Sonnenenergie

Die Sonne liefert uns täglich ein enormes Energiepotential, das in Deutschland den Energiebedarf um das etwa Achtzigfache übersteigt. Diese Energiequelle steht uns in den nächsten 5 Milliarden Jahren unerschöpflich, kostenlos und umweltfreundlich zur Verfügung und lässt sich auf verschiedene Art und Weise nutzen. Mit Hilfe der Solartechnik kann mit der Sonnenenergie Wärme und elektrischer Strom erzeugt werden.

Anbei finden Sie Definitionen, Informationen zu gesetzlichen Regelungen (Erneuerbare-Energien-Gesetz), zur Eigenstromnutzung und zur Kampagne „Sonnenstrom vom Dach“ inkl. Unterlagen aus unserem Beratungsbüro sowie interessante Hintergrundinformationen zu Solarthermie (Wärmeerzeugung) und Photovoltaik (Stromerzeugung).

Definitionen

Photovoltaik

Unter Photovoltaik oder Fotovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie, vor­nehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie. Seit 1958 ist sie zur Energieversorgung der meisten Raumflugkörper mit Solarzellen im Einsatz. Inzwischen wird sie auch auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt und findet Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden oder auf Freiflächen. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos – das griechische Wort für Licht – und Volta – nach Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrotechnik – zusammen. Die Photovoltaik gilt als Teilbereich der umfassenderen Solar­technik, die auch andere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.

Solarthermie

Solarthermie ist die Umwandlung der solaren Einstrahlung, die von der unsichtbaren ultra-kurzwelligen Strahlung (Anteil ca. 6 %) über das für uns sichtbare Lichtspektrum (Anteil ca. 50 %) bis in den ebenso unsichtbaren langwelligen infraroten Strahlungsbereich (Anteil ca. 44 %) reicht, in Wärme.

In der Solartechnik wird dieser Umwandlungseffekt zur direkten Erwärmung von Wasser und Räumen, sowie zur indirekten Erwärmung von Räumen und Trinkwasser sowie zur Trocknung von Lebensmitteln usw. genutzt.

Von aktiver Nutzung spricht man, wenn entsprechend konstruierte Absorberflächen Sonnenwärme sammeln und diese Wärme mit Hilfe eines Mediums (z.B. Wasser, Luft, Öl, Frostschutz) zu einem Wärmespeicher transportiert wird, aus dem sie dann zeitverzögert ihrer Nutzung zugeführt wird (= thermische Solaranlage). Im Haushalt findet die Sonnenwärme vorwiegend zur Erwärmung von Wasser und Raumheizung Verwendung. In der Industrie ist darüber hinaus noch die Umwandlung in chemische Energie, elektrische Energie und mechanische Energie anzutreffen. Zunehmend werden solarbetriebene Absorptionskältemaschinen für die Gebäudeklimatisierung eingesetzt.

Bei der so genannten passiven Nutzung in der Solararchitektur erwärmt die Sonne direkt, also ohne technische Apparate, ein Gebäude z. B. durch entsprechend ausgerichtete Fensterflächen oder durch so genannte transparente Wärmedämmung, bei der das Sonnenlicht die äußerste Dämmschicht durchdringen kann und so die dahinter liegende Mauer erwärmt.

Solarkonstante

Die Strahlungsleistung der Sonne am äußersten Rand der Erdatmosphäre ist nahezu konstant. Die gesamte Strahlungsleistung der Sonne, die pro Quadratmeter auf die Erde einfällt, das ist die Bestrahlungsstärke bzw. mittlere Energiedichte der Einstrahlung, wird durch die Solarkonstante beschrieben.

Die Größe der Solarkonstante unterliegt geringen Schwankungen, beeinflusst durch Änderungen der Sonnenaktivität (Sonnenflecken) und die Entfernung Erde-Sonne. Diese Unregelmäßigkeiten finden sich vor allem im UV-Bereich und sie betragen weniger als 5%. Für die Anwendungen in der Solartechnik sind sie daher unerheblich.
Der Mittelwert der Solarkonstante wird wie folgt angegeben: E = 1.367 W/m²

Globalstrahlung in Deutschland

Die mittleren Jahressummen der Globalstrahlung, ein für die Auslegung von Solaranlagen wichtiger Wert, liegen in Deutschland zwischen ca. 980 kWh/m² (Flensburg) und 1.200 kWh/m² (Freiburg) mit einem deutlichen Nord-/Süd-Anstieg, wobei klimatologisch bedingt auch regional starke Unterschiede auftreten können.

Einflussfaktoren Sonneneinstrahlung

Das Sonnenenergieangebot auf der Erde ist starken Schwankungen unterworfen und ist abhängig von astronomischen Gegebenheiten und meteorologischen Einflüssen wie

–    der Jahreszeit

–    der Tageszeit

–    der geografischen Breite

–    der Trübung der wolkenlosen Atmosphäre

–   den Bewölkungsverhältnissen

 

PV-Strom Eigenverbrauch – Neuregelung 2014

Am 01. Januar 2014 trat lt. Marktintegrationsmodell die 90-Prozent-Regelung für die Einspeisevergütung bei Neu- und Bestandsanlagen in Kraft. Anlagenbetreiber die seit dem 01. April 2012 ihre Photovoltaik Anlage auf einem Gebäude in Betrieb genommen haben, die zwischen 10 kWp und 1.000 kWp groß ist, erhalten von nun an auch bei Volleinspeisung nur noch für 90 Prozent der jährlich erzeugten Strommenge Einspeisevergütung. Die restliche Strommenge von 10 Prozent ist vom Gesetzgeber für den Eigenverbrauch oder die Direktvermarktung vorgesehen. Anbei finden Sie weiterführende Informationen und Details zur Eigenstromnutzung.

