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Mein PV-Projekt: häufig gestellte Fragen

Auslegung

  1. Was muss ich bei der Auslegung einer PV-Anlage berücksichtigen?

    Der erste Schritt ist, die Wünsche des Kunden herauszufinden, die in Einklang mit der vorhandenen
    schattenfreien Fläche auf dem Dach gebracht werden müssen.

    Das Dach muss genau untersucht werden um herauszufinden, ob es vor der Installation der PV-Paneele verstärkt oder saniert werden muss. Ebenso wichtig ist, zu überprüfen wie groß der nichtverschattete Bereich ist, in dem die PV-Anlage installiert werden kann. Es gibt einige Lösungen bei einer Verschattung im Winter oder während der frühen Morgen- oder späten Abendstunden, wobei eine Verschattung jedoch die Leistung der Anlage immer verringert.

    Wenn die Fläche abgeklärt ist, muss im nächsten Schritt der zu installierende Modultyp ausgewählt werden. Dabei müssen die Abmessungen der Module und ihre elektrischen Merkmale berücksichtigt werden. Das Layout der Module muss mit dem Betriebspunkt des Wechselrichters übereinstimmen. 

    Der beste Indikator für die Bestimmung der Größe einer PV-Anlage ist der bisherige Energieverbrauch oder die Anzahl der kWh (Kilowattstunden), die jedes Jahr verbraucht werden. Da viele Familien saisonale Verbrauchsspitzen haben, ist es insbesondere wichtig, einen jährlichen Durchschnitt des kWh-Verbrauchs zu ermitteln. Dieser Durchschnitt dient als Ausgangspunkt, um die Energieabgabe unterschiedlicher Anlagen zu vergleichen.

    Eine PV-Anlage von 7m²-15m² (1 KWp installierte Leistung) kann je nach Technologie jährlich in München ca. 1000 kWh und in Malaga ca. 1400 kWh erzeugen. Wenn der jährliche Energieverbrauch bekannt ist, kann man leicht die Anlagengröße errechnen.

    Die Größenbestimmung einer GIPV-Anlage hängt ebenfalls von der verfügbaren Oberfläche auf der Gebäudehülle ab, die mit PV-Modulen bedeckt werden soll. Um eine gleichmäßige Erscheinung zu bewahren, kann es unter Umständen von Vorteil sein, sich für eine GIPV-Anlage zu entscheiden, die größer oder kleiner ist als es der Energiebedarf des Gebäudes verlangt.

  2. Wie hoch ist der Erntefaktor einer PV-Anlage?

    Die Energierücklaufszeit (EPBT) einer PV-Anlage ist ein wichtiges Kriterium, um die Nachhaltigkeit der Photovoltaik zu verstehen. Die EPBT ist die Zeit, die eine PV-Anlage in Betrieb sein muss, um die Energie zu produzieren, die zu ihrer Herstellung eingesetzt wurde. Dabei werden die folgenden Faktoren berücksichtigt: die Auswirkungen eines Produkts über den gesamten Lebenszyklus - angefangen von der Materialbeschaffung über die Herstellung, den Bau und Betrieb bis zum Abbau, der Einsammlung und dem Recycling.

    Als hauptsächliche Faktoren fließen in die EPBT ein: die Energiezufuhr, die vorrangig durch die Anforderungen während der Produktion der Module bestimmt wird, und die Energieabgabe, die von den Merkmalen der verwendeten PV-Technologie und der Lage der Anlage abhängen. In Gegenden mit hoher Sonneneinstrahlung, wie z.B. in Südeuropa, ist die EPBT im Vergleich zu Gegenden mit niedriger Sonneneinstrahlung kürzer.

    Aktuelle EPBT-Berechnungen wurden in den wichtigen gemeinsamen europäischen PV-Forschungsprojekten, bei Crystal Clear Performance und im Rahmen der EPIA-Arbeitsgruppe zu Nachhaltigkeit vorgenommen. Abhängig von der Art der PV-Anlage und dem Ort der Installation liegt die EPBT zur Zeit zwischen 0,7 und 1,4 Jahren.

    Die technische Lebensdauer von PV-Anlagen beträgt 30+ Jahre, d.h. die Anlage produziert unterm Strich in mehr als 95% ihrer Lebenszeit umweltfreundlichen Strom.

