teilzahlungen ausbezahlt.

 

Muss ein „Einspeisevertrag“ mit dem VNB geschlossen werden?

Das EEG regelt die Höhe und die Dauer der Vergütung. Daher ist es nicht erforderlich einen Vertrag mit dem VNB zu schließen. In den meisten Fällen stellen Sie sich als Anlagenbetreiber damit schlechter. Dies haben Tests, z.B. der Zeitschrift „Photon“, ergeben.

Sie müssen aber die Zahlungsbedingungen mit dem VNB klären. Dies muss aber nicht über den Einspeisevertrag geschehen, sondern kann separat geregelt werden.

 

Was geschieht, wenn ich den Strom selber nutzen will?

Im Jahr 2009 gab es eine Gesetzesnovelle des EEG. Darin wurde ein Bonus für den selber genutzten Photovoltaikstrom festgelegt. Zusammen mit den ersparten Bezugskosten und diesem Bonus kann es durchaus finanziell interessant sein, den Photovoltaikstrom selber zu nutzen.

Der Gesetzgeber möchte hierdurch einen Anreiz für die Eigennutzung des Solarstroms schaffen, um die Netze zu entlasten. Weitere Einzelheiten hierzu entnehmen Sie bitte dem EEG.

 

Gibt es eine Meldepflicht von Photovoltaikanlagen?

Durch das Erneuerbare – Energien - Gesetzes (EEG) § 16 Abs. 2 S.2 (Novelle von 2009) sind Betreiberinnen und Betreiber von Photovoltaikanlagen verpflichtet, den Standort und die Leistung der Anlage der Bundesnetzagentur zu melden. Der Netzbetreiber (VNB) ist zur Vergütung des eingespeisten Stroms nach dem EEG nur verpflichtet, wenn die Anlage der Bundesnetzagentur gemeldet wurde. Diese Anmeldung wird für Sie von gerber energie systeme gmbh durchgeführt.

 

Was gibt es noch bei der Meldepflicht zu beachten?

Die Anmeldung bei der Bundesnetzagentur kann über deren Homepage erfolgen. Hierfür gibt es ein „Formular zur Meldung von Photovoltaikanlagen an die Bundesnetzagentur“. Das Formular und die Erläuterungen sind im Internet der Bundesnetzagentur wie folgt verfügbar:

www.bundesnetzagentur.de -> Sachgebiete -> Elektrizität / Gas -> Erhebung von Unternehmensdaten -> Datenerhebung EEG -> EEG-Anlagenbetreiber.

Die Meldung ist über den auf dem Formular beschriebenen Weg an die Bundesnetzagentur zu übermitteln. Nach dem Erfassen der Daten, sendet die BNA dem Betreiber eine Registrierungsbestätigung mit den übermittelten Angaben. Dies ist als Nachweiß für den Betreiber gegenüber dem VNB für die erfolgte Anmeldung gedacht. So lange eine Registrierungsbestätigung noch nicht vorliegt, empfiehlt die Bundesnetzagentur die Vorlage einer Kopie der Meldung an den Netzbetreiber.

 

Das Photovoltaik-Lexikon

 

Abschreibung

Die Anschaffungskosten einer netzgekoppelte Photovoltaikanlage können als Ausgaben beim Finanzamt geltend gemacht werden. Die unterschiedlichen und für Sie sinnvollen Abreibungsmethoden können Sie bei Ihrem Finanzamt erfragen oder sprechen Sie Ihren Steuerberater an.

 

Antireflexbeschichtung

Hierbei handelt es sich um eine durchsichtige Schicht auf der Oberseite des Photovoltaikmoduls. Sie dient der Einschränkung von Reflexionsverlusten. Durch die Antireflexionsschicht gelangt mehr Licht in die Zellen, da die Siliziumschicht sonst 30 % des Sonnenlichts wieder reflektieren würde. Die Antireflexionsschicht bestimmt auch die Farbe der Solarzelle.

