Für die Montage einer PV Anlage gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Neben der Montage von PV-Anlagen auf Freiflächen bietet sich für die Montage des PV-Generators vor allem die Gebäudeintegration an.

Gebäudeintegration

Alle Teile der Gebäudeoberfläche eignen sich für die Installation einer Photovoltaikanlage; schräge und flache Dächer, sowie Fassaden. man unterscheidet additive und integrative Lösungen bei Gebäudeintegration.


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Additive Gebäudeintegration

Bei der additiven Gebäudeintegration werden die Photovoltaikmodule mit einer Montagekonstruktion/ Montagegestell auf dem Dach bzw. vor der Fassade befestigt. die PV-Anlage ist damit ein zusätzlicher Baukörper mit der alleinigen Funktion der Stromerzeugung.


Integrative Gebäudeintegration

Bei der integrativen Gebäudeintegration werden Bauteile des Gebäudes (Dach oder Fassade) durch photovoltaische Bauteile ersetzt. Dei Photovoltaikanlage wird selbst zum Teil der Gebäudehülle und übernimmt neben der Funktion der Stromerzeugung Funktionen wie Wetterschutz, Wärmedämmung, Schallschutz, Sonnenschutz, etc. So lassen sich Synergieeffekte nutzen und optisch sehr anspruchsvolle Lösungen realisieren.

In der Region Freiburg (48° nördl. Breite) ist bei einer Ausrichtung nach Süden (Azimut 0°) und einer PV-Generatorneigung von ca. 32° die jährliche Einstrahlungsenergiemenge am höchsten.

Schrägdach

bild02Der Vorteil bei einer Installation auf einem Schrägdach ist die vorhandene Neigung (gegeben durch das Dach), dies ist bei einem Flachdach mit einer zusätzlichen Unterkonstruktion zu realisieren. hier ist aber die Hinterlüftung der Solaranlage wesentlich besser, was zu höheren Erträgen führt, weil der Wirkungsgrad der Solarzellen mit abnehmender Zelltemperatur zunimmt.

Rechts dargestellt ist der Einfluss (in % gegenüber dem max. Werg 100%) der Ausrichtung (Orientierung und Neigung) auf die jährliche Einstrahlungsmenge für Mitteleuropa.

In der Region Freiburg (48° nördl. Breite) ist bei einer Ausrichtung nach Süden (Azimut 0°) und einer PV-Generatorneigung von ca. 32° die jährliche Einstrahlungsenergiemenge am höchsten.

Bei standortbedingten Verschattungen handelt es sich um Schattenwürfe wie sie beispielsweise von Bäumen, Nachbargebäuden oder Geländeerhebungen verursacht werden.



Verschattung

bild03Ein Schattenwurf auf eine PV-Generatorfläche führt in der Regel zu empfindlichen Einbußen beim Ertrag - hierbei sind sogenannte "nahe Schatten" besonders kritisch.

Bei standortbedingten Verschattungen handelt es sich um Schattenwürfe wie sie beispielsweise von Bäumen, Nachbargebäuden oder Geländeerhebungen verursacht werden.

Gebäudebedingte Verschattungen sind meistens nahe Schatten. Diese werden durch Gauben, Schornsteine, Antennen, Satellitenschüsseln, etc. hervorgerufen.

bild03-2Einige Verschattungen können durch Verschieben des PV-Generators vermieden oder vermindert werden. Ist dies nicht möglich bleibt nur das Anlagenkonzept als ganzes der Situation anzupassen. Wir führen komplexe Schattenwurf-Simulationen mit modernsten Case/Ray-Tracing-Verfahren bezogen auf den Anlagenstandort durch.

