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Photovoltaik

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Strom von der Sonne

Auf dem eigenen Dach Strom produzieren und selber brauchen oder den Ökostrom für andere ins Netz einspeisen? Erfahre hier, was du darüber wissen musst und werde mit deinem eigenen Solarkraftwerk ein Stück unabhängiger!

myblueplanet will Immobilienbesitzer (EFH und MFH) dazu animieren, beim Neubau oder der Sanierung des Daches, eine Photovoltaikanlage zu realisieren. Folgende Gründe sprechen dafür:

  • Der Zeitpunkt dafür ist richtig
  • Die Technik ist genügend ausgereift und zahlbar
  • Fördergelder stehen zur Verfügung
  • Es gibt verschiedene Wege zum Ziel

Bist du schon Besitzer einer Photovoltaikanlage? Dann zeig dich der Community und mache mit bei der entsprechenden Aktion. Trage deine Solaranlage auch auf der SOLARMAP ein und mach sie so für alle sichtbar. Animiere auch andere BesitzerInnen einer Photovoltaikanlage, bei der Aktion mitzumachen und die Anlage auf der SOLARMAP einzutragen.

 

Die Technologie

Photovoltaik ist die direkte Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe von Solarzellen. Solarzellen sind grossflächige Halbleiterelemente, welche die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie umwandeln. Eine einzelne Zelle erzeugt eine Spannung von etwa 0.4 Volt. Um eine vernünftige Spannung zu bekommen, werden mehrere Solarzellen zusammengeschaltet und wetter- und bruchsicher verpackt. Das nennt man dann Solarmodul oder Solarpanel. Mehrere Solarmodule werden dann zum sogenannten Solargenerator zusammengeschaltet.

Typische Solarmodule für Hausanwendungen haben eine Nennspannung um 17 Volt und eine Nennleistung bei voller Sonneneinstrahlung von 50 bis 200 Watt (meist mit dem Zusatz «p» für peak versehen, also Wp oder kWp). Daneben gibt es auch kleinere Module für alle erdenklichen Anwendungen, zum Beispiel zum Laden von Handys oder Laptops.

Im schweizerischen Mittelland produziert eine photovoltaische Anlage im Netzverbund rund 930 Kilowattstunden Energie pro Kilowatt Spitzenleistung (930 kWh/kWp). Für einen Haushalt mit durchschnittlichem Elektrizitätsverbrauch braucht es also eine Photovoltaikanlage mit 4 bis 5 kWp Spitzenleistung, um den gesamten Jahreselektrizitätsbedarf zu decken.

 

Was ich wissen muss

Verschiedene Technologien

Solarzelle ist nicht einfach gleich Solarzelle! Solarzellen werden in verschiedenen Technologien gebaut. Ganz grob unterscheidet man

  • Silizium oder andere Materialien
  • Kristallin oder Dünnschicht (z. B. amorph)
  • Einschicht oder Mehrschicht

Zudem können Solarzellen mit konzentriertem oder nicht konzentriertem Licht betrieben werden. Das gibt eine Vielzahl von möglichen Kombinationen, die sich in Leistungsfähigkeit, Anwendungsbereich und Preis stark unterscheiden. Das Folgende gilt für kristalline Silizium-Solargeneratoren. Wenn du irgendwo von ganz anderen Kennwerten oder von neuen Rekorden liest, ist höchstwahrscheinlich eine andere Kombination von Technologien gemeint.

Begrenzter Wirkungsgrad und grosser Herstelleraufwand

Direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom – das tönt schon fast nach dem Ei des Kolumbus der Energietechnik. Leider gibt es einige Einschränkungen, die sich auf die Kosten der produzierten elektrischen Energie sowie auf die CO2-Bilanz auswirken. Aus physikalischen Gründen kann eine Solarzelle nur einen Teil des Sonnenlichtes in elektrische Energie umwandeln. Für ein kristallines Siliziummodul rechnet man mit einem typischen Wirkungsgrad von 15 Prozent (zum Vergleich: bei Dünnschichtzellen liegt dieser bei etwa 6 Prozent).

