Photovoltaik-Anlagen-Ablaufplan 

Von der Idee zur fertigen Photovoltaikanlage!

 

Wie kommt man zur eigenen Photovoltaikanlage? Auf was muss man achten? Wo fange ich an und wo höre ich auf. Wir möchten Sie hier informieren und Ihnen über die einzelnen Schritte einen Überblick verschaffen.

 

Ist die zur Verfügung stehende Fläche für eine Photovoltaikanlage geeignet?

 

Photovoltaikanlagen können auf verschiedene Weise gebaut werden. Folgende Möglichkeiten bieten sich an:

• Gebäudedächer(z.B. Häuser, Scheunen, Hallen, Schulen, ...)
• Fassaden
• Freilandanlagen

 

Im Grunde kann man eine Photovoltaikanlage nicht nur auf eigenem Grund, bzw. auf eigenen Gebäuden errichten. Es ist heute Normalität, dass Dächer vermietet werden, also Photovoltaikanlagen auf fremdem Eigentum (Pacht) gebaut werden.

Wenn heute ein Neubau geplant wird, sollte direkt die spätere aktive (Photovoltaik und thermisch) und passive (Architektur) solare Nutzung berücksichtigt werden. In der Planung kann man die Gegebenheiten perfekt auf Solar abstimmen.

Um einen optimalen Ertrag zu erreichen gibt es folgende Punkte die hier eine entscheidende Rolle spielen:

Die geografische Lage des Aufstellortes einer Photovoltaikanlage

Im Süden Deutschlands sind die Jahreserträge höher als in Norddeutschland. Die geografische Breite bestimmt den Verlauf der Sonnenbahn. Je näher die Lage zum Äquator desto steiler verläuft die Sonnenbahn und desto kürzer ist der Weg des Sonnenlichts durch die Atmosphäre und umso höher wird dann auch der Jahresertrag Ihrer Photovoltaikanlage sein!

Die Höhenlage des Aufstellortes einer Photovoltaikanlage

Die Höhe über n.N. (Normal Null, also der Meeresspiegel) der zu installierenden Photovoltaikanlage  hat einen unwesentlichen Einfluss auf den Ertrag. Im Gebirge sind höhere Erträge zu erwarten, da die kühlere Außenluft für einen besseren Wirkungsgrad des Solargenerators sorgt.

Region des Aufstellortes einer Photovoltaikanlage

Regional gibt es unterschiedliche solare Einstrahlungen, die auf sogenannten Solarstrahlungskarten abgelesen werden können.

Außerdem ist es möglich online Ertragsprognosen auf einer interaktiven Karte für die jeweilige Region abfragen, die von der Europäischen Kommision gesammelt und zur Verfügung gestellt wurden. Das sogenannte photovoltaische geographische Informations-System, kurz PVGIS, findet sich unter  http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php

-Auch interessant ist einen interaktive Einstrahlungsscheibe zur Ertragsermittlung ist auf den Seiten  von ModernuS - Modernisieren und Sparen.

Dachausrichtung

Um einen optimalen Ertrag zu erzielen wäre es perfekt, wenn man die Photovoltaikanlage bzw. die Photovoltaikmodule immer genau in Richtung Sonne ausrichten würde. Wenn man ein ganzes Dach der Sonne nachführen will, so ist das eine sehr kostenintensive Idee und alleine aus dem Grund derzeit noch nicht wirtschaftlich. Deshalb sollten Photovoltaik Module optimaler Weise auf Dächern gegen Süden installiert werden, dann ist ein höchst möglicher Ertrag gesichert. Es ist aber auch möglich die Photovoltaik-Module gegen Westen oder gegen Osten auszurichten. Hier empfiehlt es sich zumindest bei entsprechender Dachgröße auf Dünnschichtmodule zu setzen. Die Südausrichtung wird i.A. auch mit 180° angegeben. Osten entspricht 90°, Westen 270° und der Norden 0°.