 

Aufdachmontage

Mit dieser Montageart ist ein Montagesystem gemeint, mit dem die Photovoltaikmodule mit Hilfe von speziellen Dachhaken oder Klemmen parallel zur Dachneigung installiert werden. Das Dach behält seine bestehende Funktion als Schutz- und Dichtschicht und wird nicht nennenswert verändert.

 

Ausrichtung einer Photovoltaikanlage

Um einen optimalen Ertrag zu erzielen sollten die Module einer Photovoltaikanlage nach Süden ausgerichtet und um ca. 30° geneigt sein (siehe hierzu auch: Dachneigung).

Bei Abweichungen von der Südausrichtung reduziert sich die Energieausbeute. (siehe hierzu auch: Azimut)

 

Azimut (Winkel)

Gibt die Abweichung der Photovoltaikmodule aus der Südachse an. Bei einergenauen Südausrichtung beträgt der Azimutwinkel 0°, bei West- oder Ostausrichtung + bzw. - 90°.

 

Bezugszähler

Der Bezugszähler misst die elektrische Energie in kWh, die aus dem Versorgungsnetz des Energieversorgers abgenommen wird. Dies ist der „Strom“ den Sie verbrauchen.

 

Bypass-Diode

Im Betrieb eines Photovoltaikmoduls kann es vorkommen, dass eine einzelne Solarzelle teilweise oder komplett verschattet wird – z.B. durch einen Schornstein oder einen Baum etc. Es fließt weniger Strom durch die Module. Durch die Reihenschaltung der Zellen im Modul heizt sich die verschattete Zelle auf und kann zerstört werden (Hot-Spot-Effekt). Bypass-Dioden schützen verschattete Zellen. Photovoltaikmodule besitzen je nach Zellenanzahl und Bauart eine bis sechs Bypass-Dioden.

 

CO2-Reduktion

Beim Betrieb einer Photovoltaikanlage wird kein CO2 ausgestossen. Allerdings werden bei der Herstellung der Komponenten durch den Verbrauch von Elektrizität und Brennstoffen CO2-Emissionen verursacht. Durch die innerhalb der Lebensdauer erzeugte emissionsfreie Energie fällt diese Bilanz aber deutlich positiv aus, d.h. es wird mehr CO₂ eingespart als während der Herstellung erzeugt wird. Photovoltaikanlage leisten durch ihre positive CO2-Bilanz einen Beitrag zum Umweltschutz. Bereits 1 kWp installierte PV-Leistung erspart ca. 300 kg CO2-Ausstoß pro Jahr.

 

Dachneigung

Mit der Dachneigung ist der Winkel der Dachfläche zur Horizontalen gemeint. Sie gibt die „Schräge“ bzw. „Steilheit“ der Dachfläche an.

 

Dünnschichtphotovoltaikmodule

Diese Module haben eine hundertfach dünnere Siliziumschicht als herkömmliche mono- oder polykristalline Photovoltaikzellen. Es handelt sich dabei aber ebenfalls um photoaktive Halbleiter, die auf einem Trägermaterial wie Glas oder Edelstahlfolie aufgedampft werden. Sie haben einen geringen Wirkungsgrad im vergleich zu kristallinen Siliziumzellen, sind aber durch Materialeinsparung günstiger in der Herstellung und weniger anfällig bei Verschattungen und besitzen ein besseres Schwachlichtverhalten.

 

Einspeisevergütung

Von einer in Deutschland installierten Photovoltaikanlage wird der erzeugte Strom in aller Regel in das Stromnetz eines Netzbetreibers eingespeist. Hierfür erhält der Anlagenbetreiber eine Einspeisevergütung, deren Höhe und Vergütungsart durch das Erneuerbare Energiengesetzt (EEG) geregelt ist. Entscheidend für den Vergütungssatz ist immer das Inbetriebnahmedatum, die Anlagenart und Anlagengröße.

