Wechselstrom

Zwischenspeicher für den Solarstrom, meistens als Batterie.

Durchsichtige Schicht auf der Oberfläche einer Solarzelle die zur Verringerung von Reflexionsverlusten dient. Durch die Antireflexionsschicht dringt mehr Licht in die Zelle ein, da die Siliziumoberfläche sonst 30% des Sonnenlichts wieder reflektieren würde. Übrigens gibt die Antireflexionsschicht der Solarzelle ihre Farbe.

I.d.R. werden die Solarmodule von Koch Solardach GmbH mit Hilfe von speziellen Montagesystemen parallel zur Dacheindeckung installiert. Das Dach behält daher weiterhin seine bestehende Schutz- und Abdichtungsfunktion. 

Zur optimalen Ausrichtung sollten die Module einer mono- oder polykristallinen PV-Anlage nach Süden ausgerichtet und um 30° geneigt sein. Bei Abweichungen reduziert sich die Energieausbeute. 

Gibt die Abweichung der PV-Module von der Südausrichtung nach Osten bzw. Westen an. Bei einer genauen Südausrichtung ist der Azimutwinkel 0°, bei 100% Westausrichtung +90° und bei einer Ausrichtung exakt nach Osten –90°.

Für die Montage einer PV-Anlage auf dem Dach ist grundsätzlich keine gesonderte Baugenehmigung erforderlich. Bei denkmalgeschütztes Gebäuden ist grundsätzlich eine Genehmigung beim Amt für Denkmalschutz einzuholen. Freilandaufstellungen gelten als selbständige Bauwerke und sind baugenehmigungspflichtig.

Ein Bezugszähler misst die Abnahme von elektrischer Energie in Kilowattstunden (kWh) aus dem Versorgungsnetz des Energieversorgers.

Die Errichtung einer PV-Anlage auf Dachflächen erhöht nach herrschende, wissenschaftlichen Erkenntnissen nicht die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags in die bauliche Anlage. Für die Einhaltung der einschlägigen Vorschriften und die Einbindung von PV-Anlagen in vorhandene Blitzschutzsysteme ist die Koch Solardach GmbH als ausführendes Unternehmen der PV-Anlage zuständig.

Die Bypass-Dioden dienen dem Schutz von verschatteten Zellen. Die von Koch Solardach GmbH eingesetzten Solarmodule verfügen je nach Zellenanzahl über ein bis drei Bypass-Dioden. (Vgl. auch Verschattung)

CO2 entsteht bei der Verbrennung fossiler Energien und pflanzlicher Biomasse und ist als Treibhausgas für die Erwärmung der Erdatmosphäre mitverantwortlich. Der Betrieb einer Photovoltaikanlage erfolgt ohne CO2-Emission. Lediglich bei der Herstellung der Komponenten werden über den Verbrauch von Elektrizität, Brennstoffen und nichtenergetischen Stoffen CO2-Emissionen verursacht. Allerdings erzeugen Photovoltaikanlagen während ihrer Lebensdauer ein Vielfaches mehr an Energie als für ihre Herstellung benötigt wird. Durch ihre energetische Amortisation leisten PV-Anlagen einen Beitrag zum Umweltschutz. Bereits 1 kWp installierte PV-Leistung erspart der Umwelt ca. 300 kg CO2-Ausstoß pro Jahr. 

Die Dachneigung gibt den Winkel ("Schräge / Steilheit") einer Dachfläche an. Zur optimalen Einbindung einer Photovoltaikanlage eignen sich Dachneigungen von 20° bis 50°. Spezielle Montagesysteme können PV-Module auch bei ungünstiger Dachneigung in eine geeignete Position bringen. Um die Sonnenstrahlen optimal zu nutzen, sollten sie im rechten Winkel auf das Modul treffen.

Zellen, die um das Hundertfache dünner sind als eine mono- bzw. polykristalline Solarzelle. Dünnschichtsolarzellen sind photoaktive Halbleiter. Die werden auf einem Trägermaterial wie Glas oder Edelstahlfolie aufgebracht und besitzen einen geringeren Wirkungsgrad gegenüber kristallinen Siliziumzellen. Durch Materialeinsparung sind sie i.d.R. günstiger in der Herstellung und weniger anfällig bei Verschattung. Dünnschichtsolarzellen basieren auf verschiedenen chemischen Verbindungen, z. B. CIS (Kupfer-Indium-Selenid), CdTe (Cadmium-Tellurid) oder CdS (Cadmium-Sulfid).

