Was ist Photovoltaik?

Strom aus Sonne,
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Sonnenlicht wird auch in Form von elektromagnetischer Strahlung (Photonen) abgegeben. Wenn diese Sonnenstrahlen auf ein speziell bearbeitetes, oft auf Silizium basierendes Halbleitermaterial (Photozelle) auftreffen, können sie dort Elektronen in Bewegung setzen und damit Strom erzeugen.

Wie ist eine Photovoltaikanlage im Prinzip aufgebaut?

Eine Photovoltaikanlage (andere Bezeichnungen: Photovoltaik, Solarmodul, Solarzelle, PV-Modul, Solarstrom) nutzt den oben geschilderten Effekt. Bei einer Photovoltaikanlage bilden viele Solarzellen ein Photovoltaikmodul (1 m x 0,5 m). Mehrere Module bilden dann die Photovoltaikanlage. Die Anlage erzeugt Gleichstrom, der über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und ins Netz eingespeist werden kann.


Welche verschiedenen Zelltypen gibt es?

Es gibt eine Vielzahl von Materialien und Konzepten für Solarzellen mit unterschiedlichen Formen, Farben und Leistungsdaten. Meist unterscheidet man in kristalline Zellen (monokristallin, polykristallin) und Dünnschichtzellen (u.a. amorphes Silizium, Cadmium-Tellurid, Kupfer-Indium-Diselenid). Kristalline Zellen überwiegen auf dem Markt. Dünnschichtzellen haben den Vorteil eines geringeren Material- und Energieeinsatzes und können beliebige Modulformate annehmen.


Warum wird Solarstrom ins öffentliche Netz eingespeist?

Das Netz übernimmt die Funktion des "Stromspeichers", d.h. der gesamte erzeugte Solarstrom wird sofort übernommen und verteilt. Derartige Anlagen nennt man netzgekoppelt. Dieses Konzept ist technisch und wirtschaftlich ein Vorteil für den Solarstrom, da bislang Stromspeicher (z.B. Akkus) technisch sehr aufwendig und teuer sind. Mit einer Photovoltaik- anlage wird man Stromerzeuger, aber nicht autark. Bei uns in Deutschland sind autarke Systeme selten. Hier versorgt die Photovoltaik - meist im Verbund mit einer anderen Technik zur Stromerzeugung - ein Gebäude komplett mit Strom (z.B. Hütten in den Alpen), das weit entfernt vom Stromnetz steht und deshalb nicht wirtschaftlich ans Netz angeschlossen werden kann.


Welche Anforderungen stellen die Anlagen an Dachneigung und Himmelsrichtung?

Generell können Photovoltaikanlagen auf geneigten Dächern und Flachdächern, als Teil der Fassade und auf Freiflächen montiert werden. Die höchsten Erträge erzielt man bei ungefähr 35 Grad Dachneigung und Süddach. Auch mit einer Abweichung von Südost zu Südwest und bei der Neigung von ± 20 Grad erreichen die Anlagen mehr als 90 Prozent ihrer Leistung. Bei geneigten Anlagen reinigt der Regen diese auch von Staub und Schmutz.

Was bedeutet "Verschattung" und warum ist das für die Anlagen ein Problem?

Der Stand der Sonne "wandert" mit den Jahreszeiten und das Sonnenlicht fällt in verschiedenen Winkeln ein. Photovoltaikanlagen sollten möglichst zu keiner Tages- oder Jahreszeit "verschattet" sein. Auch eine zeitweise "Verschattung" - auch nur von Teilflächen - kann zu Ertragseinbußen von 5 bis 10 Prozent im Jahr führen. Mögliche Ursachen des Schattens sind Bäume, Kamine, Satellitenschüsseln und Nachbargebäude.
Was leistet eine typische Standardanlage und gibt es regionale Unterschiede?

Ja, es gibt regionale Unterschiede. In Norddeutschland erzielt man bei Südausrichtung und 30 Grad geneigter Flächen Jahreswerte von etwa 800 kWh/kWpeak und in Süddeutschland von ungefähr 900 kWh/kWpeak.

Welche rechtlichen Anforderungen gibt es für Photovoltaikanlagen?