 

Einspeisezähler

Als Einspeisezähler wird der Zähler bezeichnet, der zusätzlich im Zählerschrank (falls noch ein freier Platz vorhanden ist) installiert wird und die Menge des erzeugten Solarstroms misst. Er dient als Nachweis zur Abrechnung mit dem Energieversorger.

 

Erneuerbare Energien

Als erneuerbare Energien bezeichnet man die Energien, die durch nachwachsende Rohstoffe oder durch andere Kräfte, die in nahezu unbegrenztem Masse vorkommen, erzeugt werden. Zu den erneuerbaren Energien gehören z.B.: Windenergie, Erdwärme, Gezeitenkraft, Biomasse (Holz, etc.), und Sonnenenergie.

Laut einer Studie der Bundesregierung könnten bis im Jahre 2050 ca. 65 % des Stromverbrauchs in Deutschland durch erneuerbare Energien abgedeckt werden.

 

Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Durch das EEG ist die Förderung von erneuerbaren Energien bundesweit geregelt. Dadurch soll zum einen zum Klima- und Umweltschutz beigetragen werden und gleichzeitig die nachhaltige Entwicklung und die Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien an der Stromversorgung erreicht werden.

Weiter regelt das Gesetz die Abnahme und die Vergütung von aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenem Strom, also auch Strom aus Photovoltaikanlagen, durch die Netzbetreiber bzw. Energieversorger.

Vergütet wird jeweils der zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme gültige Vergütungssatz für eine Dauer von 20 Jahren plus des Inbetriebnahmejahres. Diese Vergütung bekommt der Anlagenbetreiber vom Netzbetreiber.

 

Fassadenmontage

Als Fassadenanlage bezeichnet man Photovoltaikanlagen, die fest in die Fassade integriert sind. Sie bieten sich besonders bei großen Büro- und Industriebgebäuden an. Kaltfassade nennt man die Konstruktion, wenn die Module vor der Fassade installiert werden. Hierbei dient dann der Raum zwischen den Photovoltaikmodulen und der Wand zur Hinterlüftung. Bei einer Warmfassade werden die Photovoltaikmodule in die Außenwand integriert und übernehmen somit auch die Funktion der Gebäudehülle.

 

Flachdachmontage

Auf einem Flachdach können Photovoltaikmodule auf zwei Arten montiert werden. Zum einen kann man die Module flachliegend montieren oder zum anderen mittels einer Aufständerung auf ca. 30° aufstellen.

Bei flachliegenden Modulen kann insgesamt mehr Leistung installiert werden. Die aufgeständerte Variante muss berücksichtigen, dass sich die Module gegenseitig verschatten können und somit entsprechend Abstände zwischen den Reihen eingehalten werden müssen. Das bedeutet, dass die zur Verfügung stehende Fläche insgesamt mit weniger Gesamtleistung belegt wird. Die Energieausbeute ist bei den aufgeständerten Modulen besser als bei flach montierten Modulen. Allerdings ist der einmalige Invest bei einer aufgeständerten Anlage auch höher.

Welche Variante für Sie die optimale Lösung ist, ermitteln die Planer von gerber energie systeme gmbh gerne für Sie.

 

Flasherdaten

Zur Qualitätskontrolle der Modulhersteller gehört das „flashen“ der Module nach der Herstellung. Dabei werden der Strom, die Spannung und die Leistung gemessen. Diese Daten nennt man Flasherdaten.

 

Freilandanlagen

Eine auf einer Freifläche (Grünfläche, Ackerfläche, etc.) aufgestellte Photovoltaikanlage bezeichnet man auch als Freilandaufstellung. Es gibt diese Anlagen als einfache, starr aufgeständerte Anlagen oder als dem Sonnenstand nachgeführte Variante.

 

Generator

Der Generator einer Photovoltaikanlage sind die Photovoltaikmodule oder Modulfelder.

 

 

Generatoranschlusskasten

In einem Generatoranschlusskasten (GAK) werden die unterschiedlichen Strings zu einer Gleichstromhauptleitung zusammengefasst. Falls erforderlich, können auch Überspannungsschutzelemente, die der Sicherung der Photovoltaikmodule und des Wechselrichters dienen, in den GAK integriert werden.