    Entwicklung der Energierücklaufzeit kristalliner Silikonmodule
    Energierücklaufzeit (Jahre)
    Jahr
    Achtung: Bei Dachinstallationen in Südeuropa (1700 kWh/m2/Jahr). Strahlung auf optimal geneigten Modulen
    Abbildung 6. Energierücklaufzeit kristalliner Silikonmodule

  3. Ist es möglich, PV-Module in nichtsüdlicher Ausrichtung oder ohne Neigung zu installieren, ohne dass dies zu einer starken Einschränkung der Energieausbeute führt?

    Es gibt keine zwingenden Installationsvorgaben. Bestimmte Verschiebungen zu den optimalen Installationsvoraussetzungen für Photovoltaik-Anlagen sind ohne einen wesentlich Leistungsverlust möglich.

    Wenn man z.B. vom Mittelwert für den Breitengrad in Mitteleuropa ausgeht, kann eine Neigung oder Verschiebung von +/- 15° zu einem leichten Verlust von 2% führen, und dieselbe Verschiebung aus der Südrichtung reduziert die Leistung der Anlage lediglich um 3%.

  4. Wie sehr wird die Leistung einer Anlage durch Schatten beeinträchtigt?

    Die PV-Zellen in einem mono- oder polykristallinen Standardmodul sind in Reihe geschaltet, d.h. dass die Leistung des Moduls drastisch sinkt, wenn auch nur eine Zelle verschattet ist. Normalerweise sind die Zellen in zwei voneinander unabhängigen Reihen geschaltet, so dass eine teilweise Verschattung einer Reihe die Produktion um ca. 50% mindern würde, wobei die andere Reihe weiter produziert. Auf gleiche Art und Weise bestimmt das am wenigsten produzierende Modul in einem Strang von in Reihe geschalteten Modulen die Produktion des gesamten Strangs. Aus diesem Grund sollte auch eine teilweise Verschattung möglichst vermieden werden. Wenn Schnee oder fallende Blätter die untere Hälfte der Paneele vorübergehend verschatten könnten, sollten die Paneele so installiert werden, dass die Reihen der PV-Zellen im Modul übereinander liegen, so dass eine Verschattung der unteren Hälfte des Moduls nicht das gesamte Modul beeinträchtigt.

    Dünnschichtsolarmodule sind normalerweise weniger von Verschattung betroffen, da hier die Produktion des Moduls nur um den Prozentsatz der verschatteten Fläche vermindert wird.

  5. Wie berechne ich aus der Leistung einer Anlage (Watt-Peak) die Stromproduktion (kWh)?

    Die Jahresproduktion einer Anlage hängt von Anlagengröße (Leistung in kWp), der baulichen und elektrotechnischen Auslegung, der Einstrahlung, den Wetterbedingungen und den Anlagenkomponenten ab.

    Es gibt bereits zahlreiche Werkzeuge auf dem Markt, um die erwartete Energieproduktion einer Anlage während des gesamten Lebenszyklus zu berechnen. Diese Programme berechnen normalerweise die produzierte Elektrizität (kWh) auf Grundlage der nominellen Leistung der Anlage (kWp), wobei die Bestrahlungsstärke, die Wetterbedingungen und der Anlagentyp (Technologie, Sonnenausrichtung, Winkel, mögliche Verschattung, Verluste etc.) berücksichtigt werden.

    Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) ist ein kostenloses Online-Tool der Gemeinsamen Forschungsstelle, EC. Es ist zu finden unter:

    http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/index.htm 
    http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php

  6. Was ist der Unterschied zwischen monokristallinen, polykristallinen und Dünnschicht-Solarmodulen?

    Mono- und polykristalline Solarmodule bestehen aus Reihen von Solarzellen, die aus einem Block aus Halbleitermaterial herausgeschnitten werden (Ingot). Monokristalline Zellen haben eine leicht höhere Effizienz als polykristalline und der sichtbare Unterschied ist, dass monokristalline Zellen eine einheitlich dunkelblaue Farbe haben, während polykristalline Zellen ein wenig fragmentiert erscheinen. Monokristalline Module sind etwas effizienter und etwas teurer als polykristalline Module.

    Bei Dünnschichtmodulen werden dünne Schichten aus Halbleitermaterial auf ein Substrat aufgebracht, normalerweise auf Glas, wobei jedoch auch flexible Substrate verwendet werden können. Dünnschichtmodule sind preisgünstiger als kristalline Module, haben aber einen geringeren Wirkungsgrad. Sie benötigen mehr Platz bei gleicher installierter Leistung. Da der Herstellungsprozess flexibel ist, können Dünnschichtmodule in nahezu jeder Größe und Form und mit unterschiedlicher Transparenz hergestellt werden. Das macht sie äußerst geeignet für den Einbau in Gebäuden (GIPV).