Erzeugt eine in Deutschland installierte, netzgekoppelte Photovoltaikanlage

Solarstrom der in das allgemeine Stromnetz eines Netzbetreibers eingespeist wird, erhält der Anlagenbetreiber eine festgelegte Vergütung aufgrund den Regelungen durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Die Höhe der Einspeisevergütung pro kWh richtet sich nach der Anlagengröße und -art. Vor allem aber ist für die Einspeisevergütung entscheidend, in welchem Jahr die Inbetriebnahme der Anlage erfolgt.

Erfasst die Menge an produziertem Solarstrom einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage in das öffentliche Stromnetz und dient als Nachweis zur Abrechnung mit dem Netzbetreiber.

Energiequellen, die unendlich lange zur Verfügung stehen. Zu den erneuerbaren Energien zählen: Sonnen-, Windenergie, Erdwärme, Gezeitenkraft und Biomasse.

Fördert bundesweit den Ausbau und die Nutzung erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung. Klima- und Umweltschutz sowie die Erhöhung erneuerbarer Energien an der Stromversorgung sind das Ziel. Obendrein regelt das Gesetz die Abnahme und Vergütung von gewonnenem Strom durch die Photovoltaikanlagen. Die Netzbetreiber müssen den jeweils gültigen Vergütungssatz vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme an für die Dauer von 20 Jahren zuzüglich des Inbetriebnahmejahres an den PV- Anlagenbetreiber entrichten.

Energieversorgungsunternehmen (Netzbetreiber)

Die auf einem Flachdach installierten PV-Module sollten zur optimalen Energieausbeute mit Hilfe einer Unterkonstruktion in eine Neigung von ca. 30° gebracht werden. Durch die Aufständerung kann jedoch weniger Leistung installiert werden als bei einem gleich großen Schrägdach, da Abstände wegen möglicher gegenseitiger Verschattung der Module eingehalten werden müssen.

Neben der Einspeisevergütung (vgl. oben) gibt es in Deutschland weitere individuelle Förderprogramme für eine Photovoltaikanlage. Beispielsweise bietet die KfW (s. o.) zinsvergünstigte Darlehen an. Aber auch die Bundesländer, Städte und Gemeinden, Finanzämter sowie einige Energieversorgungsunternehmen bieten eigene Förder- und Finanzierungsprogramme an. Dies können z.B. zinsgünstigen Krediten für private Nutzer, Zuschüssen für Schulen oder interessanten Finanzierungsmöglichkeiten für Landwirte wie dem Agrarinvestitionsförderungsprogramm sein.

Als Freilandaufstellung bezeichnet man eine PV-Anlage, die auf einer Freifläche, wie beispielsweise einem Feld, aufgestellt ist.

Als Generator oder Solargenerator bezeichnet man die Gesamtheit der zusammengeschalteten PV-Module.

Im Generatoranschlusskasten (GAK) werden die Stränge des Solargenerators zur Gleichstromhauptleitung zusammengefasst. Zusätzlich können z. B. Überspannungsschutzelemente zur Sicherung des PVModuls und des Wechselrichters im GAK integriert sein. 

Im Gegensatz zum Wechselstrom (AC), der bei 50 Hz 50-mal in der Sekunde die Polarität wechselt, bleibt beim Gleichstrom (DC) Direct Current (engl.)die Polarität unverändert. Ein PV-Modul liefert ebenso wie eine Batterie Gleichstrom. Mit Hilfe eines Wechselrichters kann Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden, um mit dem öffentlichen Stromnetz von 230 V und 50 Hz Wechselstrom kompatibel zu sein. 

System zur Zu- bzw. Abschaltung des Stroms von den Solarmodulen zum Wechselrichter bei Kontrollmessungen der Anlage oder bei einer Wechselrichterstörung.

Integration der PV-Module in die Dacheindeckung.

Autark arbeitende PV-Anlage, die überall dort Anwendung findet, wo kein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz vorhanden ist. Zum Beispiel Gebäude in abgelegenen Gebieten (Wochenendhaus, Skihütte). Mit einem Inselsystem kann der vom Wechselrichter umgewandelte Gleichstrom sofort verbraucht werden. Wird die Energie nicht umgehend benötigt, kann der erzeugte Gleichstrom in einer Solarbatterie/Akku zwischengespeichert werden. Ein Laderegler kontrolliert die Lad- und Entladevorgänge der Batterie. Interessant ist ein Inselsystem vor allem dann, wenn die Förderung durch das EEG nach 20 Jahren entfällt und man den auf dem Dach produzierten Strom selbst nutzen will. 