 

Gleichstrom

Als Gleichstrom (DC) bezeichnet man den Strom, bei dem sich die Polarität nicht ändert. Im Gegensatz dazu ändert sich beim Wechselstrom (AC) die Polarität pro Sekunde 50-zig Mal (50 Hz).

Ein Photovoltaikmodul liefert Gleichstrom. Um in das Stromnetz (Wechselstrom) einspeisen zu können, muss dieser Strom in Wechselstrom umgewandelt werden, das macht der sogenannte Netzeinspeiser (auch Wechselrichter genannt).

 

Globalstrahlung

Die Globalstrahlung ist die von der Sonne erzeugte Strahlung, die auf eine horizontale Fläche trifft. Diese Strahlung setzt sich aus den Komponenten von direkter, diffuser und reflektierter Strahlung, wie z.B. von Schneeflächen, zusammen. In Süddeutschland beträgt diese Globalstrahlung ca. 1085 kWh / m². Diese Strahlung wird deutschlandweit an 42 Wetterstationen vom Deutschen Wetterdienst gemessen.

Um die Strahlung zu ermitteln, die auf das PV-Modul fällt, muss noch die ausrichtung des Moduls (Neigung und Azimut) berücksichtigt werden.

 

Indachmontage

Hierbei werden die Module in die Dachhaut integriert und ersetzen die Dacheindeckung. Die Indachmontage gilt als optisch besonders ästhetisch, hat technisch gegenüber der herkömmlichen Aufdachmontage aber Nachteile.

 

Inselsystem

Eine Photovoltaikanlage die komplett autark und ohne ein öffentliches Stromnetz auskommt nennt man ein Inselsystem. Dieses System verwendet man daher auch bisher nahezu ausschließlich dort, wo kein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz möglich ist, wie z.B. ein abgelegenes Ferienhaus, eine Jagdhütte, ein Bootshaus oder ein Reise-Van.

Die Anlage erzeugt Strom, der dann entweder sofort verbraucht wird oder vom Wechselrichter dazu verwendet wird, um in einer Solarbatterie zwischengespeichert zu werden. So kann der Strom dann verwendet werden, wenn die Sonne auch mal nicht scheint.

Nachteil dieser Anlagen sind derzeit noch die recht teuren und nicht sehr langlebigen Akkus.

 

Leistungsgarantie

Die Modulhersteller unterscheiden in eine Produktgarantie und eine Leistungsgarantie. Die Leistungsgarantie ist eine erweiterte Garantie und gibt die maximal zulässige Abweichung von der Nennleistung des Photovoltaikmoduls nach einer bestimmten Betriebszeit an. Üblicherweise werden derzeit 90 % der Leistung nach 10 bis 12 Jahren und 80 % der Leistung nach 25 Jahren garantiert.

 

Matching

Matching nennt man es, wenn die Anlage im Punkt ihrer maximalen Leistung betrieben wird, dem sogenannten MPP (Maximum Power Point).

Es ist sinnvoll, um keine Leistungseinbussen zu haben, immer Module mit möglichst fast identischem Stromfluß am MPP in einem String zu verwenden. Ein Modul mit niedrigerem MPP-Strom würde den Stromfluß und damit auch die Leistung des ganzen Stranges vermindern. Dies betrifft aber nur Module, die eine hohe Leistungstoleranz aufweisen. Bei hochwertigen Modulen von namhaften Herstellern, deren gemessene Wattleistung im Plusbereich liegt, ist das Matching daher nicht erforderlich.

 

Nachführung

Um den Energieertrag einer Photovoltaikanlage zu steigern kann man die Module dem Sonnenstand entsprechend optimal ausrichten und nachführen. Diese Nachführung erfolgt durch horizontale und / oder vertikale Nachführsysteme.

Vorteil: Die Energieausbeute kann dadurch um bis zu 30 % gesteigert werden.

