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Liebe Leserin, lieber Leser,
Sie interessieren sich für Photovoltaik und möchten alle wichtigen
Begriffe zum Thema auf einen Blick? Bitteschön! Mit unserem Photovoltaik-Abc bekommen Sie ein
fachmännisches und übersichtliches Nachschlagewerk zur Stromgewinnung aus der Sonne.
Als Experten mit langjähriger Erfahrung in der Photovoltaik erklären wir Ihnen auf den folgenden Seiten
die zahlreichen Vorteile dieser Technik, wie Photovoltaikanlagen funktionieren und worauf Sie beim
Bau unbedingt achten sollten.
VIELE GUTE GRÜNDE FÜR PHOTOVOLTAIK
Unsere Sonne ist ein riesiges Kraftwerk: Unerschöpflich, zuverlässig und kostenlos liefert uns ihre Strahlung eine gigantische Menge Energie.
Mit unseren ausgereiften Photovoltaikanlagen von AE-Tec wandeln Sie die Sonnenstrahlung in elektrische Energie um!
Ganz gleich, wo Sie leben: In Deutschland scheint ausreichend Sonne für die Nutzung der Photovoltaik. Pro Quadratmeter Fläche erreichen uns immerhin etwa 50 Prozent der Menge an Sonnenenergie, die in der Sahara empfangen werden. Und selbst bei bedecktem Himmel liefert eine Photovoltaikanlage noch etwas Strom.
Mit der Photovoltaik nutzen wir eine Technik mit vielen überzeugenden Vorteilen:
• Stromgewinnung aus der Sonne macht uns unabhängig von den fossilen Rohstoffen herkömmlicher Energiequellen, deren Ressourcen immer geringer und deren Preise immer höher werden.
• Photovoltaikanlagen sind der Inbegriff umweltfreundlicher Energieversorgung und die richtige Antwort auf die Folgen der weltweiten Klimaveränderung.
• Sie gewinnen elektrischen Strom ohne thermische, chemische oder mechanische Zwischenschritte, ohne Lärm und Schadstoffe.
• Sie vermeiden in Deutschland im Vergleich zum üblichen Strommix aus Kohle, Atomenergie, Gas und Wasser 584 Gramm CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde.
• Und Photovoltaikanlagen bestehen vorwiegend aus Materialien, die in großen Mengen zur Verfügung stehen und recycelt werden können:
Sand für die Siliziumsolarzellen, Glas für die Moduloberflächen und Aluminium für die Rahmen.
Wer möchte, kann seine Photovoltaikanlage mit einem Display und einem Datenlogger vervollständigen.
Das Display zeigt die Anlagendaten, der Datenlogger, misst und speichert sie. Wechselrichter und Datenlogger lassen sich außerdem mit modernen Kommunikationssystemen ausrüsten und kombinieren.
So können Sie zum Beispiel die Anlagendaten auf Ihrer Homepage im Internet darstellen.
Höchste Erträge sichern.
Ihre Anlage soll einen möglichst hohen Ertrag erwirtschaften.
Das hängt nicht nur von der Sonneneinstrahlung ab, sondern auch von anderen, wichtigen Faktoren:
• In Deutschland erzielen Sie die höchsten Erträge, wenn Ihr Dach mit einer Neigung von etwa 30° nach Süden zeigt.
• Je sauberer die Module, desto mehr Licht erreicht die Solarzellen und desto höher sind die Erträge.
• Bei einer Dachneigung ab 10° reinigen Regen und Schnee die Module und halten so die Oberfläche des Solargenerators ganz bequem sauber.
• Für einen hohen Energieertrag müssen die Module unbedingt unverschattet sein, denn Schatten beeinträchtigt den Ertrag erheblich.
Bitte vermeiden Sie deshalb Verschattungen durch Kamine, Gauben, hohe Bäume und Nebengebäude.
• Je besser die Module, desto höher der Ertrag. Achten Sie daher auf eine ausgezeichnete Produktqualität!
• Je höher der Wirkungsgrad des Wechselrichters, desto höher der Ertrag der Photovoltaikanlage.
In Deutschland erbringen gute Anlagen, abhängig von ihrem Standort, pro Jahr zwischen 900 und 1000 kWh pro 1 kWp installierter Photovoltaikleistung.
Zur Beurteilung Ihres Anlagenertrages müssen Sie ein ganzes Betriebsjahr betrachten, da die Sonneneinstrahlung in Deutschland zwischen
Sommer- und Winterhalbjahr sehr stark schwankt.
Es gibt zwei Arten von Photovoltaikanlagen: netzgekoppelte Anlagen mit und ohne Batteriespeicher und Inselsysteme mit und ohne Batteriespeicher.
Mit einem Inselsystem sind Sie vollkommen unabhängig von einem Stromlieferanten, ohne auf Komfort zu verzichten. Gerade bei Ferien oder Schrebergartenhäusern ohne vorhandenen Stromanschluss rechnen sich diese Anlagen in kurzer Zeit. Sie sparen die hohen Anschlussgebühren oder vermeiden den Lärm, die Abgase und das lästige Nachtanken eines Stromgenerators.
Bei einer netzgekoppelten Anlage decken Sie zunächst den eigenen Strombedarf und speisen den überschüssigen Strom in das öffentliche Netz ein. Für jede eingespeiste Kilowattstunde erhalten Sie eine Einspeisevergütung. Anlagen mit Speicherlösungen decken ebenfalls den Strombedarf der laufenden Verbraucher, der überschüssige Strom wird je nach Systemplanung in den Batteriespeicher oder in das öffentliche Netz eingespeist. Egal ob Sie eine Flachdachanlage planen oder ein Schrägdach haben, ob integriert oder aufgesetzt: Alle Photovoltaikanlagen von uns lassen sich problemlos montieren, ohne dass Ihr Haus zur Baustelle wird.
Die kleinste Einheit einer Photovoltaikanlage ist die Solarzelle.
Mehrere Solarzellenwerden zu einem Modul zusammengebaut und mehrere dieser Module dann in der Regel auf dem Dach installiert.
Ein Modul mit einer Leistung von 250 Wattpeak (Wp) hat ungefähr eine Fläche von 1,7 Quadratmeter. Die in Reihen elektrisch verschalteten Module nennt man Strang. Alle Stränge zusammen bilden den Solargenerator. Er liefert Gleichstrom, der über Leitungen zunächst zur DC-Trennstelle fließt und von dort weiter zum Wechselrichter. Dieser Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um und macht ihn damit nutzbar für alle üblichen Elektrogeräte. Außerdem beinhaltet er den Regler und die Betriebsführung der ganzen Anlage.
AUFBAU EINER PHOTOVOLTAIKANLAGE
Von den Solarmodulen, in ihrer Gesamtheit auch Solargenerator genannt, fließt der solar erzeugte Gleichstrom (DC) durch Solarkabel zum Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom (AC) umwandelt. Von dort fließt er durch Stromzähler weiter über den Netzanschluss des Gebäudes in das örtliche Stromnetz. Im Wechselrichter befindet sich die Netzüberwachung.
AMORPHE SILIZIUMSOLARZELLE (A-SI)
Eine amorphe Siliziumsolarzelle (a-Si) besteht aus einer dünnen Siliziumschicht und ist eines der gängigsten Materialien, das in der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen verwendet wird. Die Herstellung der Zellen ist im Vergleich zu kristallinen Solarzellen recht kostengünstig, da weniger Rohmaterialien verbraucht und aufwendige Waferherstellungsverfahren umgangen werden können. Obwohl a-Si-Zellen einen geringeren Wirkungsgrad als kristalline Solarzellen aufweisen, bieten sie jedoch Vorteile bei ungünstigen Licht-Verhältnissen und bei hoher Betriebstemperatur.
AMPÈRE
Maßeinheit für die elektrische Stromstärke, Abkürzung: A. Multipliziert man die Stromstärke (in Ampère) mit der Spannung (Volt), so ergibt dies die Leistung (Watt).
Bei der Planung einer Photovoltaikanlage müssen einige wichtige Fragen beantwortet werden: Wie hoch ist der Strombedarf und zu welchen Zeiten wird Strom benötigt (Lastprofil)? Wie hoch sind die Strombezugskosten? Lohnt sich der Einsatz eines Batterie-Speichersystems und wie groß ist dieser idealerweise? Wie viele Module können verschattungsfrei installiert werden und welche Anlagenleistung wird benötigt? Welcher Modultyp und welche Wechselrichter sind am besten geeignet? Wie werden die Kabel verlegt? Wie viel Gewicht darf überhaupt auf Ihr Dach montiert werden, und wie wird die Photovoltaikanlage am Dach befestigt? Wie sieht es mit dem Blitzschutz aus?
Zu all diesen und anderen Fragen beraten wir Sie gerne.
AUFDACHMONTAGE
Die meisten Photovoltaikanlagen werden auf dem Dach montiert. Bei einer Aufdachmontage wird im Gegensatz zu einer Indachmontage die bestehende Dachhaut beibehalten.