Die KfW ist eine Bank des deutschen Bundes und der Länder. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, Impulse für Wirtschaft, Gesellschaft und Ökologie zu geben und zukunftsweisende Ideen voranzutreiben. Zum 1. Januar 2005 hat die KfW Förderbank die drei neuen Programme „Solarstrom erzeugen“, „Wohnraum modernisieren“ und „Ökologisch bauen“ aufgelegt und gewährt zinsgünstige Kredite für den Kauf und Betrieb von PV-Anlagen und thermischen Solaranlagen. Weitere Informationen unter: www.kfw.de

Viele der namhafte Modulhersteller, die durch die Koch Solardach GmbH vertrieben werden gewähren 20 Jahre Garantie auf eine Leistungsabgabe von 90 % sowie 25 Jahre Garantie auf eine Leistungsabgabe von 80% der bei Auslieferung spezifizierten Minimalleistung des Moduls.

Die meisten PV-Anlagen werden auf dem Dach montiert. Hierbei unterscheidet man zwischen Aufdach-, Indach- und Flachdachmontagen. Außerdem besteht die Möglichkeit, PV-Anlagen an Gebäudefassaden (Fassadenmontage) anzubringen oder auf Freiflächen (Freilandaufstellung) zu installieren. 

Um den Energieertrag zu steigern, können Solarmodule dem Sonnenstand nachgeführt werden und dadurch die Energieausbeute der PV-Anlage um etwa 30 % gesteigert werden. Nachführsysteme rechnen sich entweder dort, wo kein nach Süden geneigtes Dach zur Verfügung steht oder auf Freiflächen.

Die Nennleistung einer Solarzelle von einem Solarmodul entspricht der maximal möglichen Leistungsabgabe unter Standardtestbedingungen.

Anbieter, die das Stromnetz zur Energieversorgung planen, betreiben, erhalten und optimieren. Die Netzbetreiber erhalten ihre Vergütung nicht über den Verkauf von Strom, sondern für die Bereitstellung der Netze. Gemäß dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz sind die Netzbetreiber verpflichtet, den Strom aus PV-Anlagen komplett abzunehmen und zu vergüten. 

Eine netzgekoppelte PV-Anlage besteht aus PV-Modulen, einem Wechselrichter, einem Einspeisezähler und diversen Sicherheitskomponenten. Der von den PV-Modulen erzeugte Gleichstrom wird vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und über den Einspeisezähler in das lokale Energieversorgungsnetz geleitet.

Nennleistung

Der Begriff Photovoltaik setzt sich aus Photon (griechisch = Licht) und dem Namen des Physikers Alessandro Volta (Volt) zusammen. Photovoltaik oder Solarstrom ist die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie, bzw. die Gewinnung von Strom aus Sonnenlicht. Durch Auftreffen von Lichtenergie (Photonen) in das Kristallgitter eines dotierten Halbleiters (meistens Silizium) werden Ladungsträger freigesetzt, die zur Energieerzeugung genutzt werden können, z. B. in Form von Solarzellen.

Abkürzung für Photovoltaikanlage. Hierbei unterscheidet man zwischen einer netzgekoppelte PV-Anlagen und einem Inselsysteme.

Ein PV-Modul besteht aus mehreren, in Reihe geschalteten Solarzellen. Um gegen Witterungseinflüsse geschützt zu sein, wird die Frontseite eines Moduls im Allgemeinen mit gehärtetem Glas und die Rückseite mit einem Folienverbund abgedeckt (Glas-Folien-Laminate). Die von Koch Solardach GmbH verwendeten Module haben zudem noch alle eine Aluminiumeinfassung.

Nach Sauerstoff ist Silizium das zweithäufigste Element der Erde und wird durch chemische Behandlung aus Quarzsand gewonnen, gereinigt und in der Halbleiterindustrie sowie zur Herstellung von mono-, polykristallinen und mikroamorphen Solarzellen verwendet.

Lateinisch: „die Sonne betreffend“.

(thermisch / photovoltaisch)

Eine Solaranlage dient zur Umwandlung von solarer Strahlungsenergie (Sonnenstrahlung) in Nutzenergie. Im Gegensatz zu thermischen Solaranlagen die zur Wärmegewinnung genutzt werden, bewirken Photovoltaikanlagen die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.