    Abgesehen von diesen drei Arten von Solarmodulen befinden sich derzeit neue Typen wie z.B. die organische Solartechnologie in der Entwicklung, die jedoch noch nicht auf dem Markt erhältlich ist.

  7. Können Bauelemente und Energieerzeugung kombiniert werden?

    PV-Anlagen sind eine intelligente Alternative zu Baumaterialien und Architekten sollten dieser Möglichkeit Beachtung schenken. Sie sind nicht nur ein Ersatz für vorhandene Bauteile, sondern produzieren auch Energie, was sie zu einem multifunktionalen Bauelement macht.

    Die Möglichkeit, Solarpaneele als Bauteile für Dächer, Fassaden oder Jalousien zu verwenden, eröffnet ein neues und breites Spektrum sowie vielversprechende neue Gestaltungsmöglichkeiten  und -herausforderungen für Architekten und Modulhersteller.

  8. Warum sollte ich für energieeffizientes Bauen eine PV-Anlage nutzen?

    PV-Module sind multifunktionale Baukomponenten, die nicht nur Elektrizität erzeugen, sondern zusätzlich viele andere Funktionen erfüllen können, wie z.B. Schattenspender, Wetterschutz, Wärmeisolierung und Sonnenlichtmodifikation, wobei exzellente Lichteffekte erzielt werden können.

    Weiterhin verhilft die Integrierung von erneuerbaren Energieträgern in ein Gebäude dem Gestalter/Eigentümer des Gebäudes zu einem ‚umweltbewussten Image‘, es entstehen positive Beziehungen zu ‚umweltbewussten Investoren‘ und es kann ein besseres Ranking in ‚Grünen Investment Fonds’ erreicht werden.

    Moderne PV-Anlagen können leicht in das bestehende Elektrosystem eines Hauses integriert werden und sie erzeugen saubere Energie - keine Luftverschmutzung, keine Treibhausgasemissionen. Zusätzlich können Sie die eigene Stromrechnung erheblich reduzieren oder sogar ganz verschwinden lassen. Photovoltaik-Anlagen können jetzt auch in das Gebäudedesign integriert werden, wodurch Energieproduktion und andere Funktionalitäten der externen Konstruktion eines Gebäudes kombiniert werden können.

    Dachziegel, Fenster, Fassaden, Vordächer und Oberlichte können alle mit PV-Technologie verbunden werden und die Kombination der Funktionalitäten kann zu merkbaren Kosteneinsparungen führen.

    Eine gut gestaltete und installierte PV-Anlage gilt oft als werthaltiges Merkmal eines Hauses, das den Wert einer Immobilie steigern kann.

  9. Was sind gebäudeintegrierte Photovoltaik-Anlagen (GIPV)?

    Gebäudeintegrierte Photovoltaik-Anlagen(GIPV) verbinden erfolgreich intelligentes Design und klugen Aufbau mit einem sensiblen Energiekonzept. PV-Module sind zu einem integralen Bestandteil des Gebäudedesigns geworden und können traditionelle Baumaterialien ersetzen.

  10. Wie kann ich das Design eines Gebäudes mit PV-Anlagen verbessern?

    PV-Anlagen sind eine intelligente Alternative zu Baumaterialien und Architekten sollten dieser Möglichkeit Beachtung schenken. Sie sind nicht nur ein Ersatz für vorhandene Bauteile, sondern produzieren auch Energie, was sie zu einem multifunktionalen Bauelement macht. Architekten sollten den Einsatz erneuerbarer Energieträger bereits in der Entwurfsphase bedenken.

    Die Möglichkeit, Solarpaneele als Bauteile für Dächer, Fassaden oder Jalousien zu verwenden, eröffnet ein neues und breites Spektrum sowie vielversprechende neue Gestaltungsmöglichkeiten  und -herausforderungen für Architekten und Modulhersteller.

    Eine aktive Einbindung von Bauherren, Ingenieuren, Architekten, Modulherstellern und Installationsfirmen von der Entwurfsphase an ist von größter Bedeutung, um eine vollständige Integrierung der Paneele in das Gebäude zu erreichen und mögliche Komplikationen zu vermeiden.