Die Solarmodule werden auf einem Montagesystem über der Dacheindeckung montiert, die somit ihre Abdichtungs- und Schutzfunktion behält.
AZIMUTWINKEL
Zur Erzielung eines hohen Ertrags sollten Photovoltaikanlagen (auf der Nordhalbkugel) möglichst nach Süden ausgerichtet werden. Der Azimutwinkel beschreibt die Abweichung der PV-Fläche von der Südrichtung hinsichtlich der Ost-West-Ausrichtung.
Der Azimutwinkel beträgt 0°, wenn die Fläche genau nach Süden orientiert ist. Der Azimutwinkel wird positiv bei Ausrichtungen in Richtung Westen und negativ bei Ausrichtungen in Richtung Osten. Eine Ausrichtung genau nach Westen entspricht damit +90°, eine Ausrichtung genau nach Osten –90°.
BATTERIE-SPEICHERSYSTEME
(auch Photovoltaik-Speichersysteme): Batterie-Speichersysteme bieten die Möglichkeit, den Solarstrom zwischenzuspeichern, wenn
der Erzeugungszeitpunkt von Solarstrom nicht deckungsgleich ist mit dem unmittelbaren Verbrauch im Haushalt.
Mit der Zwischenspeicherung kann der Eigenverbrauch von Solarstrom deutlich erhöht werden.
Photovoltaik-Speichersysteme werden grundsätzlich in zwei Varianten eingeteilt, je nachdem, ob die Batterie vor dem Wechselrichter
(DC-gekoppeltes Batteriesystem) oder danach (AC-gekoppeltes Batteriesystem) angeschlossen ist.
Die Batterie im Photovoltaik-Speichersystem speichert den überschüssigen Strom tagsüber und gibt ihn in der Nacht
oder in strahlungsärmeren Zeiten wieder ins Hausnetz ab. Bei Fragen zu Batterie-Speichersystemen
und zur individuellen Auslegung sprechen Sie uns an, wir beraten Sie gerne.
BAUGENEHMIGUNG
Die Errichtung einer Photovoltaikanlage ist in der Regel verfahrensfrei. In jeder Gemeinde kann es individuelle, sogenannte gestalterische Bauvorschriften geben, die zur Vermeidung von Komplikationen bei der Gemeinde oder dem unteren Bauaufsichtsamt zu erfragen sind. Allgemeine baurechtliche Vorschriften wie maximale Höhe und die ursprünglich festgelegten Grenzen eines Gebäudes müssen in jedem Fall eingehalten werden.
An denkmalgeschützten Gebäuden und in deren unmittelbarem Umfeld gilt Genehmigungspflicht von Seiten des Amtes für Denkmalschutz.
Freiflächenanlagen sind gesondert zu betrachten, da sie als selbstständiges Bauwerk einzuordnen sind. Wenden Sie sich bei Fragen einfach an uns.
BEZUGSZÄHLER
Der Bezugszähler ist das Messinstrument, das den Bezug elektrischer Energie aus dem allgemeinen Versorgungsnetz in Kilowattstunden (kWh) zählt.
BLINDLEISTUNG
Blindleistung ist immer dann vorhanden, wenn Wirkleistung entsteht. Jedoch liegen bei der Blindleistung die Dinge anders als bei der Wirkleistung: Sie verbraucht sich nicht und kann auch keine Arbeit leisten. Sie pendelt lediglich im Stromnetz hin und her – und belastet es dadurch zusätzlich. Denn alle Leitungen, Schalter, Transformatoren und sonstige Bauteile müssen die zusätzliche Blindleistung berücksichtigen. Blindleistung kann Auswirkungen auf das Stromnetz haben, indem sie die Spannung senkt oder erhöht oder zu einer Phasenverschiebung führt.
Seit dem 1. Januar 2012 sind Anlagenbetreiber von Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von mehr als 3,68 kVA gemäß dem EEG verpflichtet, Blindleistung bereitzustellen. Um die Netzintegration der erneuerbaren Energien zu optimieren, können Wechselrichter einer einspeisenden Photovoltaikanlage die Blindleistung, wie vom Netzbetreiber gefordert, kontrolliert bereitstellen.
BLITZSCHUTZ
Eine Photovoltaikanlage erhöht grundsätzlich nicht das Risiko eines Blitzeinschlages in ein Gebäude. Gleichwohl ist der Installateur oder Planer der Photovoltaikanlage verpflichtet, sie gemäß den gültigen Blitzschutznormen zu errichten. Einerseits wird dadurch die Photovoltaikanlage selbst vor Schäden geschützt. Andererseits wird so auch die restliche Gebäudeinstallation vor Überspannungen geschützt, die über die Photovoltaikanlage eingekoppelt werden könnten.
BUNDESNETZAGENTUR
Die Bundesnetzagentur mit Sitz in Bonn ist als selbstständige Bundes-Oberbehörde für den Wettbewerb auf den fünf Netzmärkten Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und
Eisenbahnverkehr verantwortlich. Im Bereich Elektrizität gewährleistet sie zudem, dass Zugang und Nutzung des Energieversorgungsnetzes für alle Netznutzer fair gestaltet ist.
Seit dem 1. Januar 2009 müssen Betreiber von Photovoltaikanlagen vor dem Netzanschluss Standort und Leistung ihrer Anlage an die Bundesnetzagentur melden, um die Einspeisevergütung zu erhalten. Seit dem 31.01.2019 ist das neue Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur online. Hier müssen alle Anlagen, auch Bestandsanlagen, registriert werden.
BYPASSDIODE
Einzelne oder mehrere Solarzellen in einem Solarmodul können durch Laub, Verschmutzung oder Lichthindernisse abgeschattet werden.
Eine abgeschattete Solarzelle, durch die der Strom der übrigen Zellen hindurchfließt, kann sich bis zur Zerstörung erhitzen(sogenannter „Hot-Spot“-Effekt). Um dies zu verhindern, wird der Strom mittels einer Bypassdiode automatisch an diesen Zellen vorbeigeleitet. Ein Solarmodul hat üblicherweise – je nach Zellenanzahl zwei bis vier Bypassdioden.
CADMIUMTELLURID (CDTE)
Cadmiumtellurid (CdTe) ist ein Verbindungshalbleiter mit hohem Absorptionsvermögen, der in der Produktion von Dünnschichtsolarzellen eingesetzt wird. Die Verbindung Cadmiumtellurid entsteht durch die Kombination von Tellur und Cadmium. Der Vorteil von Dünnschichtsolarzellen aus Cadmiumtellurid besteht insbesondere darin, dass das Sonnenlicht gut absorbiert wird und das Dünnschichtmodul auch unter ungünstigen Wetterbedingungen wie etwa bei Bewölkung oder schwachem, diffusem Licht sowie unter hohen Temperaturen sehr gute Erträge liefert.
Die Produktion von Solarzellen aus Cadmiumtellurid ist zwar besonders kostengünstig, jedoch birgt der Einsatz von Cadmium auch Gefahren für die Umwelt. Denn Cadmium ist ein giftiges Schwermetall und darf nicht in die Umwelt gelangen.
CIS-/CIGS-SOLARZELLEN
CIS oder CIGS steht für eine Form der Dünnschichttechnologie, die bei Solarzellen angewandt wird. Dabei bestehen die Solarmodule mit Dünnschichtsolarzellen aus mehreren Schichten
von unterschiedlich dotiertem Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Schwefel-Selen. Die Schichtdicke einer CIS-/CIGS-Solarzelle beträgt nur etwa ein Hundertstel einer kristallinen Siliziumsolarzelle, was sich aufgrund des deutlich geringeren Materialverbrauchs in der Regel als Preisvorteil gegenüber kristallinen Solarzellen auswirkt. CIS-/CIGS-Dünnschichtmodule weisen dennoch einen guten Wirkungsgrad auf und erreichen zwischen 10 und 13 %.
CO2-VERMEIDUNG
Während des Betriebs einer Photovoltaikanlage wird kein Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Eine Photovoltaikanlage produziert in ihrer Lebensdauer außerdem deutlich mehr Energie als zu ihrer Herstellung benötigt wird. Dadurch leisten Photovoltaikanlagen einen Beitrag zur Vermeidung des CO2-Ausstoßes. Im Laufe ihrer Betriebsdauer werden so pro Kilowatt peak (kWp) installierter PV-Leistung mindestens 7 Tonnen CO2 vermieden.
DACHNEIGUNG
Als Dachneigung wird der Winkel eines Daches zur Horizontalen bezeichnet. Der Ertrag einer Photovoltaikanlage hängt von der Orientierung der Photovoltaikfläche ab.