Kampagne „Sonnenstrom vom Dach“

Der Energiewendeverein und die regionalen Solarunternehmen haben die Kampagne ins Leben gerufen, um die Sonnenenergie in unserem Landkreis verstärkt zu nutzen. Mit der Installierung von Photovoltaik-Anlagen auf Ihrem Dach helfen Sie die Energiewende voranzutreiben. Erzeugen Sie Ihren Strom direkt vor Ort!

Wer sich für eine Photovoltaik-Anlage interessiert, aber noch nicht genügend über die neuen Rahmenbedingen weiß und sich daher die Frage stellt, ob sich die Investition in eine Solaranlage überhaupt lohnt, kann sich zu einer Erstberatung direkt an das Beratungsbüro des Energiewendevereins wenden. “Sonnenstrom vom Dach” erreichen Sie tagsüber telefonisch unter:

089 89 45 78 -33 oder 89 45 78-32

E-Mail: info@energiewende-sta.de

Ansprechpartnerinnen: Evelyn Villing und Sebastian Pohl

Folgende Unterlagen könnten für Sie interessant sein:

Flyer der PV-Initiative

Liste der Photovoltaik-Unternehmen

Information zur Eigenstromnutzung

Hintergrundinformationen zur Novelle des EEGs 2012

Vergütungssätze Februar – April 2013

Präsentation Solarinitiative

Leitfaden Solarstromspeicher für Photovoltaikanlagen

Es können Qualitätsmerkblätter für Solaranlagen unter dieser Adresse (gegen Gebühr) bestellt werden.

 

Geschichte der Photovoltaik

Die Photovoltaik dient der direkten Wandlung von einfallendem Licht in elektrische Energie. Die Geschichte der Photovoltaik beginnt im Jahr 1839, als der zugrundeliegende photoelektrische Effekt ent­deckt wurde. Es dauerte jedoch noch über einhundert Jahre, bis es zu einer Nutzung in der Energie­versorgung kam.

Im Jahr 1839 stieß Alexandre Edmond Becquerel (1820–1891) bei Experimenten auf den photo­elek­trischen Effekt. Bei Experimenten mit elektrolytischen Zellen, bei denen er eine Platin-Anode und -Kathode verwendete, maß er den zwischen diesen Elektroden fließenden Strom. Dabei stellte er fest, dass der Strom bei Licht geringfügig größer war als im Dunkeln. Damit entdeckte er die Grundlage der Photovoltaik, zu einer praktischen Anwendung kam es jedoch erst Generationen später.

1873 entdeckten der britische Ingenieur Willoughby Smith und sein Assistent Joseph May, dass Selen bei Belichtung seinen elektrischen Widerstand veränderte. Willoughby Smith ging mit dieser Ent­deckung an die Öffentlichkeit und löste damit weitere Forschungen zu diesem Thema aus.

1876 entdeckte dann William Grylls Adams zusammen mit seinem Schüler Richard Evans Day, dass Selen Elektrizität produziert, wenn man es Licht aussetzt. Obwohl Selen nicht geeignet ist, genügend elektrische Energie zur Versorgung damals verwendeter elektrischer Bauteile zu Verfügung zu stellen, war hiermit der Beweis erbracht, dass ein Feststoff Licht direkt in elektrische Energie wandeln kann, ohne den Umweg über Wärme oder kinetische Energie. 1883 baute der New Yorker Charles Fritts ein erstes Modul (den Vorläufer des Photovoltaikmoduls) aus Selenzellen. Erst jetzt kam es zu grund­legenden Arbeiten über den photoelektrischen Effekt, bei vielen Wissenschaftlern der damaligen Zeit aber auch zu großen Zweifeln an der Seriosität dieser Entdeckung. 1884 legte Julius Elster (1854–1920) zusammen mit Hans Friedrich Geitel (1855–1923) bedeutende Arbeiten über den licht­elek­tri­schen Effekt (Photoeffekt) vor. Heinrich Rudolph Hertz (1857–1894) entdeckte ebenfalls 1887 den licht­elektrischen Effekt, dessen genaue Untersuchung er seinem Schüler Wilhelm Ludwig Franz Hallwachs (1859–1922) übergab. Im gleichen Jahr und unabhängig von Hallwachs kam auch Augusto Righi (1850–1920) zur Entdeckung der Elektronenemission beim Photoeffekt. Zu Ehren der Erkennt­nisse von Hallwachs wurde der lichtelektrische Effekt (auch äußerer Photoeffekt genannt) früher auch als Hallwachs-Effekt bezeichnet. Auch Philipp Eduard Anton Lenard (1862–1947) und Joseph John Thomson trugen am Ende des 19. Jahrhunderts weiter zur Erforschung des licht­ele­k­tri­schen Effekts bei. 1907 lieferte Albert Einstein eine theoretische Erklärung des licht­elek­trischen Effekts, die auf seiner Lichtquantenhypothese von 1905 beruhte. Dafür erhielt er 1921 den Nobel­preis für Physik.