Dachneigung

Die optimale Dachneigung hängt vom Breitengrad ab. In Norden ist gegenüber dem Süden eine steilere Dachneigung besser. Allgemein ist ein Wert um die 30° am besten. Auch flache Dächer (0 - 10 Grad Neigungswinkel) sind für die Photovoltaik geeignet. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie Aufständerung oder den Einsatz entsprechender Module (meist Dünnschichtmodule)

Dachaufbau

Eine Photovoltaikanlage soll min. 30 Jahre halten und zuverlässig ihren Dienst tun. Bei alten Häusern oder Scheunen sollte daher der Dachzustand untersucht werden damit die Haltbarkeit gewährleistet ist.

Dachbedeckung

Es gibt für die unterschiedlichsten Dachbedeckungen entsprechende Unterkonstruktionen. Die am häufigsten verwendeten Dachziegel sind die Frankfurter Pfannen. Es gibt auch die Möglichkeit die Photovoltaik Module in das Dach zu integrieren. Hier gibt es allerdings große Einbußen im Ertrag, da die Module weniger gut hinterlüftet sind und damit schlechter gekühlt. Im Sommer wenn es richtig heiß ist geht der Wirkungsgrad der Module in die Knie!

Gauben

Gauben verursachen Verschattungen auf den Photovoltaikanlagen, man sollte die Module also mit Bedacht auf das Dach planen um einen optimalen Ertrag von Ihrer Photovoltaikanlage zu erhalten. Die Module sollten daher  mit einem gewissen Abstand rechts und links der Gaube berechnet werden.

Satellitenschüssel und sonstiges

Im Grunde sollte alles was zu Verschattungen der Photovoltaikanlage auf dem Dach führt, wenn möglich beseitigt werden oder man sollte wenigstens den entsprechenden Schattenwurf berücksichtigen.

Satellitenschüsseln können recht tief auf dem Norddach untergebracht werden, da diese nach oben ausgerichtet sind. Antennenmasten sollten umgesetzt, abgebaut oder entfernt werden.

Umgebung

Es ist in jedem Fall zu berücksichtigen, dass Verschattungen durch Nachbargebäude oder Bäume etc. entstehen können. Außerdem ist zu erfragen ob künftig hohe Bäume oder noch entstehende Gebäude das Dach, bzw. Ihre Photovoltaikanlage mit Schatten fluten könnten.

 

 

 

 

Angebote einholen

 

Welche Angaben werden für ein Photovoltaik Angebot benötigt?

Dachbedeckung, Dachaufbau, Dachneigung, Ort für Wechselrichter, Schaltschrank ausreichend? (genug für Einspeisezähler - weiterer freier Zählerplatz)

 

 

Welche Komponenten wählen?

Welche Module

Bei der Wahl der Photovoltaik-Module gibt es unterschiedliche Zielsetzungen. Wer möglichst günstig einkaufen will greift zu chinesischen Modulen. Wer möchte, dass die EEG-Gelder im Land bleiben, kann bei deutschen Herstellern zugreifen.

Qualitativ dürften die Module großer Hersteller aufgrund ähnlicher Fertigungsanlagen eng beieinander liegen. Vorteile gibt es im Gewährleistungsfall, wenn ich einen Ansprechpartner im Land habe!

 

Module aus Silizium

 

Monokristalline Module

Monokristalline Zellen haben derzeit von allen Photovoltaik-Modulen den höchsten Wirkungsgrad (bis 17,5 %, im Labor bereits bis zu 25 %), und eine Lebensdauer von mind. 30 Jahren. Wie der Name schon verrät, besteht die Zelle aus einem einzigen Kristall: Aufgrund der exakt gleichen Ausrichtung der Kristallstruktur in eine Richtung wird dieser hohe Wirkungsgrad erzielt. Dies bedeutet allerdings auch einen extrem hohen Aufwand in der Fertigung, weshalb die Zellen mit Abstand am teuersten sind.

 

Polykristalline Module

Polykristalline oder auch multikristalline Module haben zurzeit ein Stück günstiger als Monokristalline Module. Das heißt der Preis pro kWp ist am günstigsten. Das liegt an den günstigeren Herstellungsverfahren. Reines Silizium wird im Unterdruckbereich unter Schutzgas aufgeschmolzen und in sogenannte Kokillen gegossen, in denen es unter kontrollierter Temperaturabnahme gerichtet erstarrt. Die multikristallinen Blöcke werden mit feinsten Sägen zu Säulen mit quadratischer Zellengrundfläche weiterverarbeitet. Die Säulen werden mit Innenlochsägen in multikristalline Silizium-Scheiben mit einer Stärke von 0,45 mm zerteilt und gereinigt. Dieses Zwischenprodukt wird auch als Wafer bezeichnet.