Bei Dachneigungen im Bereich von 10° bis 50° werden die Solarmodule in der Regel parallel zur Dachfläche montiert. Der konstruktive Vorteil und eine optisch harmonische Einbindung der Anlage in das Gebäudebild stehen dabei im Vordergrund (siehe auch optimale Ausrichtung einer Solaranlage). Bei Flachdächern bzw. nur leicht geneigten Dächern werden die Solarmodule nicht parallel zu Dachfläche angebracht, sondern in Deutschland meist im Bereich von 13° bis 30° aufgestellt. Sind die Solarmodule weniger als 13° geneigt, werden sie von Regen und Schnee nicht mehr ausreichend gesäubert.
DC
(engl.: direct current, deutsch: Gleichstrom) Im Gegensatz zum Wechselstrom (AC), der bei 50 Hz 50 Mal pro Sekunde die Polarität wechselt, bleibt beim Gleichstrom die Polarität unverändert.
Eine Batterie liefert beispielsweise ebenso Gleichstrom wie ein Solarmodul.
DC-TRENNSTELLE/DC-HAUPTSCHALTER (GLEICHSTROMHAUPTSCHALTER)
Sobald Licht auf die Solarmodule trifft, liegt bei einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage immer eine Gleichspannung bis zum Wechselrichter an. Um die Gleichspannung z. B. bei einer Kontrollmessung der Anlage oder einem Notfall vom Wechselrichter abtrennen zu können, muss in jeder Photovoltaikanlage eine DC-Trennstelle eingebaut werden. Dieser DC-Lasttrennschalter ist entweder bereits im Wechselrichter integriert oder wird extern angebracht.
DEGRESSION
Die Einspeisevergütung, die zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage gilt, wird dem Betreiber auf 20 Jahre fest zugesichert.
Gleichzeitig ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegt, dass die Vergütungssätze für eingespeisten Solarstrom regelmäßig nach unten angepasst werden (Degression). Seit
November 2012 hängen die Vergütungssätze für Solarstrom vom Zubau neuer Photovoltaikanlagen ab. Die Festlegung der Vergütungsdegression erfolgt quartalsweise, jeweils für drei Monate.
DREIPHASIGE NETZÜBERWACHUNG/
DREIPHASIGE SPANNUNGSÜBERWACHUNG
Die dreiphasige Netzüberwachung (auch als dreiphasige Spannungsüberwachung bekannt) ist eine Einrichtung, die ständig die Spannung aller drei Phasen überprüft.
Sinkt eine der Spannungen unter einen festgelegten Grenzwert, dann schaltet sie den Wechselrichter automatisch ab. Liegt die Netzspannung wieder an, geht der Wechselrichter von selbst wieder in Betrieb. Die dreiphasige Netzüberwachung ist üblicherweise im Wechselrichter integriert und trennt die Photovoltaikanlage vom öffentlichen Stromnetz, wenn dieses abgeschaltet werden muss. Bei der dreiphasigen Netzüberwachung ist in regelmäßigen Abständen eine Wiederholungsprüfung erforderlich. Alternativ kann bei Anlagen bis 30 kWp auch eine ENS eingesetzt werden.
DÜNNSCHICHTSOLARZELLE
Dünnschichtsolarzellen sind im Gegensatz zu konventionellen mono- oder multikristallinen Siliziumsolarzellen etwa um den Faktor 100 dünner. Sie müssen allerdings auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Für die jeweiligen Solarzellenmaterialien sind unterschiedliche industrielle Herstellungsverfahren vom Bedampfen des Trägermaterials im Hochvakuum bis zu Sprühverfahren verfügbar. Durch Dünnschichtsolarzellen wird langfristig eine wesentliche Preissenkung von Photovoltaikanlagen erwartet. Materialeinsparung, Erforschung neuer Halbleitermaterialien, Niedertemperaturprozesse, die deutlich energieeffizienter sind, und ein hoher Automatisierungsgrad ermöglichen in einigen Jahren niedrigere Herstellungskosten.
Heute bereits kommerziell erhältliche Solarmodule mit Dünnschichtsolarzellen basieren auf amorphem Silizium (a-Si), Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIS/CIGS) oder Cadmiumtellurid (CdTe).
Eigenverbrauch von Solarstrom bleibt auch künftig besonders attraktiv oder lohnt sich heute sogar noch mehr als bisher. Wir nennen Ihnen vier gute Gründe, die für den Eigenverbrauch von Solarstrom sprechen. In Deutschland wird je nach Einstrahlung und Anlagenqualität ein Energieertrag von etwa 900–1000 kWh/kWp erzielt.
Ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt verbraucht im Jahr etwa 4000 kWh Strom. Dies entspricht dem Jahresertrag von etwa 30 m2 Standard-Solarmodulen.
Somit reicht schon die Dachfläche eines Einfamilienhauses aus, um den Jahresstrombedarf der gesamten Familie über die Photovoltaikanlage zu erzeugen.
Ein weiterer Vorteil der Photovoltaik liegt in deren Eigenschaft, dass immer dann, wenn viel Solarstrom erzeugt wird, der Energiebedarf auch am höchsten ist.
Wird der selbsterzeugte Solarstrom direkt in Nähe der Photovoltaikanlage verbraucht und beispielsweise durch eine intelligente Verbrauchssteuerung
während der Mittagszeiten optimal genutzt, können die Stromnetze in Zeiten der Verbrauchs- und Erzeugungsspitzen zusätzlich entlastet werden.
Solarstrom selbst zu produzieren und zu verbrauchen, führt zudem zu einer dezentralen Energieversorgung und damit zu einer Unabhängigkeit in
vielerlei Hinsicht. Fossile Brennstoffe sind endlich, ebenso wie Kernbrennstoffe. Allein die Erschließung der knappen Ressourcen wird schon jetzt
immer teurer, was sich regelmäßig auf die Preissteigerung des Haushaltsstrompreises auswirkt. Insofern gibt es mittel- bis langfristig keine andere
Alternative, als neue Energiequellen zu nutzen. Umso besser, dass die Erzeugungskosten von Solarstrom allein in den letzten Jahren rasant
gesunken sind. Während sich die erzeugte Solarstrommenge in den letzten drei Jahren versechsfacht hat, sind die Systemkosten von Photovoltaikanlagen
seit 2006 um mehr als 60 % im Preis gesunken. Damit liegt in Deutschland erzeugter Solarstrom bei ca. 17 Cent pro kWh und somit deutlich unter den Bezugskosten von derzeit etwa 21 bis 26 Cent je kWh. Mit jeder selbst genutzten kWh Strom sparen Sie zwischen 4 und 9 Cent ein. Batterie-Speichersysteme bieten die Möglichkeit, den Solarstrom zwischen zu speichern und in strahlungsärmeren Zeiten in das Hausnetz abzugeben. Damit können Sie Ihren Eigenverbrauchsanteil nochmals deutlich erhöhen.
Sie sehen: Eigenverbrauch lohnt sich! Wenn Sie Fragen zum Thema „Eigenverbrauch von Solarstrom“ haben, sprechen Sie uns an.
EINSPEISEMANAGEMENT
Das EEG-Einspeisemanagement sieht vor, dass die Netzbetreiber unter bestimmten Voraussetzungen dazu berechtigt sind, die Einspeisung des Stroms aus erneuerbaren Energien in das öffentliche Netz vorübergehend abzuregeln. Voraussetzungen sind, dass andernfalls eine Überlastung der Netzeinrichtungen droht. Die Betreiber der stromerzeugenden Anlagen erhalten für die entgangene Einspeisevergütung eine Entschädigung in Höhe von 95 %, sofern die nicht einspeisbare Energie 1 % des Jahresertrags unterschreitet,darüber hinaus 100%. Je nach Anlagengröße unterliegen nicht alle Photovoltaikanlagen im gleichen Maße dem Einspeisemanagement.
Für Anlagen von 30 bis 100 kVA Leistung gilt das vereinfachte Einspeisemanagement: Hierbei ist eine Abschaltvorrichtung zur Abregelung durch den Netzbetreiber ausreichend. Anlagenbetreiber von Photovoltaikanlagen mit weniger als 30 kVA Leistung haben die Wahl zwischen dem vereinfachten Einspeisemanagement oder dem Drosseln der Einspeisung auf 70 % der Anlagenleistung. Photovoltaikanlagen über 100 kVA Leistung unterliegen in vollem Umfang dem Einspeisemanagement, das neben der Abschaltvorrichtung zur Abregelung durch den Netzbetreiber auch die Übertragung von Daten an den Netzbetreiber vorsieht.
Die ins allgemeine Stromnetz eines Netzbetreibers oder EVU eingespeiste elektrische Energie aus einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage wird vergütet. Die Höhe der Vergütung wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegt. Das Gesetz verpflichtet die Netzbetreiber, Photovoltaikanlagen an ihr Netz anzuschließen, den erzeugten Strom abzunehmen und nach einem festgelegten Mindestsatz zu vergüten. Die EVU müssen die Mindestvergütungen vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme an jeweils für die Dauer von 20 Kalenderjahren zuzüglich des Inbetriebnahmejahrs zahlen. Für Dach- und Freiflächenanlagen wird die Einspeisevergütung auf Anlagen bis maximal 10 Megawattpeak (MWp) Leistung beschränkt. Zu beachten ist hierbei, dass Dachanlagen auf neu errichteten Nicht-Wohngebäuden als Freiflächenanlagen eingestuft werden.