Robert Andrews Millikan (1868–1953) konnte 1912–1916 die Einstein’schen Überlegungen zum Photo­effekt experimentell bestätigen und wurde unter anderem dafür 1923 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Ein weiterer wichtiger Schritt für die Grundlagen der Halbleitertechnik und der Photovoltaik war das 1916 von Jan Czochralski (1885–1953) entdeckte und nach ihm benannte Kristallziehverfahren. Es wurde erst in den 1940er Jahren weiterentwickelt und kam in den 1950er Jahren mit dem stei­gen­den Bedarf nach Halbleiterbauteilen in größerem Maßstab zur praktischen Anwendung.

1940 stellte Russell S. Ohl (1898–1967) bei Versuchen unerwartet fest, dass bei Beleuchtung einer von ihm untersuchten Siliziumprobe das angeschlossene Messgerät eine Änderung anzeigte. Er bemer­kte, dass durch die Beleuchtung des Siliziums ein Strom erzeugt werden konnte. Durch wei­tere Untersuchungen konnten die Ergebnisse bestätigt werden. Ohl war bei den Bell Laboratories auch an der Entdeckung beteiligt, bei Halbleitern durch gezielte Dotierung mit Fremdstoffen die elek­trischen Eigenschaften zu ändern und so einen p-n-Übergang zu schaffen.

1948 kam es zu einem ersten Konzept der Halbleiter-Photovoltaik mit Schottky-Dioden durch Walter Schottky (1886–1976), und 1950 erstellte William Bradford Shockley (1910–1989) ein theoretisches Modell für den p-n-Übergang und schuf damit auch die Voraussetzung für das Verständnis der heutigen Solarzellen.

Die Bell Laboratories in New Jersey waren in diesen Jahren eines der weltweit aktivsten und erfolgreichsten Forschungslaboratorien. 1953 wurden dort von Daryl Chapin (1906–1995), Calvin Fuller (1902–1994) und Gerald Pearson (1905–1987) kristalline Silizium-Solarzellen, jeweils ca. 2 cm² groß, mit Wirkungsgraden von über 4 Prozent produziert. Eine Zelle erreichte sogar 6 Prozent Wirkungs­grad – am 25. April 1954 wurden die Ergebnisse der Öffentlichkeit präsentiert. Die New York Times brachte das Ereignis am nächsten Tag auf der Titelseite. Die Solarzellen hatten einen definierten p-n-Übergang und gute Kontaktierungsmöglichkeiten, wodurch erstmals wichtige Voraus­setzungen für die industrielle Produktion gegeben waren. 2002 wurde eine 1955 von den Bell Laboratories hergestellte, eingekapselte und damals mit 6 Prozent Wirkungsgrad vermessene Zelle erneut vermessen und wies noch 5,1 Prozent Wirkungsgrad auf. Nach weiteren Verbesserungen konnte der Wirkungsgrad von Solarzellen auf bis zu 11 Prozent gesteigert werden.

Archiv

Neuregelungen der Photovoltaik-Förderung

Am 27. Juni 2012 konnte im Vermittlungsausschuss von Bundestag und Bundesrat eine Einigung über die zukünftige Ausgestaltung der Förderung von Photovoltaik-Anlagen im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) erzielt werden.

Im Einzelnen einigte sich der Vermittlungsausschuss auf folgende Anpassungen des Gesetzentwurfs:

1. Neugestaltung der Vergütungsklassen und Größenbegrenzung: Für Dachanlagen gibt es vier Vergütungsklassen: Anlagen bis 10 kW installierter Leistung, bis 40 kW, bis 1.000 kW und über 1.000 kW. Freiflächenanlagen erhalten eine einheitliche Vergütung. Anlagen größer als 10 MW erhalten keine Vergütung mehr. Um eine missbräuchliche Aufsplittung in mehrere 10-MW-Anlagen zu vermeiden, werden Anlagen als eine Anlage gewertet, wenn sie innerhalb von 24 Monaten im Umkreis von 2 km im Gebiet derselben Gemeinde in Betrieb gehen.

2. Einmalabsenkung: Die für Juli 2012 erwartete Absenkung der Einspeisevergütung um 15 % wird vorgezogen und um eine Sonderdegression ergänzt. Dachanlagen unterliegen weiterhin einer nach Leistungsschwellen gestuften Vergütung, d.h. die Vergütung für Anlagen, deren Leistung sich über mehr als eine Leistungsstufe erstreckt, wird rechnerisch anteilig ermittelt.

3. Versteigung der Degression: Die Vergütungssätze werden ab 1. Mai 2012 monatlich um 1 % gegenüber dem jeweiligen Vormonat abgesenkt. Dies entspricht einer jährlichen Absenkung von ca. 11,4 % (Basisdegression), wenn der Zubaukorridor eingehalten wird.

4. Zubaukorridor und Gesamtausbauziel: Im EEG wird ein Gesamtausbauziel für die geförderte Photovoltaik in Deutschland in Höhe von 52 GW verankert. Der jährliche Ausbaukorridor von 2.500 – 3.500 MW bleibt ohne Absenkung bis zur Erreichung dieses Ziels erhalten. Ist das Gesamtausbauziel erreicht, erhalten neue Anlagen keine Vergütung mehr. Der Einspeisevorrang bleibt aber für zusätzliche Anlagen auch danach gesichert. Die Bundesregierung wird rechtzeitig vor Erreichung des Ziels einen Vorschlag für eine Neugestaltung vorlegen. Dies erfolgt auf Grundlage des jährlichen Monitoringberichts nach §65a EEG.