In Solarzellen direkt erzeugter Gleichstrom.

Der Begriff setzt sich aus „Solar“ = Sonne und „Thermie“ = Wärme zusammen. Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung von Sonnenstrahlung in direkt nutzbare Wärme. Hier wird mit Hilfe von Solarkollektoren z. B. Wasser erwärmt. Solarthermische Anlagen in einem Wohngebäude erwärmen das Brauchwasser für zum Beispiel die Dusche, das Abwaschwasser usw. Auch die Waschmaschine und der Geschirrspüler können über ein Zusatzgerät direkt mit dem Warmwasser der Solaranlage gespeist werden.

Die Solarzelle ist die kleinste Einheit zur Stromerzeugung in einem Photovoltaikmodul. Fast 95 % aller Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Das Ausgangsmaterial für mono- und polykristalline Solarzellen sind 0,2 bis 0,3 mm dünne Siliziumscheiben, die aus Halbleiterblöcken gesägt werden. Solche Scheiben nennt man Wafer. Eine Solarzelle besteht aus zwei Schichten: einer negativ und einer positiv dotierten Lage. Wenn Licht auf die Zelle fällt, entsteht Spannung zwischen den beiden Schichten. Schließt man einen Verbrauchsquelle (z. B. eine Lampe) an, fließt Gleichstrom. Man unterscheidet zwischen amorphen, mikroamorphen, monokristallinen und polykristallinen Solarzellen.

Amorph (= griechisch für gestaltlos). In amorphem Silizium sind die Atome unregelmäßig angeordnet. Das amorphe Silizium hat ein sehr hohes Lichtabsorptionsvermögen, weshalb amorphe Solarzellen i.d.R. sehr dünn (Dünnschichtsolarzellen) sind. Der Wirkungsgrad liegt bei 5 – 7% und ist damit ungefähr halb so hoch wie der kristalliner Solarzellen. Allerdings können amorphe Solarzellen den diffusen Lichtanteil effektiver nutzen, und ihre Energieausbeute wird von der Zellentemperatur in geringerem Maße beeinflusst.

Diese Solarzellen basieren auf aus amorphem und monokristallinem Silizium. Durch die Kombination von mehreren Dünnschichtsolarzellen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit lässt sich die Strahlungsenergie der Sonne stärker ausnutzen. Die mikroamorphe Solarzelle erreicht einen deutlich höheren Energieumwandlungsgrad als der herkömmliche, rein amorphe Typ und kommt mit einer Stärke von nur wenigen Mikrometern aus, wodurch zusätzlich Ressourcen eingespart werden können. (Der Wirkungsgrad liegt etwa bei bis zu 8,5 %.)

Als monokristallin bezeichnet man z. B. einen Siliziumblock, welcher durchweg aus einem einzigen Kristall besteht und somit vollständig eine regelmäßige Anordnung der Atome aufweist. Der Wirkungsgrad von monokristalliner Solarzellen beträgt 14 –18%.

Solarzellen, die aus vielen verschiedenen, unregelmäßig angeordneten Kristallen bestehen. Im Gegensatz zu den monokristallinen Zellen ist bei den polykristalline Solarzellen Wirkungsgrad um 1,5 –2 % geringer. Allerdings muss man die günstigeren Herstellungsmöglichkeiten für polykristalline Solarzellen berücksichtigen und damit einen Preisvorteil gegenüber den monokristallinen Modulen haben. Der Wirkungsgrad liegt etwa bei 12 – 16%.

Bereits seit mehreren Milliarden Jahren ist die Sonne aktiv. Sie ist das größte und unbegrenzteste Kraftwerk, das es gibt und erzeugt die Energie für unser gesamtes Sonnensystem. Die Menge von solarer Energie auf der Erde übersteigt den täglichen weltweiten Verbrauch um das 10.000- bis 15.000fache. Durch Photovoltaikanlagen kann Sonnenenergie in „sauberen“, direkt nutzbaren elektrischen Strom umgewandelt werden oder über thermische Solaranlagen in Wärme umgewandelt werden.

Genormte Bedingungen für die Ermittlung der Nennleistung eines PV-Moduls im Labor. Hierzu gehört die Bestrahlungsstärke (Globalstrahlung) von 1.000 W/m2 bei senkrechtem Lichteinfall, die Zellentemperatur von 25 °C und das Strahlungsspektrum entsprechend AM (Air Mass) 1,5. Steht die Sonne am Äquator im Zenit, dann beträgt das Strahlungsspektrum AM 1,0. Für Europa wird ein AM von 1,5 als Jahresmittelwert zugrunde gelegt.