Ausgenommen davon sind Anlagen auf neu gebauten, dauerhaft genutzten Tierställen, die von einer zuständigen Baubehörde genehmigt wurden.
Die aktuellen Vergütungssätze finden Sie unter www.bundesnetzagentur.de.
Die Vergütungssätze für solarerzeugten Strom hängen vom Zubau an neuen Photovoltaikanlagen ab. Der neue Gesetzesentwurf der Bundesregierung, der im August 2014 von Bundestag und Bundesrat verabschiedet wurden ist, sieht hierbei einen Zubaukorridor zwischen bis 2600 Megawatt pro Jahr vor. Innerhalb dieser Zubaumenge soll eine reine Basisdegression der Vergütung von 0,5 Prozent pro Monat erfolgen. Liegen die Zubauzahlen höher, wird davon abhängig stufenweise eine stärkere Absenkung vorgenommen.
Die Festlegung der Vergütungsdegression erfolgt quartalsweise, jeweils für drei Monate. Hierfür werden jeweils die Zubauzahlen eines kompletten Jahreszeitraums als Grundlage zur Ermittlung der Absenkungshöhe herangezogen.
Für Anlagen über 10 kwp ist eine weitere Neuerung im Zuge der EEG-Novelle für August 2014 geplant. So wird der solare Eigenverbrauch mit 30 Prozent an der EEG-Umlage beteiligt werden. Diese Belastung wird jedoch teilweise über eine um 0,3 Cent pro kWh erhöhte Einspeisevergütung kompensiert werden.
EINSPEISEZÄHLER
Der Einspeisezähler ist das Messinstrument, das die ins allgemeine Versorgungsnetz eingespeiste elektrische Energie der Photovoltaikanlage in Kilowattstunden (kWh) zählt.
ENERGETISCHE AMORTISATION
Damit wird die Zeitspanne bezeichnet, die eine Photovoltaikanlage benötigt, um die für ihre Herstellung notwendige Energie selbst zu produzieren. Die energetische Amortisation bei Photovoltaikanlagen hängt sehr stark von der eingesetzten Zellentechnik und dem verwendeten Rohmaterial ab. Sie liegt bei Anlagen mit k multikristallinen Siliziumsolarzellen bei ca. 3 bis 6 Jahren, bei Dünnschichtsolarzellen bei ca. 2 bis 3 Jahren und bei monokristalliner Technik bei ca. 5 bis 7 Jahren.
ENS
Einrichtung zur Netzüberwachung mit jeweils zugeordnetem allpoligem Schaltorgan in Reihe. Eine Photovoltaikanlage darf nur in ein einwandfrei funktionierendes öffentliches Stromnetz einspeisen. Ist das Netz defekt oder abgeschaltet, muss der Wechselrichter selbsttätig abschalten. Die ENS beinhaltet eine redundante Spannungs-und Frequenzüberwachung des Stromnetzes und wertet festgestellte Sprünge in der Netzimpedanz aus. Werden die eingestellten Grenzwerte überschritten, schaltet die ENS den Wechselrichter aus.
Liegt die Netzspannung wieder an, geht der Wechselrichter von selbst wieder in Betrieb. Siehe auch Netzüberwachung.
ERNEUERBARE ENERGIEN-GESETZ (EEG)
Am 25.2.2000 wurde das Erneuerbare Energien-Gesetz (kurz: EEG) im Bundestag verabschiedet und am 1.4.2000 in Kraft gesetzt. Mit dem Gesetz für den Vorrang erneuerbarer Energien soll im Interesse des Klima- und Umweltschutzes der Anteil an erneuerbaren Energien an der Stromversorgung in Deutschland auf mindestens 30 Prozent bis zum Jahr 2020 erhöht werden. Das EEG regelt auch die Abnahme und die Vergütung von Strom, der ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird. Die Netzbetreiber oder EVU sind verpflichtet, den Strom aus erneuerbaren Energien und damit auch den Strom aus Photovoltaikanlagen abzunehmen und entsprechend zu vergüten. Die Vergütungssätze werden jeweils für die Dauer von 20 Jahren zuzüglich des Inbetriebnahmejahres bezahlt.
ERSATZSTROM
Bei Speichersystemen (Batteriespeicher) mit Ersatzstromfunktion, kann bei Stromausfall des Netzbetreibers, das Speichersystem das öffentliche Netz ersetzen.
Hierbei wird das gesamte Haus mit allen Verbrauchern vom System mit Strom versorgt. Idealerweise geschieht diese Umschaltung automatisch, z.B. durch eine Umschalteinheit der Firma Enwitec.
ERTRAG
Der elektrische Energieertrag einer Photovoltaikanlage kann bei einer netzgekoppelten Anlage direkt am Einspeisezähler (in kWh) abgelesen werden. Um Ihren Energieertrag, mit dem anderer Photovoltaikanlagen vergleichen zu können, errechnen Sie den spezifischen Jahresertrag: Der elektrische Energieertrag eines ganzen Jahres geteilt durch die installierte kWp-Leistung der Anlage (kWh pro kWp). Die Erträge von Photovoltaikanlagen liegen im Mittel je nach Region, Ausrichtung und Aufstellung, Qualität der Anlagenkomponenten und deren Abstimmung
aufeinander in Deutschland zwischen 900 und 1000 kWh pro kWp und Jahr.
EUROPÄISCHER WIRKUNGSGRAD
Der Umwandlungswirkungsgrad eines Wechselrichters ist über den Leistungsbereich nicht konstant. Der maximale Wechselrichterwirkungsgrad gibt lediglich den maximalen Punkt einer Wirkungsgradkennlinie an. Bei bewölktem Himmel arbeitet z. B. der Wechselrichter im unteren Teillastbereich mit schlechterem Wirkungsgrad.
Der europäische Wirkungsgrad stellt einen gewichteten Wirkungsgrad dar. Er wird berechnet, indem verschiedene Teillastwirkungsgrade und der Volllastwirkungsgrad nach der Häufigkeit ihres Auftretens gewichtet werden. Ein Wechselrichter mit einem 1 % höheren europäischen Wirkungsgrad holt in der Regel auch ca. 1 % mehr elektrische Energie aus einer Anlage heraus. Handelsübliche Wechselrichter haben europäische Wirkungsgrade von ca. 92 bis 98 %.
EVU
Energieversorgungsunternehmen, siehe auch Netzbetreiber.
FASSADENANLAGE
Eine Fassadenanlage ist eine an einer Gebäudefassade angebrachte oder als fester Bestandteil einer Fassade ausgeführte Photovoltaikanlage.
Bei senkrecht angebrachten und nach Süden orientierten Solarmodulen ergeben sich Ertragseinbußen von etwa 30 % gegenüber einer fest nach Süden orientierten Schrägdach-Photovoltaikanlage. Hinsichtlich des Ertrags sind Module interessant,die mit 13° bis 30° Ausstellwinkel Überdachungen oder Fensterabschattungen bilden.
FLACHDACHANLAGE
Als Flachdachanlage bezeichnet man eine auf einem Flachdach installierte Photovoltaikanlage. Die Unterkonstruktion kann dabei fest im Dach verankert werden oder ohne Dachdurchdringung aufgesetzt (schwimmend) montiert und ausreichend beschwert werden. Die Solarmodule sollten mit 13° bis 30° aufgestellt werden. Um hintereinander montierte Module nicht zu verschatten, müssen zwischen den Modulreihen Flächen freigelassen werden. Neben aufgeständerten Systemen, die nach Süden ausgerichtet sind, gibt es auch sogenannten Ost-West Aufständerungen. Der Vorteil von Ost-West Flachdachsystemen liegt darin, dass die Abstände zwischen den Modulen minimiert werden und damit mehr Leistung auf dem Dach untergebracht werden kann.
Neben dem EEG gibt es häufig individuelle Fördermöglichkeiten, wie z. B. zinsverbilligte Darlehen der KfW. Da sich diese häufig ändern, empfiehlt es sich, den aktuellen Stand unter www.kfw.de abzufragen. Seit Mai 2013 gibt es ein Förderprogramm für Batterie-Speichersysteme. Betreiber einer Solarstromanlage können für den Kauf eines Batterie-Speichersystems staatliche Zuschüsse beantragen. Dabei können bis zu 100 Prozent der Investitionskosten des Batteriespeichers gefördert werden. Beantragt werden kann die Förderung für Photovoltaikanlagen, die ab Januar 2013 installiert wurden und eine maximale Leistung von 30 Kilowatt haben. Weitere Informationen zu den Anforderungen des Speicherprogramms sowie aktuelle Zinssätze finden Sie unter www.kfw.de.