6. Zubaukorridor und Gesamtausbauziel: Im EEG wird ein Gesamtausbauziel für die geförderte Photovoltaik in Deutschland in Höhe von 52 GW verankert. Der jährliche Ausbaukorridor von 2.500 – 3.500 MW bleibt ohne Absenkung bis zur Erreichung dieses Ziels erhalten. Ist das Gesamtausbauziel erreicht, erhalten neue Anlagen keine Vergütung mehr. Der Einspeisevorrang bleibt aber für zusätzliche Anlagen auch danach gesichert. Die Bundesregierung wird rechtzeitig vor Erreichung des Ziels einen Vorschlag für eine Neugestaltung vorlegen. Dies erfolgt auf Grundlage des jährlichen Monitoringberichts nach § 65a EEG.

7. Zubauabhängige Steuerung („atmender Deckel“): Die Höhe der Degression hängt vom Zubau ab. Die Degressionsschritte werden alle drei Monate angepasst und in Monatsschritten umgesetzt. In den Monaten Mai bis Oktober 2012 sinkt die Vergütung jeweils um 1 % zu Monatsbeginn. Die erste zubauabhängige Anpassung erfolgt am 1. November 2012 aufgrund des Zubaus in den Monaten Juli bis September 2012, der auf zwölf Monate hochgerechnet wird. Um jahreszeitliche Schwankungen auszugleichen, erhöht sich in der Folge der Bezugszeitraum, der als Grundlage für die Berechnung der Degression dient: Basis für die Berechnung der Degression ab dem 1. Februar 2013 ist der Zubau von Juli 2012 bis Dezember 2012, wiederum hochgerechnet auf zwölf Monate. Basis für die Berechnung der Degression ab dem 1. Mai 2013 ist der Zubau von Juli 2012 bis März 2013, wiederum hochgerechnet auf zwölf Monate. Für die Berechnung der Degression ab dem 1. August 2013 kann erstmalig ein volles Jahr – vom 1. Juli 2012 bis zum 30. Juni 2013 – als Bezug genommen werden. In der Folge werden jeweils die zurückliegenden zwölf Monate für die Berechnung der Degression verwendet. Ein Monat wird zudem als Puffer benötigt, damit die Bundesnetzagentur den Zubau und die neuen Vergütungssätze ermitteln kann. Wichtig bei dem neuen „atmenden Deckel“ ist, dass bei deutlicher Unterschreitung des Zielkorridors die Degression ausgesetzt bzw. die Vergütungssätze sogar erhöht werden.

8. Marktintegrationsmodell und Eigenverbrauchsbonus: Bei Anlagen zwischen 10 kW und 1.000 kW wird pro Jahr nur noch 90 % der gesamten erzeugten Strommenge vergütet. Bei kleinen Anlagen bis 10 kW und bei Freiflächenanlagen und sonstigen Anlagen bis 10 MW erfolgt die Vergütung zu 100 % der erzeugten Strommenge. Die Regelung gilt für Anlagen, die ab dem 1. April 2012 in Betrieb genommen werden, wird aber erst ab dem 1. Januar 2014 angewendet. D.h. für den Zeitraum bis 31. Dezember 2013 erhalten diese Anlagen Vergütung für 100 % der erzeugten Strommenge und erst ab dem 1. Januar 2014 erfolgt die Begrenzung der vergütungsfähigen Strommenge. Im Gegensatz zum Vergütungssatz für Dachanlagen, wird das Marktintegrationsmodell nicht anteilig berechnet, sondern gilt jeweils für die gesamte Strommenge der betroffenen Anlagen. Die unvergütete Strommenge kann selbst verbraucht, direkt vermarktet oder dem Netzbetreiber zum Verkauf an der Börse angedient werden. Der Eigenverbrauchsbonus entfällt.

Die Änderungen treten rückwirkend zum 1. April 2012 in Kraft.

Quelle: BMU

Solarkonstante

Die Strahlungsleistung der Sonne am äußersten Rand der Erdatmosphäre ist nahezu konstant. Die gesamte Strahlungsleistung der Sonne, die pro Quadratmeter auf die Erde einfällt, das ist die Bestrahlungsstärke bzw. mittlere Energiedichte der Einstrahlung, wird durch die Solarkonstante beschrieben.

Die Größe der Solarkonstante unterliegt geringen Schwankungen, beeinflusst durch Änderungen der Sonnenaktivität (Sonnenflecken) und die Entfernung Erde-Sonne. Diese Unregelmäßigkeiten finden sich vor allem im UV-Bereich und sie betragen weniger als 5%. Für die Anwendungen in der Solartechnik sind sie daher unerheblich.
Der Mittelwert der Solarkonstante wird wie folgt angegeben: E = 1.367 W/m²

Globalstrahlung in Deutschland

Die mittleren Jahressummen der Globalstrahlung, ein für die Auslegung von Solaranlagen wichtiger Wert, liegen in Deutschland zwischen ca. 980 kWh/m² (Flensburg) und 1.200 kWh/m² (Freiburg) mit einem deutlichen Nord-/Süd-Anstieg, wobei klimatologisch bedingt auch regional starke Unterschiede auftreten können.