 

Amorphe Module

Amorphe Siliziummodule werden durch Aufdampfen von Silizium auf eine Trägerplatte (Glas, Blech, ...) hergestellt und daher auch Dünnschichtmodule genannt. Durch den geringen Materialverbrauch und den relativ einfachen Prozess ergeben sich geringe Produktionskosten. Der Wirkungsgrad der Module liegt jedoch noch dauerhaft deutlich unter denen von Monokristallinen oder Polykristallinen Modulen.

Module aus anderen Werkstoffen

 

Bei kristallinen Modulen werden auch andere Werkstoffe wie Gallium-Arsenid untersucht, welche aber noch nicht im Handel sind.

Jedoch gibt es zwischenzeitlich Dünnschichtmodule aus Cadmium-Tellurid. Aufgrund der Stoffzusammensetzung ist hier jedoch die Entsorgung am Ende der Lebensdauer problematisch.

 

 

Die Technischen Daten von Photovoltaikmodulen

Erklärung

Bei der der Photovoltaik (Umwandlung des Sonnenlichtes in Strom) entsteht Gleichstrom. Für eine PV-Anlage werden Module hergestellt die normalerweise ein bis zwei m² groß sind. Ein einzelnes PV Modul erzeugt bei Sonnenschein etwa 150 bis 230 Watt elektrische Leistung. Die Spannung liegt je nach Modultyp in der Regel zwischen 24 und 36 Volt, und die Stromstärke zwischen 5 und 8 Ampère. Ob ein Modul aus kristallinen Zellen oder Dünnschichttechnik besteht ist eigentlich egal, die Erträge sind gleich, nur die Optik unterscheidet sich. Monokristalline Module brauchen lediglich etwas weniger Fläche, Dünnschicht jedoch mitunter erheblich mehr.

Leistung

Die elekt. Leistung eines Photovoltaik-Moduls in Watt wird, um die Vielzahl an Photovoltaik-Modulen vergleichbar zu machen, unter normierten Bedingungen gemessen (STC - Standard-Test-Bedingungen)

Damit ein Leistungsvergleich verschiedener Photovoltaikmodule miteinander erfolgen kann, werden einheitliche Testbedingungen verwendet. Einstrahlung 1000 W/m²; Temperatur 25 Grad Celsius und AM 1,5 (AM=Air Mass; die Angabe beziffert die Dicke der Lufthülle am Äquator beträgt die Luftmasse AM=1. In Europa ca. 1,5) Die Empfindlichkeit der Solarzelle ändert sich mit der spektralen Zusammensetzung des Lichtes.

Die Leistung ist in erster Linie von der Größe des Modules abhängig. Logischerweise erzeugt ein kleines Modul weniger Energie als ein großes. Viele kleine Module haben den Nachteil, dass sie mehr Fläche für den Alurahmen verbrauchen, als große Module, die die selbe Fläche bedecken. Unter Umständen kann man aber mit kleineren Modulen den Platz auf dem Dach besser ausnutzen als mit großen.

Strom und Spannung

Leerlaufspannung: (V_oc) Sie gibt an, wie hoch die Spannung (in Volt) unter STC-Bedingungen ist, wenn das Modul nicht belastet wird. Also zum Beispiel dann, wenn der Wechselrichter abgeschaltet ist.

 

Spannung bei maximaler Leistung: (V_pm) Bezeichnet die Spannung, die das Modul hat, wenn der WR die maximale Leistung unter STC-Bedingungen abfordert. Die Spannung verändert sich bei unterschiedlicher Leistung kaum. Sie ist in erster Linie von der Temperatur des Moduls abhängig.

Kurzschlussstrom: (I_sc)Der Strom (in Ampère) der maximal möglich ist, wenn man das Modul kurz schließt.

Strom bei maximaler Leistung: (I_pm)Der Strom der fließt, wenn der WR die maximale Leistung unter STC-Bedingungen abfordert. Während die Spannungen recht stabil bleiben, ändert sich der Stromfluss bei steigender und fallender Leistung.