Privaten Betreiber von Photovoltaikanlagen sind in Deutschland im umsatzsteuerlichen Sinn als Unternehmer anzusehen, wenn sie den erzeugten Solarstrom in das öffentliche Netz einspeisen. Je nach Finanzamt muss jedoch kein Gewerbe angemeldet werden, wenn der Gewinn unter derzeit 24.500 €/Jahr liegt. Der Anlagenbetreiber bekommt die gezahlte Umsatzsteuer für die PV-Anlage und alle damit verbundenen weiteren Rechnungen als Vorsteuer vom Finanzamt zurück. Beim Verkauf des Stroms an den Netzbetreiber wird die Umsatzsteuer auf den Verkaufspreis aufgeschlagen und anschließend an das Finanzamt abgeführt. Bis zu einem bestimmten Jahresumsatz kann man sich jedoch auch von der Umsatzsteuerpflicht befreien lassen, verzichtet damit aber auch auf die Vorteile des Vorsteuerabzugs. Die Einkünfte aus dem Betrieb einer PVAnlage sind einkommensteuerpflichtig. Genaue Informationen zum Thema „Steuern und Photovoltaik“ erhalten Sie von Ihrem Steuerberater.

Mehrere hintereinander geschaltete PV-Module bilden einen Strang, der einzeln oder mit anderen Strängen zusammen an den Wechselrichter oder Generatoranschlusskasten angeschlossen wird.

Da Spannung und Strom abhängig von der Temperatur der Solarzelle sind , wirkt sich dies auch auf die Leistung eines PV-Moduls aus. Aus dem Temperaturkoeffizient ergibt sich, um wie viel sich der Wirkungsgrad der Solarzelle pro Grad Celsius verringert, wenn die Temperatur steigt. Erlaubt ist ein Wert von 0,5 % pro Grad Celsius; je näher dieser bei Null liegt, desto besser.

Man unterscheidet Wechselrichter mit und ohne Trafo.

Schatten, den Bäume, Nachbargebäude, Kamine, Oberlandstromleitungen, Antennen oder sonstige Dachaufbauten auf ein Dach werfen, beeinflussen die Effizienz von PV-Anlagen. Da die Solarzellen in Reihe geschaltet sind, stört jede im Dunkeln liegende Solarzelle den optimalen Energiefluss und beeinträchtigt dadurch die Leistung der Anlage. Wird eine Solarzelle teilweise oder komplett verschattet, fließt weniger Strom durch sie hindurch. Durch Reihenschaltung im Modul kann sich die abgeschattete Solarzelle aufheizen und eventuell sogar zerstört werden (sog. „Hot-Spot-Effekt“). Dies verhindern die Bypass-Dioden (vgl. oben).

Eine Photovoltaikanlage sollte in die bestehende Gebäudeversicherung aufgenommnen werden, das sich der Wert des Gebäudes durch die Anlage steigert. Hierdurch können dann Schäden, die z. Bsp. durch Feuer, Blitz oder Hagel entstehen über die Versicherung abgewickelt werden. Mittlerweile bieten viele Versicherungen spezielle Photovoltaikversicherungen an, die u.a. auch den Nutzungsausfall durch einen versicherten Schaden ersetzen.

Photovoltaikanlagen sind i.d.R. wartungsarm.

Ein Wechselrichter wandelt den von der PV-Anlage produzierten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Bei normalem Betrieb leitet der Wechselrichter den Solarstrom in den Einspeisezähler, der die produzierte Strommenge in Kilowattstunden (kWh) misst. Zudem sorgt der Wechselrichters für das sekundenschnelle Abschalten der PV-Anlage, sobald das öffentliche Netz ausfällt.

Unter Wechselstrom (AC) versteht man elektrischen Strom, dessen Größe und Richtung sich nach einer konstanten Periodendauer wiederholt.

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der nutzbaren zur vorhandenen Sonnenenergie. Der Zellenwirkungsgrad bezieht sich in der Photovoltaik auf die einzelne Solarzelle. Er gibt an, wie viel Prozent der auf die Zelle eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Kristalline Siliziumsolarzellen wandeln 12 – 18% der Sonnenenergie in elektrische Energie um.