Die Herstellung einer Solarzelle ist aufwändig und energieintensiv. Das Rohmaterial ist Quarzsand (SiO2) und dieser muss zunächst reduziert, das heisst in reines Silizium übergeführt werden. Dieser Prozess benötigt eine bestimmte minimale Energiemenge, die technisch nicht zu beeinflussen ist. Auch die weiteren Produktionsschritte sind energieintensiv und mit einem nicht unerheblichen CO2-Ausstoss verbunden.



Im Betrieb arbeitet eine Solaranlage CO2-frei. Für einen Vergleich mit konventionellen Energieanlagen muss man die für die Herstellung aufgewendete Energie und den damit verbundenen CO2-Ausstoss mit der Energie verrechnen, die während der Lebensdauer der Anlage produziert wird. In Mitteleuropa erhält man so eine energetische Rücklaufzeit von etwa drei Jahren, einen Primärenergiefaktor von 1.66 und einen CO2-Ausstoss von 79 g/kWh. Weil für die Berechnung Annahmen notwendig sind, schwanken diese Zahlen je nach Quelle. myblueplanet verwendet ausschliesslich international anerkannte Daten.

Gleichstrom oder Wechselstrom 

Solargeneratoren erzeugen Gleichstrom. Das ist ideal, um Batterien zu laden oder Elektronik zu betreiben. Will man hingegen normale Haushaltsgeräte betreiben oder den Strom ins öffentliche Netz einspeisen, braucht man Wechselstrom. Dies wird mit einem Wechselrichter erreicht, das heisst einem leistungselektronischen Gerät, das zwischen Solargenerator und Verbraucher geschaltet wird. Moderne Solarwechselrichter haben sehr geringe Verluste und verschlechtern den Wirkungsgrad der Anlage nur leicht.

Insel oder Netzverbund

Versorgt man zum Beispiel ein Ferienhaus in den Bergen, das keinen Netzanschluss hat, mit einer Solaranlage, so spricht man von einer Insel. Kleine Inselanlagen werden meist mit Gleichstrom betrieben – der Solarwechselrichter entfällt. Das grosse Problem von Inselanlagen ist die wechselnde Sonnenstrahlung. Es braucht deshalb einen Batterie-Speicher, um auch nachts und bei schlechtem Wetter Strom zu haben. Batterien sind recht teuer und haben eine beschränkte Lebensdauer, was sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage auswirkt.

Hat man bei der Solaranlage einen Netzanschluss, so kann man die Anlage mit dem Netz verbinden. Man nennt das Netzverbund. Das Netz übernimmt dabei sozusagen die Speicherung. Produziert die Solaranlage mehr Strom, als man im Moment braucht, so wird dieser ins Netz eingespeist. Produziert die Solaranlage keinen oder zuwenig Strom, so bezieht man den Bedarf aus dem Netz.

Solarstrom selber produzieren oder einkaufen?

Das ist oft eine schwierige Frage. Die Leistung eines bestimmten Solarmoduls bei voller Sonneneinstrahlung ist nur wenig vom Standort abhängig. Hingegen ist die Jahresproduktion an elektrischer Energie von verschiedenen standortspezifischen Faktoren (zum Beispiel Nebelhäufigkeit, Temperatur, Horizont) sowie objektspezifischen Gegebenheiten (Ausrichtung, Neigung, Abschattung) beeinflusst. Die zeitweise Abschattung von Teilen der Solaranlage sieht gefühlsmässig lediglich nach einem kleinen Schönheitsfehler aus, kann aber die Quelle bitterer Enttäuschung werden. Wenn innerhalb eines grossen Solarmoduls nur eine einzige Zelle abgeschattet ist (zum Beispiel durch den Schattenwurf einer Fahnenstange), reduziert dies die Leistung des gesamten Moduls in einem Ausmass, das weit grösser ist als der abgeschattete Flächenanteil. Mögliche Schattenwürfe sind deshalb vorgängig abzuklären und so weit wie möglich zu eliminieren.