Nachteil: Diese Systeme sind relativ teuer und wartungsanfällig.

 

Nennleistung

Ein Photovoltaikmodul oder auch eine einzelne Solarzelle wird unter Standardtestbedingungen getestet. Die dabei gemessene Leistung nennt man Nennleistung. Sie wird in Watt peak (Wp) bzw. in Kilowatt peak (kWp) gemessen.

 

Netzgekoppelte Photovoltaik-Anlage

Die wichtigsten Bestandteile einer Photovoltaikanlage sind die Photovoltaikmodule, der Wechselrichter, der Einspeisezähler und Sicherheitsbauteile.

Die Photovoltaikmodule erzeugen Gleichstrom der vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und über den Einspeisezähler ins öffentliche Stromnetz eingeleitet wird.

 

Performance-Ratio

Die Performance-Ratio ist eine standortunabhängige Kennzahl, die ein Maß für die Anlagengüte ist. Hierbei wird die theoretisch verlustfreie arbeitende Photovoltaikanlage mit der realen Anlage verglichen. Die Wirkungsgrade der Module, der Wechselrichter und der sonstigen Komponenten gehen in die Performance-Ratio ein.

 

Photovoltaik

Der Begriff Photovoltaik (PV) setzt sich aus dem griechischen Wort für Licht, Photon und dem Namen des Physikers Alessandro Volta (Volt) zusammen. Mit Photovoltaik meint man die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie, oder anders ausgedrückt auch die Gewinnung von Strom aus Sonnenlicht.

Durch das Auftreffen von Lichtenergie (Photonen) in das Siliziumkristallgitter eines dotierten Halbleiters werden Ladungsträger freigesetzt, die zur Energieerzeugung genutzt werden können.

 

Photovoltaik-Anlage

Man unterscheidet bei Photovoltaikanlagen in netzgekoppelte Anlagen (s. netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen) und Inselsysteme (s. Inselsysteme).

 

Photovoltaikmodul

Die Bestandteile eines Photovoltaikmoduls sind mehrere hintereinandergeschaltete (Reihenschaltung) Solarzellen. Da die Module dem Wetter direkt ausgesetzt sind, werden die Solarzellen meist auf der Vorderseite durch gehärtetes Glas und auf der Rückseite durch einen Folienverbund (Laminat) geschützt. Zur Stabilisierung und zum Schutz sind die meisten Photovoltaikmodule noch mit einem Rahmen aus Aluminium versehen.

 

Silizium

Silizium ist das zweithäufigste Element auf der Erde nach Sauerstoff.

Mittels einer speziellen chemischen Behandlung wird aus Sand das Silizium gewonnen. Es wird dann gereinigt und kann zur Herstellung von kristallinen und mikroamorphen Solarzellen verwendet werden.

 

Solaranlage (Thermisch / Photovoltaisch)

Eine Photovoltaikanlage dient der Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in nutzbare Energie (Strom).

Im Gegensatz hierzu wandelt eine thermische Solaranlage (Solarthermie) die Strahlungsenergie in nutzbare Wärme (Warmwasser) um.

 

Solarthermie

Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung von Sonnenstrahlung

in nutzbare Wärme. Die geschieht mit Hilfe von Kollektoren womit Wasser erwärmt wird. In Wohngebäuden werden solarthermische Anlagen zur Erwärmung von Brauchwasser z.B. für die Dusche, das Abwaschwasser etc. verwendet. Über ein Zusatzgerät können auch Haushaltsgeräte wie die Waschmaschine und der Geschirrspüler direkt mit Warmwasser versorgt werden. Dadurch wird Energie gespart die sonst zur Erwärmung des Wassers benötigt würde.

 

Solarzelle

In einem Photovoltaikmodul ist die Solarzelle die kleinste Einheit, die zur Stromerzeugung dient. In der Regel (ca. 95%) bestehen Solarzellen aus Silizium. Sie besteht aus zwei Schichten, wovon eine positiv, die andere negativ dotiert ist. Sobald nun Licht auf diese Solarzelle fällt entsteht eine Spannung zwischen diesen beiden Schichten. Wenn nun ein Verbraucher, wie eine Glühlampe, angeschlossen wird, fließt Gleichstrom (DC).