Einflussfaktoren Sonneneinstrahlung

Das Sonnenenergieangebot auf der Erde ist starken Schwankungen unterworfen und ist abhängig von astronomischen Gegebenheiten und meteorologischen Einflüssen wie

–    der Jahreszeit

–    der Tageszeit

–    der geografischen Breite

–    der Trübung der wolkenlosen Atmosphäre

–   den Bewölkungsverhältnissen

Solarthermie

Definition

Solarthermie ist die Umwandlung der solaren Einstrahlung, die von der unsichtbaren ultra-kurzwelligen Strahlung (Anteil ca. 6 %) über das für uns sichtbare Lichtspektrum (Anteil ca. 50 %) bis in den ebenso unsichtbaren langwelligen infraroten Strahlungsbereich (Anteil ca. 44 %) reicht, in Wärme.

In der Solartechnik wird dieser Umwandlungseffekt zur direkten Erwärmung von Wasser und Räumen, sowie zur indirekten Erwärmung von Räumen und Trinkwasser sowie zur Trocknung von Lebensmitteln usw. genutzt.

Von aktiver Nutzung spricht man, wenn entsprechend konstruierte Absorberflächen Sonnenwärme sammeln und diese Wärme mit Hilfe eines Mediums (z.B. Wasser, Luft, Öl, Frostschutz) zu einem Wärmespeicher transportiert wird, aus dem sie dann zeitverzögert ihrer Nutzung zugeführt wird (= thermische Solaranlage). Im Haushalt findet die Sonnenwärme vorwiegend zur Erwärmung von Wasser und Raumheizung Verwendung. In der Industrie ist darüber hinaus noch die Umwandlung in chemische Energie, elektrische Energie und mechanische Energie anzutreffen. Zunehmend werden solarbetriebene Absorptionskältemaschinen für die Gebäudeklimatisierung eingesetzt.

Bei der so genannten passiven Nutzung in der Solararchitektur erwärmt die Sonne direkt, also ohne technische Apparate, ein Gebäude z. B. durch entsprechend ausgerichtete Fensterflächen oder durch so genannte transparente Wärmedämmung, bei der das Sonnenlicht die äußerste Dämmschicht durchdringen kann und so die dahinter liegende Mauer erwärmt.

Photovoltaik

Geschichte

Die Photovoltaik dient der direkten Wandlung von einfallendem Licht in elektrische Energie. Die Geschichte der Photovoltaik beginnt im Jahr 1839, als der zugrundeliegende photoelektrische Effekt ent­deckt wurde. Es dauerte jedoch noch über einhundert Jahre, bis es zu einer Nutzung in der Energie­versorgung kam.

Im Jahr 1839 stieß Alexandre Edmond Becquerel (1820–1891) bei Experimenten auf den photo­elek­trischen Effekt. Bei Experimenten mit elektrolytischen Zellen, bei denen er eine Platin-Anode und -Kathode verwendete, maß er den zwischen diesen Elektroden fließenden Strom. Dabei stellte er fest, dass der Strom bei Licht geringfügig größer war als im Dunkeln. Damit entdeckte er die Grundlage der Photovoltaik, zu einer praktischen Anwendung kam es jedoch erst Generationen später.

1873 entdeckten der britische Ingenieur Willoughby Smith und sein Assistent Joseph May, dass Selen bei Belichtung seinen elektrischen Widerstand veränderte. Willoughby Smith ging mit dieser Ent­deckung an die Öffentlichkeit und löste damit weitere Forschungen zu diesem Thema aus.

1876 entdeckte dann William Grylls Adams zusammen mit seinem Schüler Richard Evans Day, dass Selen Elektrizität produziert, wenn man es Licht aussetzt. Obwohl Selen nicht geeignet ist, genügend elektrische Energie zur Versorgung damals verwendeter elektrischer Bauteile zu Verfügung zu stellen, war hiermit der Beweis erbracht, dass ein Feststoff Licht direkt in elektrische Energie wandeln kann, ohne den Umweg über Wärme oder kinetische Energie. 1883 baute der New Yorker Charles Fritts ein erstes Modul (den Vorläufer des Photovoltaikmoduls) aus Selenzellen. Erst jetzt kam es zu grund­legenden Arbeiten über den photoelektrischen Effekt, bei vielen Wissenschaftlern der damaligen Zeit aber auch zu großen Zweifeln an der Seriosität dieser Entdeckung. 1884 legte Julius Elster (1854–1920) zusammen mit Hans Friedrich Geitel (1855–1923) bedeutende Arbeiten über den licht­elek­tri­schen Effekt (Photoeffekt) vor. Heinrich Rudolph Hertz (1857–1894) entdeckte ebenfalls 1887 den licht­elektrischen Effekt, dessen genaue Untersuchung er seinem Schüler Wilhelm Ludwig Franz Hallwachs (1859–1922) übergab. Im gleichen Jahr und unabhängig von Hallwachs kam auch Augusto Righi (1850–1920) zur Entdeckung der Elektronenemission beim Photoeffekt. Zu Ehren der Erkennt­nisse von Hallwachs wurde der lichtelektrische Effekt (auch äußerer Photoeffekt genannt) früher auch als Hallwachs-Effekt bezeichnet. Auch Philipp Eduard Anton Lenard (1862–1947) und Joseph John Thomson trugen am Ende des 19. Jahrhunderts weiter zur Erforschung des licht­ele­k­tri­schen Effekts bei. 1907 lieferte Albert Einstein eine theoretische Erklärung des licht­elek­trischen Effekts, die auf seiner Lichtquantenhypothese von 1905 beruhte. Dafür erhielt er 1921 den Nobel­preis für Physik.