 

 

Globalstrahlung / Verteilung der Sonneneinstrahlung

Die Intensität der Sonneneinstrahlung außerhalb der Erdatmosphäre ist abhängig vom Abstand zwischen Sonne und Erde. Im Verlauf eines Jahres bewegt sich dieser. Hierdurch schwankt die Bestrahlungsstärke zwischen 1325 W/qm und 1412 W/qm. Die Erdatmosphäre reduziert die Sonneneinstrahlung durch Reflexion, Absorption und Streuung. Auf der Erdoperfläche wird bei schönem klarem Wetter eine Bestrahlungsstärke von ca. 1000 W/qm erreicht. Summiert man die Energie der Sonnenstrahlung über ein Jahr, so erhält man die jährliche Globalstrahlung in kWh/qm.
Dieser Wert ist - wie man auf der Globalkarte erkennen kann - regional sehr unterschiedlich.

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Sonneneinstrahlung Deutschland

bild05Regionale Unterschiede der Sonneneinstrahlung innerhalb Deutschlands lassen sich aus dem obigen Bild ablesen. Es sind für ein durchschnittliches Jahr die mittleren Einstrahlungssummen in kWh/qm dargestellt.

   



 

Unterschiedliche Solarzelltypen:

Je nach Herstellungsverfahren unterscheidet man größtenteils in drei Arten von Silizium Solarzellen: Monokristalline, polykristalline und amorphe Solarzellen.

Monokristalline Solarzellen:

Zur Herstellung von monokristallinen Siliziumzellen benötigt man hochreines Halbleitermaterial. Aus einer Siliziumschmelze werden einkristalline Stäbe (Monokristall) gezogen und anschließend in dünne Scheiben gesägt. Dieses Herstellungsverfahren garantiert relativ hohe Wirkungsgrade, ist aber auch aufwendig und damit teurer.

Diese Zellen sind vom Erscheinungsbild her meist einheitlich dunkel oder fast schwarz. Markenzeichen ist die pseudoquadratische Zellform
 

Polykristalline Solarzellen:

Kostengünstiger ist die Herstellung von polykristallinen Zellen. Dabei wird flüssiges Silizium in Blöcke gegossen, die anschließend in Scheiben gesägt werden. Bei der Erstarrung des Materials bilden sich unterschiedlich große Kristallstrukturen aus, an deren Grenzen Defekte auftreten. Diese Kristalldefekte haben einen geringeren Wirkungsgrad der Solarzelle zur Folge

Das Erscheinungsbild ist oft etwas schimmernd und meist bläulich.

 

Amorphe Solarzellen:

Mit amorphen Solarzellen (oder auch Dünnschichtzellen) lässt sich ein homogenes Erscheinungsbild erreichen, weil die Zellfläche einheitlich dunkelbraun oder schwarz ist. Hergestellt werden diese Zellen indem auf Glas oder anderes Substratmaterial eine Siliziumschicht abgeschieden wird. Die Schichtdicken betragen weniger als 1 µm (Dicke eines menschlichen Haares: 50-100 µm), so daß die Produktionskosten allein wegen der geringeren Materialkosten niedriger sind.

Weitere Arten sind Hybrid-HIT-Zellen und CIS-Zellen.

 

 

Unterschiedliche Materialien und Techniken…

Die verschiedenen Ausführungen von Solarzellen unterscheiden sich hinsichtlich der verwendeten Materialien, der Kristallstruktur und der Materialdicke. Daraus resultieren unterschiedliche Wirkungsgrade, Lebensdauer und Kosten.

Dickschicht-Solarzellen

Das am häufigsten verwendete Material für Solarzellen ist Silizium. Monokristalline Zellen erreichen Wirkungsgrade bis zu 20 %. Bei polykristallinen Zellen ist das Material sichtbar unregelmäßig strukturiert. Sie haben Wirkungsgrade von derzeit ca. 14 % und weisen zudem das günstigste Preis-Leistungsverhätnis auf. Daher wird aktuell diese Ausführungsart am häufigsten eingesetzt. Mit alternativen Solarzellenkonzepten wie Farbstoffsolarzellen oder organischen Solarzellen sollen die Herstellungskosten in Zukunft gesenkt werden.