Solarzellen haben unterschiedliche Strukturen. Man unterscheidet in amorphe, mikroamorphe, monokristalline und polykristalline Solarzellen.

 

Solarzelle, Amorph

Das griechische Wort „amorph“ bedeutet so viel wie „gestaltlos“. In amorphem Silizium sind die Atome unregelmäßig angeordnet. Die wichtigste Eigenschaft dieser Zellart ist ein sehr hohes Lichtabsorptionsvermögen. Deshalb können amorphe Siliziumzellen sehr dünn (Dünnschicht) sein. Der Wirkungsgrad ist allerdings mit 6 – 8 % deutlich niedriger (um ca. 50%) als z.B. bei kristallinen Solarzellen. Amorphe Solarzellen nutzen dafür den diffusen Lichtanteil effektiver und auch ihre Energieausbeute wird von der Zellentemperatur weniger beeinflusst.

 

Solarzelle, CdTe Technik

CdTe (Cadmium-Tellurid) ist eine weitere Dünnschichtsolarzelle. Sie erreichen derzeit Wirkungsgrade von 7 - 10 % und sind relativ einfach und schnell herzustellen. Deshalb sind inzwischen weltweit viele Fabriken mit großer Kapazität in Betrieb. Nachteil ist die mit dem Schwermetall Cadmium belastete Zelle. Deshalb ist eine Entsorgung nur als Sondermüll möglich, weshalb die Hersteller die Module kostenfrei nach der Laufzeit zurücknehmen.

 

Solarzelle, CIS Technik

CIS steht für Kupfer – Indium – Sulfid. Der Kern dieser Solarzelle besteht aus einer dünnen CIS-Schicht, die genauso viel Sonnenlicht absorbiert wie die hundert Mal dickere Siliziumschicht einer

kristallinen Solarzelle. Je installiertem Watt peak werden mit dieser Technik höhere Energieerträge erzielt als mit herkömmlichen kristallinen Solarzellen. Dies liegt an der Eigenschaft, auch bei ungünstigen Bedingungen wie Teilverschattung oder hohen Temperaturen, gute Ausbeuten zu erzielen.

 

Solarzelle, Microamorph

Bei dieser Solarzelle liegt eine tandemartige Struktur aus amorphem und monokristallinen Silizium vor. Es sind mehrere Dünnschichtsolarzellen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit kombiniert, wodurch sich die Strahlungsenergie besser nutzen lässt. Bei dieser Technik wird durch die extrem dünne Schicht im Mikrometerbereich viel Material gespart. Der Wirkungsgrad dieser Zelle liegt derzeit bei ca. 9,5 %.

 

Solarzelle, Monokristallin

Derzeit liegt der Wirkungsgrad von monokristallinen Solarzellen bei 14 - 20 %. Man erkennt sie äußerlich recht gut an ihrem anthrazitfarbenen Farbton. Die Zellen werden aus einem einzigen Kristall (mono = eins) hergestellt. Sie haben daher eine völlig regelmäßige Anordnung in der Atomstruktur, sind aber von der Herstellung etwas aufwendiger.

 

Solarzelle, Polykristallin

Die polykristallinen Solarzellen erkennt man daran, dass sie meistens bläulich schimmern. Hier besteht die einzelne Solarzelle nicht aus einem einzigen Kristall, sondern setzt sich aus vielen (poly = viele), unregelmäßig angeordneten Kristallen zusammen. An den Trennstellen der einzelnen Kristalle in einer Zelle gibt es immer kleine Verluste, weshalb der Wirkungsgrad dieser Zellen „nur“ zwischen 12 und 18 % liegt. Die Herstellung ist allerdings gegenüber der monokristallinen Zelle weniger aufwendig.