Robert Andrews Millikan (1868–1953) konnte 1912–1916 die Einstein’schen Überlegungen zum Photo­effekt experimentell bestätigen und wurde unter anderem dafür 1923 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Ein weiterer wichtiger Schritt für die Grundlagen der Halbleitertechnik und der Photovoltaik war das 1916 von Jan Czochralski (1885–1953) entdeckte und nach ihm benannte Kristallziehverfahren. Es wurde erst in den 1940er Jahren weiterentwickelt und kam in den 1950er Jahren mit dem stei­gen­den Bedarf nach Halbleiterbauteilen in größerem Maßstab zur praktischen Anwendung.

1940 stellte Russell S. Ohl (1898–1967) bei Versuchen unerwartet fest, dass bei Beleuchtung einer von ihm untersuchten Siliziumprobe das angeschlossene Messgerät eine Änderung anzeigte. Er bemer­kte, dass durch die Beleuchtung des Siliziums ein Strom erzeugt werden konnte. Durch wei­tere Untersuchungen konnten die Ergebnisse bestätigt werden. Ohl war bei den Bell Laboratories auch an der Entdeckung beteiligt, bei Halbleitern durch gezielte Dotierung mit Fremdstoffen die elek­trischen Eigenschaften zu ändern und so einen p-n-Übergang zu schaffen.

1948 kam es zu einem ersten Konzept der Halbleiter-Photovoltaik mit Schottky-Dioden durch Walter Schottky (1886–1976), und 1950 erstellte William Bradford Shockley (1910–1989) ein theoretisches Modell für den p-n-Übergang und schuf damit auch die Voraussetzung für das Verständnis der heutigen Solarzellen.

Die Bell Laboratories in New Jersey waren in diesen Jahren eines der weltweit aktivsten und erfolgreichsten Forschungslaboratorien. 1953 wurden dort von Daryl Chapin (1906–1995), Calvin Fuller (1902–1994) und Gerald Pearson (1905–1987) kristalline Silizium-Solarzellen, jeweils ca. 2 cm² groß, mit Wirkungsgraden von über 4 Prozent produziert. Eine Zelle erreichte sogar 6 Prozent Wirkungs­grad – am 25. April 1954 wurden die Ergebnisse der Öffentlichkeit präsentiert. Die New York Times brachte das Ereignis am nächsten Tag auf der Titelseite. Die Solarzellen hatten einen definierten p-n-Übergang und gute Kontaktierungsmöglichkeiten, wodurch erstmals wichtige Voraus­setzungen für die industrielle Produktion gegeben waren. 2002 wurde eine 1955 von den Bell Laboratories hergestellte, eingekapselte und damals mit 6 Prozent Wirkungsgrad vermessene Zelle erneut vermessen und wies noch 5,1 Prozent Wirkungsgrad auf. Nach weiteren Verbesserungen konnte der Wirkungsgrad von Solarzellen auf bis zu 11 Prozent gesteigert werden.

Definition

Unter Photovoltaik oder Fotovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie, vor­nehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie. Seit 1958 ist sie zur Energieversorgung der meisten Raumflugkörper mit Solarzellen im Einsatz. Inzwischen wird sie auch auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt und findet Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden oder auf Freiflächen. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos – das griechische Wort für Licht – und Volta – nach Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrotechnik – zusammen. Die Photovoltaik gilt als Teilbereich der umfassenderen Solar­technik, die auch andere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.

Genehmigungen

Photovoltaikanlagen sind in der Regel genehmigungsfrei – was nicht heißt, dass der Aufbau der Anlage keinen Regelungen unterliegt; nur ist dafür bei Baubeginn nun nicht das Bauamt zuständig, sondern der Bauherr selbst.

Denkmalschutz, Gemeindeordnungen, Bebauungspläne können der Photovoltaikanlage trotzdem entgegenstehen z.B. wenn ein besonderes Bauensemble in seinem Gesamteindruck geschützt werden soll, oder wenn der Denkmalschutz einzelner Gebäude es vorsieht.

Wenn Sie nicht ganz sicher sind, ob bei Ihnen solche rechtlichen Hemmnisse für eine Photovoltaikanlage auf Ihrem Dach bestehen, empfiehlt es sich, die für Sie zuständige Bewillingungsbehörde zu befragen – in der Regel die Baubehörde, das Denkmalamt oder der Baubürgermeister.

Am besten holen Sie bei Bauamt/Kommunalverwaltung frühzeitig Vorinformationen zur Baugenehmigung für Ihre Photovoltaikanlage ein – oder erkundigen sich nach den zu erfüllenden Auflagen. Falls eine Genehmigung oder beispielsweise eine Besichtigung durch Sachverständige des Denkmalamtes erforderlich ist u.ä., sollten Sie die entsprechende Genehmigung so bald wie möglich beantragen, um den möglichen Zeitverlust bis zur Klärung bzw. Bewilligung gering zu halten.