FREIFLÄCHENANLAGE
Unter einer Freiflächenanlage versteht man eine Photovoltaikanlage, die nicht auf einem Gebäude, sondern auf einer Freifläche aufgestellt ist. Eine Freiflächenanlage kann als starr montierte oder als nachgeführte Variante ausgeführt werden. Der Bebauungsplan muss die Errichtung einer Photovoltaikanlage am gewünschten Standort gestatten (ggf. ist die Beantragung einer Bebauungsplanänderung erforderlich). Die Vergütung gemäß EEG fällt für diese Anlagenart geringer aus als bei Photovoltaikanlagen auf Gebäuden und wird nur bis zu einer Anlagenleistung von max. 10 MWp gewährt.
GLOBALSTRAHLUNG
Sie ist die Summe aus diffuser, direkter und reflektierter Sonnenstrahlung auf eine horizontale Fläche. Die mittlere jährliche Globalstrahlung auf die Horizontale beträgt in Norddeutschland etwa 950 kWh/m2 (Beispiel Hamburg) und in Süddeutschland etwa1085 kWh/m2 (Beispiel Stuttgart).
HJT-Zellen
Heterojunction-Solarmodulzellen bestehen aus einem n-dotierten kristallinen Siliziumwafer, der von sehr dünnen amorphen kristallinen Schichten umgeben ist. Diese spezielle Zellstruktur führt zu einem Effizienzvorteil im Vergleich zu herkömmlichen Zelltechnologien.
Photovoltaikzellen variieren in ihrem Schichtaufbau zwischen negativ geladenen N-Typ-Zellen und positiv geladenen P-Typ-Zellen. Wenn die Basisschicht mit Bor dotiert ist, handelt es sich um eine P-Typ-Zelle, die ein Elektron weniger als Silizium besitzt. Dadurch entsteht ein Elektronenloch, und die positiven Ladungsträger überwiegen. Bei N-Typ-Zellen wird die Basisschicht mit Phosphor dotiert, der ein Elektron mehr als Silizium hat, wodurch freie Elektronen erzeugt werden.
Diese freien Elektronen tragen zur höheren Effizienz der N-Typ-Zellen bei, indem sie extrem geringe Leistungsverluste ermöglichen und Phänomene wie PID
(Potential Induced Degradation) und LID (Light Induced Degradation) verhindern.
INBETRIEBNAHME
Der Anschluss einer Photovoltaikanlage ans Stromnetz muss von einer Elektrofachkraft durchgeführt werden. Nach einer Prüfung der Anlage inkl. Kontrollmessungen wird sie in Betrieb genommen. Danach erfolgt die Abnahme der Photovoltaikanlage durch den Netzbetreiber.
INDACHMONTAGE
Bei der Indachmontage oder Dachintegration werden die Solarmodule in die Dachhaut integriert. Dabei wird die bestehende Dachhaut entfernt bzw. bei Neubauten oder Neueindeckungen die vorgesehene Modulfläche von vornherein ausgespart. Indachmontagen führen meist zu einer optisch sehr ansprechenden Dachgestaltung. Besonderes Augenmerk muss jedoch auf gute Hinterlüftung der Solarmodule gelegt werden, damit der Ertrag der Anlage nicht vermindert wird. Außerdem erfordert eine Indachmontage eine einwandfreie handwerkliche Ausführung, damit das Dach dauerhaft dicht bleibt.
INGOT
Ein Ingot ist ein Block aus reinem Silizium, der in dünne Scheiben geschnitten wird. Diese dünnen Scheiben nennt man Wafer. Ingots können entweder monokristallin oder multikristallin aufgebaut sein. Bei der Herstellung eines monokristallinen Ingots wird hochreines Silizium geschmolzen und danach bei einer Temperatur knapp über dem Schmelzpunkt mit Hilfe eines monokristallinen Siliziumstabs aus der Schmelze gezogen. Die multikristallinen Ingots (auch: polykristalline Ingots) werden erhitzt und kontrolliert abgekühlt. Während dieses Prozesses bildet sich im Ingot die für die PV-Anwendung notnotwendige multikristalline Struktur.
INSELSYSTEM
Photovoltaik-Inselanlagen sind netzunabhängige Stromversorgungssysteme, die aus Solarmodul(en), Laderegler, Akku(s) und ggf. einem Wechselrichter für Inselsysteme bestehen. Inselsysteme können nur die Energie liefern, die von den Modulen und den im System integrierten elektrischen Energiespeichern (in der Regel Akkumulatoren, „Batterien“) bereitgestellt wird. Inselsysteme sind meist die eleganteste Lösung zur Energieversorgung, wenn kein Netzanschluss vorhanden ist, z. B. bei Garten-, Ferienhäusern und Hütten.
KFW-PROGRAMM
Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bietet verschiedene Förderprogramme an, mit denen die Investitionskosten einer Solarstromanlage finanziert werden können.
Nähere Informationen und aktuelle Zinssätze erhalten Sie unter www.kfw.de. Auch das Land NRW fördert Stromspeicher mit dem Program progres.nrw.
KLIRRFAKTOR
Der Klirrfaktor bezeichnet die Restwelligkeit des Ausgangsstromes eines Wechselrichters und damit die Abweichung des gelieferten Stromes eines netzgekoppelten Wechselrichters von der idealen Sinusform des Netzstromes.
KURZSCHLUSSSTROM (IK, ISC)
Der Kurzschlussstrom ist der maximale Strom in einem elektrischen Stromkreis, der entsteht, wenn die Spannung U an den Klemmen gleich Null ist. Der Kurzschlussstrom eines Solarmoduls wird im Datenblatt angegeben. Bei der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage werden die Kurzschlussströme der Teilanlagen gemessen.
Der Kurzschlussstrom eines Solarmoduls oder Solargenerators ist fast proportional zur Sonneneinstrahlung.
kVA – KILOVOLTAMPÈRE
Das Kilovoltampère kVA ist eine gesetzliche Maßeinheit für die elektrische Scheinleistung S. Sie wird bei Wechselgrößen in der elektrischen Energietechnik zur Kennzeichnung der Anschlussleistung von elektrischen Maschinen oder Transformatoren verwendet.
kWh – KILOWATTSTUNDE
Einheit der Energie/Arbeit, entspricht der Leistung von einem Kilowatt über einen Zeitraum von einer Stunde. Der elektrische Energieertrag einer Photovoltaikanlage wird häufig in kWh angegeben.
kWp – KILOWATT PEAK
Einheit der maximalen („peak“) Leistung eines Solarmoduls oder eines Solargenerators. Durch den üblichen Index „p“ bei der Leistungseinheit wird darauf hingewiesen, dass die Leistung des Solarmoduls oder des Solargenerators unter Standard-Testbedingungen (STC) ermittelt wurde. Da Standard-Testbedingungen aufgrund der in der Praxis höheren Betriebstemperatur der Photovoltaikmodule nur selten erreicht werden, bleibt die Leistung eines Solarmoduls oder Generators im Betrieb meist unter der Spitzen- oder „Peak“- Leistung. 1 kWp entspricht 1000 Wp (Watt peak).
LEERLAUFSPANNUNG (Ul, UOC)
Die Leerlaufspannung ist die maximale Spannung in einem elektrischen Stromkreis, die entsteht, wenn der Strom I gleich Null ist. Die Leerlaufspannung eines Solarmoduls wird auf dem Datenblatt angegeben. Bei der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage werden die Leerlaufspannungen der Teilanlagen gemessen. Die Leerlaufspannung eines Solarmoduls oder eines Solargenerators ist abhängig von der Temperatur der Module.
LEISTUNGSGARANTIE
Die Leistungsgarantie stellt eine erweiterte Garantie des Modulherstellers auf die Leistungsfähigkeit der Solarmodule dar. Qualitätsanbieter von Solarmodulen garantieren 80 % der Leistung auf 20 oder 25 Jahre und evtl. 90 % der Leistung auf zehn oder zwölf Jahre. Sollte die Leistung eines Moduls unter diese Werte fallen, so ist der Modulhersteller verpflichtet, z.B. die fehlende Leistung nachzuliefern oder Ersatzmodule bereitzustellen.
LEISTUNGSTOLERANZ
Die herstellerseitige Toleranzangabe der Nennleistung eines Solarmoduls gibt den Bereich an, in dem die Leistungen der einzelnen Solarmodule liegen müssen. Bei der Verschaltung der Solarmodule zu Strängen sind Module mit kleiner Leistungstoleranz günstig, denn sie verringern die Fehlanpassung der Module zueinander und erhöhen damit den Ertrag der Anlage. Sehr geringe Toleranzen liegen beispielsweise bei –0 bis +3 %.