 

Sonneneinstrahlung

Als Sonneneinstrahlung bezeichnet man die direkt von der Sonne kommende Strahlung plus die indirekte Strahlung, die durch Reflexion und Brechung der Strahlung auf ihrem Weg durch die Atmosphäre entsteht. Deutschland hat verglichen mit der Sahara nur eine Sonneneinstrahlung von 50 %.

 

Standardtestbedingungen (STC)

Die Leistung eines Photovoltaikmoduls wird im Labor unter genormten Bedingungen ermittelt. Diese Standardtestbedingungen sind u. a. die Bestrahlungsstärke (Globalstrahlung) von 1000 W / m² bei exakt senkrechtem Lichteinfall, eine Zelltemperatur von 25°C und das Strahlungsspektrum AM von 1,5 (AM = englisch für air mass). Die damit ermittelte Leistung wird in Watt peak (Wp) gemessen.

 

Temperaturkoeffizient

Die Temperatur beeinflusst die Leistung eines Photovoltaikmoduls. Mit dem Temperaturkoeffizienten wird angegeben, wie sich der Wirkungsgrad einer Solarzelle pro Grad Celsius verändert, wenn die Temperatur steigt.

 

Verschattung

Durch Schatten auf den Photovoltaikmodulen wird die Leistung teilweise deutlich reduziert. Schatten auf der Modulfläche kann durch Bauteile auf dem Dach wie z.B. Schornsteine, Sat-Antennen, Gaupen, etc. und auch durch Nachbarbebauung oder Bäume entstehen. Wenn Schatten auf ein Photovoltaikmodul fällt, sinkt die Leistung in diesem Modul. Da die Module in der Regel in Reihe geschaltet sind, kann dadurch die komplette Anlagenleistung sinken.

 

Wechselrichter / MPP

Mit einem Photovoltaikmodul wird Gleichstrom erzeugt. Das öffentliche Stromnetz wird aber mit Wechselstrom betrieben. Um nun den erzeugten Gleichstrom in das öffentliche Stromnetz einspeisen zu können, muss der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Das macht der Netzeinspeiser (auch Wechselrichter genannt). Der Wechselrichter erfüllt noch weitere Funktionen wie z.B. das Überwachen des Stromnetzes auf Störungen. Er gewährleistet somit den Schutz der Photovoltaikmodule gegen Überspannungen aus dem Netz und bei Gewitter. Ein hundertprozentiger Schutz ist dies allerdings nicht. Der Wechselrichter zeichnet auch Betriebsdaten auf. Dadurch können Störungen analysiert und die Anlage überwacht werden. Der Wechselrichter übernimmt also eine zentrale Aufgabe in der ganzen Anlage und er ist somit sehr wichtig für die Erträge des Gesamtsystems.

Je nach Wetter können sich die Einstrahlungsverhältnisse schnell ändern. Dies beeinflusst die Leistung des Photovoltaikgenerators maßgeblich. Um eine optimale Energieausbeute zu erzielen, muss sich der Wechselrichter anpassen und immer den Punkt maximaler Leistung (MPP = Maximum

Power Point) finden. Dies bezeichnet man als MPP-Tracking. Der MPP-Spannungsbereich gibt an, in welchen Grenzen die optimale Leistungsanpassung erfolgt.

 

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad eines Photovoltaikmoduls errechnet sich aus der vorhandenen Sonnenenergie, die auf das Modul trifft, und der daraus resultierenden elektrischen Energie.

Heutige, marktübliche Photovoltaikmodule haben Wirkungsgrade zwischen 6 % (sog. Dünnschichtmodule) und 20 % (monokristalline Hochleistungsmodule). Unter Laborbedingungen sind auch schon sogenannte Konzentrator–Mehrschicht-Module mit 35 – 40 % Wirkungsgrad getestet worden. Diese Technik ist aber noch nicht ganz ausgereift und wird noch eine ganze Weile benötigen, bis sie die erforderliche Serienreife hat.