 

Dünnschicht-Solarzellen

Dünnschicht-Solarzellen auf Siliziumbasis weisen Wirkungsgrade von bis zu 8 % auf. Ihr Vorteil ist der geringe Materialbedarf an Halbleitermaterial, was sich in geringeren Kosten bemerkbar macht.

 

LGBC-Zellen (BP Solar) Laser Groove Buried Contact

Diese auch Saturnzellen genannten Solarmodule zählen zu den monokristallinen Hochleistungszellen. Durch die besondere Struktur der Zellen werden Reflexionsverluste verringert. Licht, das von der Seite einfällt, kann somit besser genutzt werden.

 
 

CIS-Solarmodule

CIS-Module sind als Dünnschichtmodule ausgeführt und werden nach Ansicht vieler Experten durch ihre neue Technologie an Bedeutung gewinnen. CIS steht für Kupfer (Cu), Indium (In) und Selen (SE). Unter den Dünnschicht-Modulen sind CIS-Module diejenigen mit dem derzeit höchsten Wirkungsgrad von zur Zeit bis zu 12 %.

 

 

Für die Wahl der richtigen Module für Ihr Dach, sprechen Sie uns an. Wir schauen uns die örtlichen Gegebenheiten bei Ihnen an und beraten Sie gern.

 

Wechselrichter

Der Photovoltaik Wechselrichter ist dafür zuständig, den Gleichstrom in Wechselstrom, bzw. Gleichspannung in Wechselspannung umzuformen. Das, was die Solarmodule generieren, ist Gleichstrom und Gleichspannung. Damit der Strom ins öffentliche Netz eingespeist werden kann, muss er zuvor in Wechselstrom und Wechselspannung umgewandelt werden. Bei der notwendigen Transformation sollten die Verluste so gering wie möglich gehalten werden. Der Solar Wechselrichter überwacht zudem die Einspeisung ins öffentliche Netz und trennt diese bei Netzstörungen oder Netzausfall.

Der Wechselrichter speichert alle relevanten Daten, seien es langfristig aufsummierte Ertragsdaten oder kurzzeitig Fehlerprotokolle. Neuere Modelle bieten auch eine kleine Datenvisualisierung.

 

Schon im Jahre 1839 entdeckte der Physiker Alexander Bequerel den photovoltaischen Effekt, bei dem elektrische Ladungsträgerpaare durch eintreffendes Licht getrennt werden. Photovoltaik ist also die direkte Gewinnung von Strom aus Sonnenlicht. Das Wort "Photovoltaik" besteht aus dem griechischen Wort für Licht "photon" und dem Namen des italienischen Physikers "Volta". An eine technische Anwendung war in jenen Jahren noch nicht zu denken.

Die Umsetzung wurde ein Jahrhundert später in Angriff genommen. 1954 wurde die erste Solarzelle entwickelt und gebaut. Hintergrund war die Idee, die Energieversorgung von Satelliten im Weltraum mit Photovoltaikmodulen sicherzustellen. Im Jahre 1954 wurde diese Idee in die Tat umgesetzt. Zuverlässigkeit, Lebensdauer und geringes Gewicht spielten hierbei die entscheidenden Rollen - heute ist dies für Raumfahrzeuge Standard.

Die ersten Anwendungen auf der Erde erfolgten in den 70er Jahren. Nach der Energiekrise von 1973 stieg das Interesse für die Nutzung erneuerbarer Energien und insbesondere der Sonnenenergie stark an. Diese Entwicklung hat sich seit dem Atomunfall in Tschernobyl im Jahre 1986 noch wesentlich verstärkt. Für den Einsatz auf der Erde wurden einfachere und weniger teure Solarzellen entwickelt. Diese wurden zunächst als sogenannte Inselanlagen für die Stromversorgung abgelegener Verbraucher (z.B. Ferienhäuser, Bewässerungsanlagen und Stromversorgungen in Entwicklungsländern, Telefonanlagen auf Bergen, etc.) eingesetzt.