LEISTUNGSZAHL / COP
Eine Wärmepumpe braucht für ihre Arbeit elektrischen Strom, mit dessen Hilfe sie kostenlose, freie Umweltenergie auf ein für uns nutzbares Energieniveau bringt. Eine hohe Leistungszahl ist dabei eines der zentralen Qualitätsmerkmale einer Wärmepumpe: Der COP oder Coefficient of Performance sagt aus, wie viel kWh thermische Energie die Wärmepumpe aus 1 kWh Solarstrom gewinnt. Ein guter COP liegt nach EN 16147/A15 bei 3 und höher. Zu einem aussagefähigen COP gehört immer die Angabe, nach welcher Norm gemessen wurde. Denn manchmal werden auf dem Markt noch Leistungszahlen nach der alten Norm EN 255 angegeben, die höher ausfallen. Achtung: Die Werte der alten und neuen Norm sind nicht miteinander vergleichbar.
LID
LID (Light-Induced Degradation) ist eine temporäre Degradation, die auftritt, wenn Silizium-basierte Solarmodule erstmals dem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Dieser Effekt wird durch die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ausgelöst. Infolge von LID kann eine vorübergehende Verringerung der Leistung beobachtet werden. Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Leistung der Solarmodule nach einer gewissen Zeit teilweise wieder erholt. LID ist daher in der Regel nicht dauerhaft und beeinträchtigt die langfristige Leistungsfähigkeit der Module nicht erheblich. Dieser Effekt ist besonders relevant für Silizium-basierte Photovoltaik-Technologien.
MODULWECHSELRICHTER
Modulwechselrichter – oder auch Mikrowechselrichter genannt – bieten eine Alternative zu traditionellen Stringwechselrichtern. Denn sie arbeiten auf Modulebene: Dabei wird für jedes Modul ein eigener Wechselrichter eingesetzt. Jedes Modul wird so individuell und unabhängig von den anderen Modulen auf seinen höchsten Leistungspunkt getrackt. Das sorgt auch bei komplexen Dachsituationen für maximale und optimale Leistung. Deshalb können Mikrowechselrichter besonders gut bei Photovoltaikanlagen mit unterschiedlich ausgerichteten oder unterschiedlich verschatteten Teilfeldern eingesetzt werden. Außerdem eignen sie sich optimal als Ergänzung bereits bestehender Photovoltaikanlagen oder als Einstieg mit einer kleinen Solaranlage beispielsweise auf einem Balkon oder einem Garagendach. Modulwechselrichter sind einphasig und werden direkt am Solarmodul angebracht.
MONOKRISTALLINE SILIZIUMSOLARZELLE
Das Ausgangsmaterial für monokristalline Siliziumsolarzellen stellt ein aus einer Siliziumschmelze gezogener Einkristall dar. Die von diesem zylinderförmigen Einkristall heruntergesägten Siliziumscheiben werden dann im Zellherstellungsprozess zu monokristallinen Siliziumsolarzellen weiterverarbeitet. Im Vergleich zur multikristallinen Zelle ist die Herstellung einer monokristallinen Siliziumsolarzelle etwas energieintensiver und aufwändiger. Die Wirkungsgrade monokristalliner Siliziumsolarzellen liegen allerdings mit 17 bis 21 % im Mittel etwas höher als die von multikristallinen Siliziumsolarzellen.
System zur Befestigung von Solarmodulen auf Dächern, Fassaden oder Freiflächen. Auch UK genannt.
Bei der Installation einer Photovoltaikanlage ist auf eine fachmännische Montage zu achten. Hier können viele Fehler passieren.
MPP
MPP (engl.: maximum power point) ist der Arbeitspunkt der maximalen Leistung einer Solarzelle, eines Solarmoduls oder eines Solargenerators.
Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den Solargenerator immer in seinem optimalen Arbeitspunkt (MPP) zu betreiben, um damit die maximal mögliche Leistung zu entnehmen.
Da sich der MPP eines Solargenerators bei wechselnden Einstrahlungsbedingungen und Temperaturen ändert, muss der Wechselrichter schnell und genau die Veränderungen des MPP nachregeln.
MPP-TRACKER
Damit ein Solargenerator immer am Maximum Power Point (MPP) arbeitet und damit den besten möglichen Stromertrag liefert, regelt ein sogenannter MPP-Tracker eines Wechselrichters die Spannung auf den benötigten Wert. Ein MPP-Tracker gehört heute bei Photovoltaikanlagen zur Ausstattung eines Wechselrichters.
MULTIKRISTALLINE SILIZIUMSOLARZELLE
Das Ausgangsmaterial für multikristalline Siliziumsolarzellen – häufig auch nicht ganz zutreffend polykristalline Siliziumsolarzellen genannt ist in Blöcke gegossenes Solarsilizium. Es entstehen relativ große Kristalle mit sichtbaren Korngrenzen. Aus den Blöcken werden zunächst Quader und von diesen Quadern dann die einzelnen Siliziumscheiben herausgesägt und dann im Zellherstellungsprozess zu multikristallinen Siliziumsolarzellen weiterverarbeitet. Der Wirkungsgrad einer multikristallinen Siliziumsolarzelle ist mit 15 bis 18 % meist etwas geringer als der Wirkungsgrad monokristalliner Siliziumsolarzellen. Das Herstellungsverfahren ist aber kostengünstiger und weniger energieintensiv.
NACHFÜHRUNG
Mit Hilfe einer Nachführanlage wird der Solargenerator im Tagesverlauf gedreht und folgt so dem Stand der Sonne bzw. dem Helligkeitsmaximum. Die Solarmodule stehen bei einer zweiachsigen Nachführung immer optimal zur Sonne. Der Ertrag der Anlage kann so in Deutschland um etwa 30 % gegenüber einer starr montierten Photovoltaikanlage erhöht werden. Die Nachführung kann sowohl einachsig als auch zweiachsig erfolgen. Nachführanlagen eignen sich insbesondere für Freiflächenanlagen.
NETZBETREIBER
Der Netzbetreiber ist das Unternehmen für den Betrieb und Unterhalt des öffentlichen Stromnetzes vor Ort.
Das können örtliche Stadtwerke oder ein überregionales Energieversorgungsunternehmen (EVU) sein. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz verpflichtet den Netzbetreiber, den von der PV-Anlage erzeugten Strom vorrangig abzunehmen und zu vergüten.
Wird der von der Photovoltaikanlage produzierte Strom ganz oder teilweise in das lokale Stromnetz geleitet, so spricht man von Netzeinspeisung oder Netzkopplung.
NETZGEKOPPELTE ANLAGE
Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage wird an das örtliche Stromnetz oder Hausnetz angeschlossen und der solar erzeugte Strom an den Netzbetreiber verkauft. Man spricht dann von einer netzgekoppelten bzw. netzverbundenen Anlage. Eine Anlage ohne Netzkopplung bezeichnet man als Inselsystem.
NETZÜBERWACHUNG
Eine Photovoltaikanlage produziert immer Strom, wenn Licht auf den Solargenerator fällt. Bei einer Reparatur am Stromnetz könnte es eine Gefahr für das Servicepersonal des Netzbetreibers darstellen, wenn eine netzgekoppelte Anlage weiterhin Strom ins Netz einspeisen würde. Deshalb wird die Anlage automatisch vom Stromnetz entkoppelt, sobald dieses abgeschaltet wird oder ausfällt. Eine Netzüberwachungseinrichtung im Wechselrichter kontrolliert deshalb ständig, ob das Stromnetz intakt ist.
Es gibt verschiedene Systeme zur Netzüberwachung wie z. B. die ENS und die dreiphasige Netzüberwachung. Bei großen Freiflächenanlagen wird die Netzschnittstelle meist durch eine jederzeit zugängliche Freischaltstelle realisiert. Damit kann die Photovoltaikanlage manuell ab- und wieder zugeschaltet werden.
NOTSTROM
Speichersysteme mit Notstromfunktion können bei Netzausfall bestimmte festgelegte Verbraucher bedienen oder diesen einer optionalen gesicherten Notstromsteckdose zur Verfügung stellen. Die daran angeschlossenen Verbraucher werden dann bei Netzausfall durch den Stromspeicher oder aber auch durch die
PV-Anlage mit Strom versorgt.
Eine Solaranlage sollte in Deutschland möglichst genau nach Süden ausgerichtet und um etwa 30° geneigt sein (siehe Dachneigung).
Doch auch bei zusätzlichen Abweichungen von bis zu 30° nach Südwest oder Südost sinkt der Ertrag nur um ca. 5 bis 10 %.
Siehe auch Azimutwinkel.
PERC-Zellen
PERC steht für Passivated Emitter and Real Cell (deutsch: Zelle mit passivierter Emissionselektrode und Rückseite)
Der Wirkungsgrad von Photovoltaik ist begrenzt, wodurch immer ein Teil des Sonnenlichts die Solarzelle durchdringt, ohne Strom zu erzeugen. Insbesondere rotes Licht verlässt oft das Photovoltaikmodul, ohne Elektronen aus dem Halbleitermaterial herauszulösen. Dies liegt daran, dass rotes Licht eine längere Wellenlänge und daher weniger Energie hat. Erst auf der Rückseite des Moduls können unter bestimmten Umständen freie Elektronen durch rotes Licht erzeugt werden.