Falls es sich um ein Fremddach handelt, sollten sie auch die Nutzungsbedingungen klären.

Solarförderung

Das Gleiche gilt für eventuelle Anträge auf Solarförderung (abgesehen von der Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz: Hier reicht die Anmeldung bei der Bundesnetzagentur bei Inbetriebnahme). Die Solarförderung sollte bewilligt sein, bevor Sie den Kaufvertrag und den Installationsauftrag unterzeichnen, besonders, wenn die Förderung notwendiger Bestandteil Ihres Finanzierungsmixes ist.

Ein ganz ausgezeichnetes Tool, um für Sie gültige Förderungen zu finden, stellt übrigens der Bund der deutschen Solarwirtschaft BSW zur Verfügung.

Finanzierungsvereinbarungen

Über die Finanzierung haben Sie sich wahrscheinlich bereits kundig gemacht. Nachdem Sie nun mit Ämtern, Förderstellen und Solarteuer handelseinig geworden sind, ist es an der Zeit, den Finanzierungsvertrag mit der ausgewählten Bank zu unterzeichnen.

Fremddach

Wenn Sie sich für die Anpachtung eines Fremddaches entschieden haben, sollten Sie die entsprechende Vereinbarung nun ebenfalls schließen. Achten Sie am besten darauf, dass Sie ein Wegerecht zu Ihrer Solaranlage erhalten, und dass im Vertrag ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass die baulichen Vorrichtungen der Photovoltaikanlage Ihr Eigentum sind und bei Eigentümerwechsel auch bleiben.

Das Baurecht geht in der Regel davon aus, dass Aufbauten wie eben die eines Solardaches zur Immobilie gehören, und dass bei Eigentümerwechsel des Hauses auch die Solaranlage den Eigentümer wechselt. Ihr Vertrag muss in diesem Punkt dringend Klarheit schaffen, um Sie abzusichern.
Es empfiehlt sich, zur Abfassung des Vertrages rechtliche Beratung aufzusuchen.

Auftragsvergabe

Nachdem Sie die Finanzierung geklärt, alle notwendigen Information und Genehmigungen eingeholt und sich für eine Photovoltaikvariante entschieden haben, ist es jetzt Zeit, den Kaufvertrag abzuschließen und den Solarteur mit der Installation der Anlage zu beauftragen. Dies ist der schönste Teil Ihres Unterschriften-Marathons: Sie erwerben Ihre Photovoltaikanlage!

Herzlichen Glückwunsch!

Einspeisevergütung
Mit Ihrem Stromnetzbetreiber sollten Sie die Einspeisebedingungen klären. Dort können Sie jetzt auch ggf. Ihren Einspeisevertrag unterzeichnen.

Nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz sind die Betreiber der Stromversorgungsnetze gesetzlich verpflichtet, Ihnen Ihren durch Ihre Photovoltaikanlage erzeugten Strom abzunehmen. Durch die EEG Novelle 2012 besitzen die Vergütungssätze einen „atmenden Deckel“, d. h. die Vergütung ist abhängig vom Zubau der Photovoltaikanlagen. Dazu veröffentlicht die Bundesnetzagentur den Zubau und gibt die neuen Vergütungssätze für das nächste Quartal bekannt. Ab dem 1. Juli 2012 sind aber Anlagen mit einer Leistung unter 100 KWp vollumfänglich in das Einspeisemanagement einbezogen. Bei allen Anlagen, die nach dem Stichtag zur Neuordnung der Einspeisevergütung ans Netz gehen, ist die vergütete Solarstrommenge begrenzt, und zwar auf 85 % bei Anlagen mit einer Leistung bis 10 kWp, auf 90 % bei Anlagen mit einer Leistung von mehr als 10 kWp.

Eine zusätzliche vertragliche Vereinbarung, wie einige Netzbetreiber sie wünschen, ist nicht notwendig. Und, um es vorsichtig auszudrücken – durch keine der bisher bekanntgewordenen Vertragsvorlagen der Netzbetreiber wird der einzelne Betreiber einer Anlage für Erneuerbare Energien besser gestellt.

Selbstverständlich spricht aber nichts dagegen, eine solche Vereinbarung zu unterzeichnen, wenn sie das ohnehin schon Feststehende nur noch einmal zusätzlich bekräftigt. In jedem anderen Fall empfehlen wir, auf die Zusendung eines solchen Vertragsentwurfes mit einem kurzen sachlichen Brief zu reagieren, in dem Sie darauf hinweisen, dass die Einspeisung und Einspeisevergütung des durch Ihre Solaranlage erzeugten Stroms bereits durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz geregelt – und eine darüber hinausgehende Vereinbarung nicht notwendig ist.

Gelegentlich erwarten Ihre Ansprechpartner bei Finanzierungsinstituten, dass Sie die Vereinbarung zur Einspeisevergütung mit Ihrem Netzbetreiber als Sicherheit vorlegen. Aber auch dort wird man sich nicht der Erläuterung verschließen, dass diese Vereinbarung Sie möglicherweise schlechter stellen würde – und dass sie rechtlich nicht notwendig ist.

Auch die Banken gewinnen zunehmend an Erfahrung mit Photovoltaik-Finanzierungen – Ihre Ansprechpartner werden daher vermutlich nicht mehr auf der Vorlage einer solchen, für Sie möglicherweise schädliche Vereinbarung bestehen.