Je geringer die pro Kilowatt Spitzenleistung erzeugte Jahresenergie ist, desto teurer ist der produzierte Strom und desto geringer die CO2-Reduktion. Standortoptimierte Grossanlagen, zum Beispiel in nebelfreien Berggebieten, sind diesbezüglich deutlich im Vorteil. Andererseits verringert die lokale, dezentrale Produktion Netzkosten und Verteilverluste und gibt das gute Gefühl einer mindestens teilweisen Unabhängigkeit.

Ertrag und Kosten

Die Kosten einer Solaranlage setzen sich im Wesentlichen zusammen aus den Modulkosten, den Kosten für Befestigung resp. Integration, sowie für die Verkabelung, den Wechselrichter und die Projektierung. Pro kWp kann man ganz grob mit Investitionskosten von CHF 2'500 - 4'500.- rechnen. Nach branchenüblichen Annahmen für Lebensdauer, Kapitalverzinsung und Unterhaltskosten resultieren daraus Stromgestehungskosten in der Grössenordnung von ca. 50 Rp./kWh (ohne Förderbeiträge).

Einspeisevergütung

Nach dem revidierten Energiegesetz ist seit dem 1. Januar 2009 die kostendeckende Einspeisevergütung zur Förderung von Strom aus erneuerbaren Energien (KEV) in Kraft. Aufgrund der grossen Nachfrage für die Förderbeiträge mussten bereits Gesuche ab 1. Februar 2009 auf eine Warteliste gesetzt werden. Im Rahmen des 2. Stabilisierungsprogrammes vom März 2009 wurden vom Parlament zusätzliche 20 Millionen Franken für Gesuche auf der Warteliste freigegeben. Nähere Angaben hierzu bei Swissolar.

Die zusätzlichen Mittel, welche seit der Lancierung der KEV gesprochen wurden, reichten bis heute nicht aus, um die ganze Warteliste abzubauen. So muss 2014 für eine neu angemeldete Anlage immer noch mit einer Wartefrist von mind. 4 Jahren gerechnet werden. Seit dem 1. Januar 2014 ist ein neues Förderinstrument in Kraft, welches zum Abbau der Warteliste beitragen soll: Die Einmalvergütung. Dabei handelt es sich um eine Einmalvergütung für kleine bis mittlere Anlagen (2 - 30 kWp). Mehr dazu bei Swissgrid.

Seit dem 1. April 2014 besteht für jeden Stromproduzenten das explizite Recht, den produzierten Strom selber zu verbrauchen, d. h. nur der überschüssige Strom wird ins Netz eingespeist und je nach gewähltem Vergütungsmodell (KEV, EVU-Tarif, Selbstvermarktung, Ökostrombörse) vergütet.

 

Wege zum Ziel

Installateure / Solarprofis / Hersteller / Lieferanten

Solarprofis sind ausgewiesene Firmen, welche grosse Erfahrung haben und direkt Anlagen schlüsselfertig bauen oder aber über ein Netzwerk von Installateuren verfügen. Ein Anruf oder E-Mail genügt um von den Solarprofis eine individuelle Offerte zu erhalten. Hier findest du einen Solarprofi in deiner Nähe: Solarprofis

Beratung durch Energiedienstleister / Energieversorger

Verscheidene Energiedienstleister / Energieversorgungsunternehmen bieten gratis oder für wenig Geld Beratungen im Energiebereich (z. B. Solaranlagen) an oder haben finanzielle Förderprogramme, welche du für die Realisierung deiner Anlage nutzen kannst. Nachfragen kann sich lohnen – beim Energieversorger deiner Region.

Neutrale Beraterinnen / Planer

Ingenieure welche Ihnen eine umfassende Beratung bieten und Sie bei der Planung gegen Honorar unterstützen. Eine energetische Grobanalyse mit Empfehlung zur Nutzung von Solarenergie ist ab ca. 1’000.- CHF erhältlich und wird meist im Stundenaufwand verrechnet. Insbesondere bei grösseren Objekten oder Objekten, bei welchen gleichzeitig eine Sanierung der Gebäudehülle ansteht, kann dieser Weg interessant sein. Hier findest du einen Solarprofi in deiner Nähe: Solarprofis

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