Photovoltaikanlagen sind meistens als Bauvorhaben genehmigungsfrei, wenn nicht andere planungsrechtliche Regelungen oder Vorgaben des Bundeslandes vorliegen (z.B. Ensembleschutz, Nähe zu Baudenkmalen, unterschiedliche Regelungen in den Bundesländern). Sie müssen einerseits die Anforderungen als elektrische Anlage (z.B. diverse Normen für Netzanschluss und Umgang mit Starkstrom) und als Bauteil (hartes Dach, Brandschutz, Statik) erfüllen. Die Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage (Verbindung des Wechselrichters mit dem Stromnetz) darf nur durch einen zugelassenen Elektroinstallateur erfolgen.
Was ist bei denkmalgeschützten Häusern zu beachten?

Bei diesen Gebäuden braucht man die Zustimmung der zuständigen Denkmalbehörde. Solarinteressierte sollten sich möglichst frühzeitig mit ihrem Denkmalamt in Verbindung setzen und versuchen, im Gespräch individuelle Lösungen zu vereinbaren.


Welche Anträge muss ich an das Energieversorgungsunternehmen (EVU) stellen?

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz verpflichtet Energieversorgungsunternehmen, Strom aus Photovoltaikanlagen ins Netz aufzunehmen. Üblicherweise wird eine Photovoltaikanlage vom durchführenden Elektroinstallateur mit den technischen Details beim EVU angemeldet. Es gibt aber keine Genehmigung des EVU oder einen besonderen Vertrag. Allerdings sind die technischen Anforderungen des Netzes auch von der Photovoltaikanlage zu erfüllen. Auch diese Anlagen müssen abgeschaltet werden, wenn Monteure am Stromnetz arbeiten. Die Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage führen der Elektroinstallateur und ein Vertreter des Netzbetreibers gemeinsam durch.

Welche Vorteile bieten große Photovoltaikanlagen?

Großanlagen sind wirtschaftlich und technisch günstiger. Es gibt große Dachanlagen, z.B. auf landwirtschaftlichen Gebäuden oder Industriehallen. In den letzten Jahren wurden in Deutschland auch noch viel größere Freiflächenanlagen errichtet. Das Erneuerbare- Energien-Gesetz legt fest, auf welchen Flächenkategorien eine Vergütung gezahlt wird. Ein frei aufgestelltes Solarmodul im Garten hat z.B. keinen Anspruch auf Vergütung. Idealerweise werden diese Anlagen auf vorbelasteten Flächen errichtet, die weder landwirtschaftlich oder für Siedlungszwecke genutzt werden können und die nur geringe Bedeutung für den Naturschutz haben. Großanlagen tragen dazu bei, dass durch größere Marktvolumen die Herstellungspreise sinken und geben auch neue Impulse für Technologieentwicklung (Dünnschichtzellen).

Welche Dachflächen bieten sich für große Photovoltaikanlagen an?

Große Hallendächer von Fabriken und Einrichtungen, Kirchendächer sowie Fassaden von Büro- und Fabrikgebäuden. Besonders bei landwirtschaftlichen Betrieben stehen große Dachflächen (Scheunen, Wirtschaftsgebäude) zur Verfügung. Neben den Bio-Energien kann ein Landwirt auch durch eine große Photovoltaikanlage zum "Energiewirt" werden und eine zweite Ernte einfahren. Ein Teil der Landwirte, die nicht selbst Anlagenbetreiber werden wollen, verpachten ihre Dachflächen und erzielen hierüber Einnahmen.


Wer muss solche großen Anlagen genehmigen?


Zuständig sind die regionalen Planungs- und Baubehörden. Vor der Genehmigung gibt es ein förmliches Planungsverfahren (meistens Regionalplanung), in dem alle Beteiligten und ihre Einwände gehört und berücksichtigt werden müssen, und es gibt eine obligatorische Umweltverträglichkeitsprüfung. Am Ende steht ein Bebauungsplan. Dieser ist Pflicht und Voraussetzung für die Förderung durch das EEG.
Was kann man als Anlagenbetreiber zum Schutz von Natur und Umwelt beitragen?

Der Naturschutzbund (NABU) und der Bundesverband Solarwirtschaft haben sich 2005 auf einen "Kriterienkatalog für naturverträgliche Photovoltaik-Freiflächenanlagen" verständigt. Der Kriterienkatalog umfasst rund 20 Empfehlungen für Standortwahl, Ausgestaltung und Betrieb der Solarparks. Ziel ist die Verbesserung der biologischen Vielfalt auf der Anlagenfläche. Das Bundesumweltministerium hat den Ausbau der Solarparks in den vergangenen Jahren mit einem Forschungsprojekt begleitet.


Quelle: Bundesminsterium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

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