In den 80er Jahren wurden von allem in sonnenreichen Gebieten (Wüstengebiete in den USA) auch eigentliche Kraftwerke gebaut - netzgekoppelte Anlagen, welche den von den Solarzellen erzeugten Strom ins öffentliche Stromnetz einspeisen.

Erste netzgekoppelte PV-Anlagen wurden in Deutschland im Rahmen des 1.000-Dächer-Programm ab ca. 1990 realisiert.

 

http://www.dgs.de/fileadmin/sonnenenergie/SE-2008-06/SE-2008-06-s38-Damals_wars.pdf

Sonnenenergie steht uns kostenlos und unbegrenzt zur Verfügung – zumindest für die nächsten fünf Milliarden Jahre. So erzeugt die Sonne Tag für Tag die 15.000-fache Menge an Energie, die zurzeit weltweit verbraucht wird und bietet ein quasi unerschöpfliches Potenzial. Wechseln auch Sie jetzt zur Energiequelle der Zukunft, umweltfreundlich, unabhängig, frei verfügbar.

 

Was ist ein kWp?

Die Leistung einer Photovoltaikanlage wird in der Einheit kWp (Kilowatt Peak) angegeben. Peak bedeutet Spitzenleistung, die unter Standard-Testbedingungen mit einer Bestrahlungsstärke von 1.000 W/m2 und einer Modultemperatur von 25°C erreicht wird. Im Durchschnitt erzeugt eine Anlage auf dem aktuellen technischen Stand jährlich etwa 800 bis 1000 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom pro Kilowatt Leistung. Dies hängt aber stark von der Region und den ortlichen Gegenheiten ab.

 

Verschiedene Faktoren beeinflussen den Ertrag:

- Modultyp

- Wechselrichter

- Verschaltung

- Ausrichtung, Neigung und Belüftung der Module

- Sonneneinstrahlung vor Ort und eventuellen Verschattungen

 

Lohnt sich eine Photovoltaikanlage in Deutschland?

Die mittlere Strahlungsintensität in Deutschland ist in der Regel groß genug, um Photovoltaikanlagen wirtschaftlich zu betreiben, wenn mit einem Kapitalzinssatz von 4 % und spezifischen Investitionskosten von 4.000 Euro/kWp gerechnet wird.

 

Was für einen Ertrag bringt meine PV-Anlage?

Die Vergütung für Strom aus solarer Strahlungsenergie, der in das öffentliche Versorgungsnetz eingespeist wird, beträgt nach dem neuen § 33 Abs. 1 Nr. 1 EEG: 39,14 cent je kWh. Dies gilt für eine Anlage mit einer Leistung von bis zu 30 kW, die auf oder an Gebäuden angebracht ist und in 2010 in Betrieb genommen wird. Der Vergütungssatz variiert in Abhängigkeit von der kW-Leistung der Anlage und dem Jahr der Inbetriebnahme. Für später installierte Photovoltaik-Anlagen reduziert sich die Vergütung nach der jüngsten Gesetzesnovellierung jährlich um 8 bis 10 %. Mit dem jährlichen Absenken der Höhe der Einspeisevergütung für neu angebrachte Anlagen bezweckt die Bundesregierung einen Anreiz hin zur Wirtschaftlichkeit.

Der Investor einer Photovoltaik-Anlage erhält die Einspeisevergütung über einen Zeitraum von 20 Jahren gezahlt – zuzüglich des Jahres der Inbetriebnahme. Dies wird ihm im EEG garantiert. Geht also eine Anlage am 01.01.2010 in Betrieb, kommt der Investor bis Ende 2031 in den Genuss der Einspeisevergütung. Bei Inbetriebnahme am 01.07.2010 erhält der Anlagenbetreiber die Einspeisevergütung also über 20,5 Jahre.