Maximale Leistung: (P_m) Die Leistung (Power) in Watt, die das Modul abgibt, wenn der WR die maximale Leistung unter STC-Bedingungen abfordert. Dieser Zustand wird in der Realität nur sehr selten eintreten.

Maximale Systemspannung: (V DC) In Volt (DC=Gleichspannung) Es dürfen maximal so viele Module in Reihe verschaltet werden bis diese Spannung bei der niedrigsten, vorkommenden Temperatur erreicht ist.

Wirkungsgrad: Hier wird in der Regel der Wirkungsgrad der einzelnen Zelle und der Wirkungsgrad des gesamten Moduls unter STC-Bedingungen angegeben.

Temperatur-Koeffizient

Silizium verändert seine elektrischen Eigenschaften mit der Temperatur. Je wärmer ein Siliziumwaver wird, desto geringer wird die Spannung, der Strom dagegen steigt leicht an. Deshalb wird für ein PV-Modul angegeben, wie sich Spannung, Strom und Leistung mit der Temperatur verändern.

Diese Veränderung bezeichnet man als Temperatur-Koeffizient. Er wird für Leistung, Spannung und Strom getrennt angegeben. Diese Veränderung bezieht sich auf die Temperatur der Zelle im Modul, und hat mit der Lufttemperatur nichts zu tun. Selbstverständlich ist bei geringer Lufttemperatur auch das Modul und seine Zellen kälter, bei Sonneneinstrahlung steigt die Temperatur aber sehr schnell an und liegt mitunter deutlich über der Umgebungstemperatur.

tk P_m -0,45% -- bedeutet: Die Leistung sinkt bei Temperaturen über 25 °C um 0,45% pro Grad Celsius. Sie steigt um 0,45% pro °C wenn die Temparatur unter 25°C fällt.

Beispiel: Temperatur 60°C, also 35 Grad wärmer als STC - Leistung bei STC 200 Watt - 35 * 0,45 = 15,75% 200 W - 15,75% = 168,5 W. das Modul leistet also bei 60 Grad noch 168,5 Watt. Bei minus 10 Grad, wenn es also 35 Grad kälter ist als bei STC, leistet es 15,75% mehr, also 231,5 Watt.

tk V_oc -105 mV -- bedeutet: Die Spannung sinkt bei Temperaturen über 25°C um 105 milli Volt pro Grad Celsius. 105 mV sind 0,105 Volt. Steigt die Temperatur also um 35 Grad, sinkt die Spannung um 35 * 0,105 Volt, also um 3,675 Volt. Ein Modul das bei 25 Grad 24 Volt hat, hat also bei 60°C nur noch 20,325 V. Bei minus 10 Grad hat es 27,675 Volt.

tk I_sc +0,055% -- bedeutet: Der Kurzschlusstrom (in Ampère) steigt pro Grad Celsius um 0,055%.

Beispiel: Temperatur 60°C, also 35 grad wärmer als STC - Strom bei STC 7,5 A - 35 * 0,055 = 1,925% 7,5 A + 1,925% = 7,644 A. Bei Minus 10 Grad sinkt der Strom auf 7,356 A.

Wichtig ist: Steigt die Temperatur, fällt die Leistung und die Spannung, der Strom steigt.

Fällt die Temperatur, steigt die Leistung und die Spannung, der Strom fällt.

Unterkonstruktion

Die Photovoltaikmodule werden auf der Unterkonstruktion befestigt. Bei der üblichen Konstruktion, bestehend aus Dachhaken (Edelstahl) und Aluminiumprofilen, werden zuerst die Dachhaken auf die Sparren geschraubt. Überall da wo Dachhaken installiert werden sollen, müssen die Dachziegel entfernt und bearbeitet werden (z.B. mit dem Winkelschleifer, Flex). Darauf werden die vertikalen Alumiumprofile angeschraubt und danach ggf. die horizontalen Profile (z.B. bei Quermontage der Photovoltaik-Module).