PERC-Module verbessern die Effizienz von Photovoltaikmodulen, indem sie einen Teil des Lichts, das bis zur Rückseite der Zelle gelangt, ohne Strom zu erzeugen, wieder in die Zelle reflektieren. Dies geschieht durch eine spezielle Schicht, die auf der Rückseite des Moduls aufgebracht wird und auch als Rückseitenpassivierung bekannt ist.
PERFORMANCE RATIO
Die Performance Ratio gibt Aufschluss über die Effektivität einer Photovoltaikanlage und ermöglicht einen Vergleich von netzgekoppelten
Anlagen an verschiedenen Standorten weltweit.
Die Performance Ratio (PR) bezeichnet dabei das Verhältnis des tatsächlichen Ertrags zu einem theoretischen Ertrag, der sich rein aus der
Einstrahlungsmenge auf die Modulfläche und dem Modulwirkungsgrad unter STC-Bedingungen berechnet. Dabei führen unterschiedliche Faktoren
wie Temperatureinfluss, Verschmutzung, Leitungsverluste, Wechselrichterwirkungsgrad und andere Effekte zu einer Performance unter 1.
Je näher die PR die 1 oder 100 % erreicht, desto höher ist die Qualität des Anlagenertrags. Eine PR von 70 bis 75 % ist für netzgekoppelte
Anlagen in Mitteleuropa üblich.
Gute Anlagen bringen es auf bis zu 80 %.
PHASENVERSCHIEBUNG
Solange Wechselstrom und -spannung im Gleichschritt schwingen, ergibt das Produkt der beiden pulsierenden Größen eine ebenfalls pulsierende
Leistung mit positivem Durchschnittswert. Diese Leistung nennt man Wirkleistung. Sobald aber die sinusförmigen Verläufe von Strom und Spannung gegeneinander verschoben sind, ergibt ihr Produkt eine Leistung mit abwechselnd positivem und negativem Vorzeichen. Im Extremfall sind Strom und Spannung zeitlich um eine Viertelperiode verschoben:
Die Stromstärke erreicht ihren Maximalwert immer dann, wenn die Spannung Null beträgt und umgekehrt.
Das Ergebnis: reine Blindleistung, die positiven und negativen Leistungsanteile heben sich vollständig auf. Diese Verschiebung der Strom- und Spannungskurven nennt man Phasenverschiebung, die zwei Richtungen haben kann. Denn sie entsteht, wenn sich Spulen oder Kondensatoren im Wechselstromkreis befinden und das ist eigentlich immer der Fall. Alle Motoren oder Transformatoren enthalten Spulen, die für eine induktive Verschiebung sorgen, während die Kondensatoren für eine kapazitive Verschiebung sorgen.
PHOTOVOLTAIK
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Die auf einen vorbehandelten („dotierten“) Halbleiter (sehr häufig Silizium) auftreffende Strahlungsenergie setzt in diesem elektrische Ladungsträger frei, die über die elektrischen Kontakte in einem äußeren Stromkreis genutzt werden können. In dieser Weise vorbehandelte Halbleiter werden als Solarzellen bezeichnet.
POLYKRISTALLINE SILIZIUMSOLARZELLE
Multikristalline Siliziumsolarzelle
POTENZIALAUSGLEICH
Unter dem Potenzialausgleich in Verbindung mit Photovoltaikanlagen versteht man die Verbindung aller elektrisch leitenden Gehäuseteile (Wechselrichter etc.) und Installationseinrichtungen (Solarmodulrahmen, Montagesystem) mit dem Gebäudepotenzialausgleich.
Der Potenzialausgleich ist handwerklich sauber auszuführen, um spätere Schäden durch Überspannungen zu vermeiden.
PID
PID (Potential-Induced Degradation) bezeichnet eine Leistungsabnahme bei kristallinen Photovoltaik-Modulen aufgrund von Leckströmen. Diese unerwünschte Erscheinung kann zu einem Verlust der Leistung von bis zu 30 % führen. Die schädlichen Leckströme werden hauptsächlich durch die Spannungslage der einzelnen PV-Module relativ zum Erdpotential verursacht. In den meisten ungeerdeten PV-Systemen sind die PV-Module entweder einer positiven oder negativen Spannung ausgesetzt. PID tritt normalerweise auf, wenn eine negative Spannung relativ zum Erdpotential vorliegt (mit Ausnahme bestimmter kristalliner Hochleistungsmodule) und wird durch hohe Systemspannungen, Temperaturen und Luftfeuchtigkeit beschleunigt.
SCHEINLEISTUNG
Die Scheinleistung, auch Anschlusswert oder Anschlussleistung, kennzeichnet die elektrische Leistung, die einem Verbraucher zugeführt wird. Scheinleistung ergibt sich aus Wirkleistung und Blindleistung.
SCHRÄGDACH
Ein Schrägdach wird auch Steildach genannt und ist mit vielfältigen Dacheindeckungen versehen. Die Dachneigung dient der sicheren Abführung von Regenwasser. Unverschattete Schrägdächer, die mit ihrer Fläche nach Südwest bis Südost weisen, sind sehr gut zur photovoltaischen Stromerzeugung geeignet.
SCHWACHLICHTVERHALTEN
Mit Schwachlicht bezeichnet man die Einstrahlungsintensität, die deutlich unter 1.000 W/m² liegt. Das Leistungsspektrum, das ein Modul unter diesen Bedingungen erreicht, wird unter dem Begriff Schwachlichtverhalten zusammengefasst.
SILIZIUM
Silizium ist das zweithäufigste chemische Element der Erde, das aus dem Rohstoff Siliziumoxid (Sand) gewonnen wird und zu monokristallinem, multikristallinem und amorphem Silizium
verarbeitet werden kann. Silizium ist ein Halbleiter, der für die Elektronikindustrie und die Photovoltaik eine wichtige Rolle spielt.
SMART GRID READY
Als Smart Grid Ready werden Warmwasser-Wärmepumpen bezeichnet, die in ein intelligentes Stromnetz eingebunden werden können. Bei der Kombination von Photovoltaikanlage und Warmwasser-Wärmepumpe wird dafür ein Wechselrichter mit einem potenzialfreien Kontakt eingesetzt. Außerdem können die von uns angebotenen Warmwasser-Wärmepumpen zusammen mit der Photovoltaikanlage über den Sunny Home Manager in das intelligente Energiemanagementsystem der SMA Solar Technology AG eingebunden werden.
Ziel ist, möglichst viel Solarstrom für die Warmwasserproduktion einzusetzen und im Wasserspeicher der Wärmepumpe zwischen zu speichern. Damit wird der Eigenverbrauch des günstigen und umweltfreundlichen Solarstroms effektiv erhöht.
SOLARANLAGE (THERMISCH/PHOTOVOLTAISCH)
Eine Solaranlage ist eine Anlage zur Umwandlung der Sonnenenergie in eine Nutzenergie. Es gibt thermische Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung. Photovoltaikanlagen sind Solaranlagen zur Stromerzeugung.
SOLARGENERATOR
Der Solargenerator ist die Summe der Solarmodule einer Photovoltaikanlage.
SOLARMODUL
Zum mechanischen Schutz und zur Witterungsbeständigkeit werden Solarzellen in Kunststoff oder Harz eingebettet und mit einer front und rückseitigen Abdeckung versehen. Die damit erzielte mechanische und elektrische verschaltete Einheit wird als Solarmodul bezeichnet. Die frontseitige Abdeckung ist meist eine gehärtete Glasscheibe mit guter Lichtdurchlässigkeit. Die rückseitige Abdeckung wird häufig mit einem Folienverbund oder ebenfalls einer Glasscheibe realisiert.
Solarmodule sind in gerahmter oder ungerahmter Ausführung erhältlich. Die Anschlussdose mit bereits angeschlossenen Solarkabeln und berührungssicheren Steckverbindern erleichtert die Installation.
SOLARZELLE
In der Solarzelle wird Strahlungsenergie in elektrische Energie umgewandelt (siehe Photovoltaik). Eine einzelne Solarzelle z. B. auf Basis kristallinen Siliziums hat eine Arbeitsspannung von ca. 0,5 Volt und wird mit vielen weiteren Solarzellen zu einem Solarmodul elektrisch in Reihe geschaltet.
STANDARD-TESTBEDINGUNGEN
Standard-Testbedingungen – auch kurz: STC (engl.: Standard TestConditions) – stellen die Rahmenbedingungen dar, unter Leistung eines Solarmoduls im Labor gemessen und angegeben wird. Konstante Größen bei der Messung sind: Bestrahlungsstärke von 1000 W/m2; Spektrum des Lichts nach Durchgang durch die 1,5-fache Dicke der Atmosphäre (AM 1,5); Temperatur der Solarzelle von 25 °C.