    PV-Anlagen sollten nicht nur als Energieerzeuger betrachtet werden, sondern auch als multifunktionale Elemente, die das Aussehen eines Gebäudes und des Gebäudeumfelds verbessern können.
    Die durch Designinstrumente entstandene Vielfältigkeit der PV-Komponenten ermöglicht es, ihren Einsatz kreativ auf viele andere Bereich auszuweiten, wie z.B. auf das urbane Umfeld, die Natur, archäologische Zonen etc.

  11. Kann ich eine PV-Anlage auch an einer anderen Stelle als auf einem Dach installieren?

    Es gibt keine Einschränkungen bei der Installation von PV-Anlagen, wenn eine gute Bestrahlung gegeben ist. Abgesehen von Dächern ist eine der gebräuchlichsten Möglichkeiten, die PV-Anlagen z.B. an Fassaden anzubringen. Dies eröffnet ein enormes Potential für die architektonische Gestaltung und das Erscheinungsbild; des Weiteren sind möglich:

    • Sonnenblenden
    • Vordächer
    • Gewächshäuser
    • Lärmschutzbarrieren
    • direkt am Boden oder unter Verwendung eines Nachführsystems, insbesondere bei Großprojekten
  12. Welche Last übt eine PV-Anlage auf die Baukonstruktion aus?

    Mono- oder polykristalline Standardmodule sind relativ leicht, d.h. sie wiegen ca. 10 bis 15 kg pro Quadratmeter. Diese Last muss von der Dachkonstruktion getragen werden, auf der die Anlage montiert wird. In den meisten Fällen besteht keine Notwendigkeit, die vorhandene Konstruktion wegen dieses Extragewichts zu verstärken.

    Es muss jedoch ebenfalls die Windlast beachtet werden, da - abhängig von der Windrichtung - Paneele vom Dach geweht werden können und diese Kraft während eines Sturms beträchtlich sein kann. Die meisten vorhandenen Gebäude wurden nicht dafür ausgelegt, photovoltaische Anlagen zu tragen, d.h. es können Probleme auf Grund der Windlast, Wasserdichtigkeit, Schnee und Eis etc. auftreten. Die Dachkonstruktion sollte immer durch einen Architekten oder Bauingenieur überprüft werden, um so den Erfolg und die Sicherheit der installierten Photovoltaikanlage sicherzustellen. Dies ist von größter Bedeutung für Installationsfirmen von Photovoltaikanlagen.

    Bei neuen Gebäuden empfiehlt es sich, das neue Dach an die Anforderungen für PV-Anlagen in Bezug auf Schräge und Ausrichtung des Daches anzupassen.

    Dabei ist es besonders wichtig, dass die PV-Anlagen die örtlichen Bauvorschriften und Sicherheitsmerkmale erfüllen.

  13. Wie viel Licht lässt ein transparentes PV-Dachelement durch?

    Transparente PV-Module gehören grundsätzlich zu einem der folgenden beiden Haupttypen:

    • Normale Zellen in einem doppelten Glasrahmen, wobei die Zwischenräume zwischen den Zellen transparent sind
    • Dünnschichten, die auf eine gläserne Oberfläche aufgebracht werden; diese PV-Schicht ist dünn genug, um eine bestimmte Menge Licht durchzulassen. Moderne Herstellungsmethoden bieten nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für die Gestaltung der Dünnschichtmodule, d.h. es ist jede Form von Transparenz oder sogar graphisches Design möglich (Buchstaben oder Logos, die mehr oder weniger transparent sind als der Rest des Moduls).

    Die Zwischenräume zwischen normalen PV-Zellen können bei einem Doppelglasmodul vergrößert oder verkleinert werden, um die Transparenz des Moduls zu verändern. Im Allgemeinen ist der Zwischenraum zwischen den Zellen so, dass die Transparenz zwischen 5% und 30% beträgt. Ein klassisches Doppelglasmodul hat eine Transparenz von ca. 5%.

    Die Transparenz von Dünnschichtmodulen hängt von der Transparenz der Trägerkonstruktion und der Dicke und Art der verwendeten Zellen ab.

    Es kann je nach Beauftragung nahezu jeder gewünschte Grad an Transparenz erreicht werden (vorbehaltlich möglicher zusätzlicher Kosten), wobei es jedoch üblich ist, den Gewinn an natürlichem Licht gegen eine mögliche Überhitzung auf Grund erhöhter thermischer Gewinne abzuwägen.