Wechselrichter

Für die Produktion der Wechselrichter ist Deutschland, bzw. der deutschsprachige Raum führend. Hier sind derzeit in SachenWirkungsgrad, Qualität und Service die asiatischen Hersteller deutlich schlechter.

Die Auslegung der Wechselrichter hat einen beachtlichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage. Wenn ein Wechselrichter zu groß dimensioniert ist, laufen die Wechselrichter im Schnitt nicht im optimalen Wirkungsgrad-Bereich. Darüber hinaus rechtfertigt der Aufpreis evtl. verlorengegangen Leistung nicht. Bei Unterdimensionierung kann hingegen die maximale Generatorleistung nicht genutzt werden. Langfristig sinkt jedoch die Leistung des Solargenerators (z.B. auf 80% nach 20 Jahren), so dass sich die negativen Effekte eine Unterdimensionierung relativieren. Zur Auslegung bieten die Wechselrichter-Hersteller meistens Auslegungssoftware mit (z.B. Sunny-Design von SMA).

Kosten und Erträge

Wie finanziere ich eine Photovoltaikanlage?

• Fremd- oder Eigenfinanzierung
• KFW
• UmweltBank AG
• GLS Bank (Als Sicherheit Abtretungserklärung für die Einspeisevergütung)

• Andere Banken, wie ihre Hausbank. Auch andere Banken haben erkannt, dass sie die Anschaffung einer Photovoltaikanlage wegen der garantierten Einspeisevergütung weitgehend risikolos finanzieren können. Auch sie verlangen keine Sicherheiten außer der Anlage selbst, der Eintragung einer Dienstbarkeit und der Abtretung der Einspeisevergütung.

Montage der Photovoltaikanlage

Für die Montage einer Photovoltaik-Anlage ist es ratsam eine Fachfirma zu beauftragen. Dies können spzialisierte Dachdecker oder Elektrofirmen sein. Diese Firmen übernehmen meist von der Planung, Ertragsberechnung, Unterstützung bei der Finanzierung bis zur Montage alle Arbeiten.

Die Montage der Photovoltaik-Anlage kann außerdem in Eigenleistung erfolgen.

Vorteile

• geringere Anlagenkosten
• Man weiß was gemacht wurde 

Nachteile

• Zeitbedarf darf nicht unterschätzt werden
• keine Garantie
• möglicherweise fehlerhafte Planung oder Ausführungsfehler

Der Stromversorger

Der Stromversorger sollte über den Bau der Photovoltaikanlage frühzeitig informiert werden. Bis zu einer Größe von 30kWp muss das EVU (Elektroversorgungsunternehmen) die Anlage genehmigen. Darüber hinaus können für den Betreiber zusätzliche Kosten entstehen um die Leitung zum geeigneten Einspeisepunkt zu erreichen.

Finanzamt

• Regelmäßige Umsatzsteuererklärung
• Abschreibung
• Steuerliche Erfassung
• Rückerstattung der Mehrwertsteuer

Versicherung einer Photovoltaikanlage

• Erweiterung der bestehenden Gebäudeversicherung
• Zusatzversicherung (gegen Vandalismus, etc.)

Detaillierte Informationen zum Thema Photovoltaik-Versicherung hier.

Betrieb und Wartung

Der Betrieb einer Photovoltaik-Anlage ist weitgehend wartungsfrei. Reinigung der Module je nach dem welcher Verschmutzung die Module ausgesetzt sind, ist nach 5-8 Jahren sinnvoll. Ein durchmessen der Anlagenteile sollte nach 10 Jahren erfolgen.

Anlagenüberwachung

Um dauerhaft einen optimalen Betrieb sicher zu stellen, ist eine Überwachung notwendig.

• Ohne Zusatz-Technik: Die visuelle Kontrolle der Wechselrichter auf Funktion und regelmäßge z.B. monatliche Aufschreibung der Zählerstände um den Ertrag zu plausibilisieren.
• Mit zusätzlicher Technik: Üblicherweise werden hier Datenlogger eingesetzt, die die relevanten Daten der Anlage aufzeichnen und über z.B. einen PC, externes Gerät, PDA, Großanzeige, Internetplattformen o.ä. visualisieren.

 

 

Sollten Sie trotz der ausführlichen Erklärung Fragen haben, sind wir gerne für Sie da!

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