STRANG (ENGL.: STRING)
Mehrere Solarmodule werden in Stränge hintereinandergeschaltet, um so den richtigen Spannungsbereich für den Anschluss an den Wechselrichter zu erreichen. Mehrere Stränge können an einen Wechselrichter oder separaten Generatoranschlusskasten angeschlossen werden.
SYSTEMNUTZUNGSGRAD
Der Systemnutzungsgrad einer Photovoltaikanlage beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems, d. h. er stellt dar, wie viel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt wurde. Berücksichtigt wird dabei das Verhältnis von Solarertrag zur Strahlungsenergie: Zur Bewertung werden die eingesetzte und die nutzbare Energie des gesamten Solarsystems einschließlich aller Verluste, die u.a. durch die Umwandlung im Wechselrichter oder durch Leitungsverluste entstehen, hinzugezogen.
Systemnutzungsgrade werden immer über einen längeren Zeitraum (mehrere Monate oder ein Jahr) betrachtet und dienen vorrangig der energetischen Bewertung einer Anlage.
TEMPERATURKOEFFIZIENT
Sowohl die Spannung als auch der Strom und somit auch die Leistung eines Solarmoduls sind abhängig von der Betriebstemperatur der Solarzelle. Der Temperaturkoeffizient gibt an, in welchem Maße sich die jeweilige Größe mit der Temperatur verändert. Die Spannung einer Solarzelle hat beispielsweise einen negativen Temperaturkoeffizient und sinkt damit bei steigender Temperatur. Der Strom hingegen steigt geringfügig an (kleiner positiver Temperaturkoeffizient). Insgesamt besitzt die Leistung einer Solarzelle bzw. eines Solarmoduls einen negativen Temperaturkoeffizienten. Je niedriger der Betrag dieses Temperaturkoeffizienten des Solarmoduls ist, umso weniger stark fällt die Leistung des Solargenerators bei Hitze im
Sommer ab.
TOPCon
TOPCon ist eine Abkürzung für "Tunnel Oxide Passivated Contact" und beschreibt das Funktionsprinzip von Solarzellen. Dabei verhindert eine äußerst dünne Schicht aus Siliziumoxid, genannt Tunneloxid, den direkten Kontakt der metallischen Anschlusskontakte mit der dotierten Siliziumschicht. Dieser Mechanismus trägt dazu bei, die Effizienz der Solarzellen zu steigern, indem er eine direkte Wechselwirkung zwischen den Anschlusskontakten und der dotierten Siliziumschicht verhindert. Insgesamt ermöglichen TOPCon-Zellen eine äußerst effiziente Übertragung von Strom.
TRANSFORMATOR (TRAFO)
Wechselrichter für Photovoltaikanlagen formen den Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um. Um die Spannung an das Netzniveau anzupassen, arbeiten viele Wechselrichter mit einem internen Transformator (Trafo). Es ist aber auch möglich, einen Wechselrichter ohne Trafo zu betreiben. Diese trafolosen Geräte haben einen höheren Wirkungsgrad und erwirtschaften daher in der Regel einen höheren Ertrag.
VERSCHATTUNG
Eine Teilverschattung des Solargenerators hat starke Auswirkungen auf den Ertrag. Daher müssen die Solarmodule möglichst zu jeder Tageszeit unverschattet bleiben. Wir planen Ihre Photovoltaikanlagen kompetent, sodass keine oder nur unvermeidbar minimale Verschattungen auftreten. Alternativ bieten wir Systeme an, die mit Teilverschattungen bei Solarmodulen sehr gut zurechtkommen und nicht mehr zu Ertragsverlusten führen. Sprechen Sie uns an, wir beraten Sie gerne.
VERSICHERUNG
Die Photovoltaikanlage sollte man auf jeden Fall in die bestehende Gebäudeversicherung mit aufnehmen oder hierfür eine spezielle Solarversicherung abschließen. Als zusätzliche Absicherung bieten manche Versicherungen eine Ertragsausfallversicherung für Stillstandszeiten der Anlage an. Hier sind die Bedingungen genau zu studieren.
In jedem Fall empfiehlt es sich, die Photovoltaikanlage in die Haftpflichtversicherung mit aufnehmen zu lassen.
VOLT
Elektrische Einheit für Spannung (Watt, Ampere)
WÄRMEPUMPE
Wärmepumpen nutzen die Energie unserer Umwelt. Für ihre Arbeit braucht eine Wärmepumpe elektrischen Strom, mit dessen Hilfe sie die Umgebungswärme sehr effektiv auf ein für uns nutzbares Energieniveau bringt. Herz einer Wärmepumpe ist der Kältekreis:
Nach außen geschlossen zirkuliert hier ein Kältemittel, das Wärme bei niedriger Temperatur aufnimmt und – nach Energiezufuhr –bei höherer Temperatur wieder abgibt. Kältemaschinen – wie der Kühlschrank – nutzen dabei die „kalte Seite“ des Kreislaufes, Wärmepumpen die „warme Seite“.
WAFER
Wafer sind dünne runde oder quadratische Siliziumscheiben mit einer typischen Dicke von 180 bis 300 Mikrometer (μm). Sie bilden die Grundlage für die Herstellung von Solarzellen. Dabei werden zwei Typen von Wafern unterschieden: multikristalline (auch: polykristalline) und monokristalline Wafer. Die Herstellung erfolgt für beide Typen durch Sägen von entsprechenden Ingots. Aus den Wafern werden in mehreren nachfolgenden Bearbeitungsschritten Solarzellen hergestellt, die für die Fertigung von Solarmodulen notwendig sind.
WATT
Elektrische Einheit für Leistung (Volt, Ampere)
WECHSELRICHTER/INSEL
Bei einem Inselwechselrichter handelt es sich um einen Wechselrichter für ein Inselsystem. Der Wechselrichter in einem Inselsystem hat die Aufgabe, den Anschluss von Wechselstromverbrauchern zu ermöglichen und eine stabile Wechselspannung vorzugeben und zu erhalten. Diese Aufgabe kann der Inselwechselrichter meist nur unter Einbeziehung von Speicherelementen (z. B. Batteriespeicher im Inselsystem) bewältigen.
WECHSELRICHTER/NETZ
Der Netzwechselrichter wandelt den vom Solargenerator produzierten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, damit er in ein vorgegebenes Netz eingespeist werden kann.
Wichtige Größen bei Netzwechselrichtern sind ihr Wirkungsgrad und ihre Zuverlässigkeit. Generell sollte der Solargenerator in der Leistung um 5 bis maximal 15 % höher ausgelegt werden als die AC-Ausgangsleistung des Wechselrichters. Für eine optimale Auslegung verwenden wir den jeweiligen Konfigurator des Wechselrichter-Herstellers.
Wh
Einheit für Wattstunde. 1000 Wattstunden (Wh) entsprechen einer Kilowattstunde (kWh).
WIRKLEISTUNG
Die Wirkleistung ist die nutzbare Leistung, mit der sich Maschinen antreiben, Lampen zum Leuchten bringen oder Heizstrahler betreiben lassen. Der Hintergrund: Jeder Verbraucher hat einen ohmschen Widerstand, der im Betrieb seine aufgenommene Leistung vollständig in Wärme umwandelt.
Hat ein Verbraucher neben dem ohmschen Widerstand auch Spulen und Kondensatoren, dann entsteht zwischen Strom und Spannung eine zeitliche Verschiebung, die auch Phasenverschiebung genannt wird. Neben der Wirkleistung ist deshalb auch eine Blindleistung vorhanden. Die Wirkleistung wird in der Einheit Watt (W) angegeben.
Bei Gleichspannung ist die Wirkleistung gleich der Scheinleistung.
WIRKUNGSGRAD
Der Wirkungsgrad gibt die Effektivität der Energieumwandlung wieder.
Wirkungsgrade von Solarmodulen liegen typischerweise bei 11 bis 21 %, d. h. 11 bis 21 % der eingestrahlten Sonnenenergie wird in elektrische Energie umgewandelt.
Bei Wechselrichtern liegen die Wirkungsgrade bei Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom bei 92 bis 98 % (vgl. Europäischer Wirkungsgrad von Wechselrichtern).
Wp
Einheit für Wattpeak. 1000 Wattpeak (Wp) entsprechen einem Kilowattpeak (kWp).
Schauen Sie sich auch unsere Photovoltaik Erklär-Videos an.
HISTORISCHE NAMENSGEBER FÜR EINHEITEN UND GRÖSSEN
AMPÈRE
André Marie Ampère (*20.1.1775, † 10.6.1836); französischer Physiker
VOLT
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta (*18.2.1745, † 5.3.1827); italienischer Physiker
WATT
James Watt (*19.1.1736, † 19.8.1819); schottischer Erfinder
Quelle: BayWa r-e. Solarsysteme GmbH
Ergänzungen durch AE-Tec Alternative Energietechnik