Anmeldung bei der Bundesnetzagentur

Zwingend notwendig ist die Anmeldung der Photovoltaikanlage bei der Bundesnetzagentur. Ohne diese Anmeldung ist der Netzbetreiber nicht zur Vergütung des eingespeisten Stroms verpflichtet. Die Bundesnetzagentur hat hierzu ein praktisches Online-Meldetool entwickelt – Sie können sich aber auch per Brief, Fax oder eMail anmelden.

Ertragsversicherung

Als letztes gilt es die Ertragsversicherung abzuschließen, die Sie vor Ausfällen der – möglicherweise in Ihre Finanzierung eingerechneten – Einspeisevergütung schützt. Sie kann Ausfälle durch Defekte der Photovoltaikanlage, mutwillige Beschädigung, Brand etc. abdecken.

Manche Finanzinstitute erwarten eine solche Versicherung als Voraussetzung der Kreditzusage. Da sie Ihnen hilft, Ihren Verpflichtungen nachzukommen und eine unverschuldete Kreditklemme zu vermeiden, ist dies auch vernünftig.

Wir raten ebenfalls zu einer solchen Versicherung und empfehlen, die Versicherungsprämien von vornherein in die finanzielle Berechnung Ihrer Photovoltaikanlage miteinzubeziehen.

Auch eine Betreiber-Haftpflicht- und ggf. eine Montageversicherung empfehlen sich, um Ihre Investition zu schützen und Ihnen finanzielle Sicherheit zu geben.

Sonnenstrom für Seefeld

Die Umsetzung der Energiewende ist in Seefeld in vollem Gang: Bürgermeister,  Gemeinderäte und Agenda-Aktive sind sich einig, dass nur ein gelungener Mix aus regenerativen Energien sowie Effizienz- und Einsparmaßnahmen zum Erfolg führt. Dazu zählt auch die Photovoltaik.

Ein idealer Standort ist wichtig

Nachdem ein Unternehmer Interesse an der Errichtung einer solchen Anlage bekundet hatte, fiel die Wahl zum Bau einer photovoltaischen Freiflächen-Anlage auf die Höhenrainer Wiesen in der Tiefenbrunner Rinne, eine von eiszeitlichen Gletschern geschaffene Schotterebene zwischen zwei Moränenzügen nordöstlich von Seefeld in der Gemarkung Unering. Dort herrschen ideale Standortvoraussetzungen für die solare Stromerzeugung. Auf einer bis dahin landwirtschaftlich genutzten Fläche von ca. 76.300 m² konnte so in eine vorbildliche Photovoltaik-Anlage mit 20.600 Modulen und einer Nennleistung von 3 MW realisiert werden, die seit dem Frühjahr 2008 Solarstrom ins öffentliche Netz einspeist. So werden im Prinzip ca. 1.000-1.500 Seefelder Haushalte mit erneuerbarer elektrischer Energie versorgt und zugleich jährlich 2.100 Tonnen CO2 eingespart.

Klima, Natur- und Landschaftsschutz im Einklang

Das Projekt ist insofern einzigartig in Deutschland, als dass es zusätzlich zur überbauten Nutzfläche eine ebenso große Ausgleichsfläche von über 7 ha ausweist und die Anlage vorbildlich mit heimischen Pflanzen begrünt wurde, so dass sie künftig in der Landschaft kaum wahrnehmbar sein wird. Die Photovoltaikanlage, die keine Bodenversiegelung bewirkt, liegt zudem in einem wichtigen Wassereinzugsgebiet und trägt so auch dazu bei, das Grundwasser zu schützen. Künftig sollen unter den aufgeständerten Modulen die Schafe grasen und über eine Erweiterung der Anlage in interkommunaler Zusammenarbeit mit der Nachbargemeinde Weßling wird bereits nachgedacht.

Solaranlagen auf Winterschäden untersuchen

Betriebsmängel können die Effizienz einer Solarthermie- oder Photovoltaikanlage erheblich beeinträchtigen.

Mit dem Beginn des Frühjahrs und sich die täglichen Sonnenstunden verlängern, sollten Besitzer einer Solarthermie- oder Photovoltaikanlage diese überprüfen, ob der Winter keine Schäden verursacht hat.

„Es lohnt sich nachzusehen, ob Verschmutzungen der Fläche vorliegen, erkennbare Schäden durch Schnee und Eis entstanden sind, alle Anschlüsse funktionieren und die sekundären Anlagen wie Umwälzpumpe oder Wechselrichter in Ordnung sind”, so Claudia Rist vom baden-württembergischen Landesprogramm Zukunft Altbau. Auf Nummer sicher gingen Hausbesitzer, wenn die Inspektion oder Wartung durch einen Fachmann vorgenommen wird. Er kann beispielsweise auch prüfen, ob der Wärmeträger noch genügend frostsicher ist, und entlüftet bei Bedarf die Anlage.

Regelmäßige Wartung schützt vor Leistungseinbußen

Daher sollten Vorkehrungen zur Sicherung des Ertrags getroffen werden. „Ist das nur ungenügend oder sogar gar nicht der Fall, drohen Einbußen bei der Leistung und damit bei der nachhaltigen Deckung der Energieversorgung”, sagt Ulrich König vom Energieberatungszentrum Stuttgart (EBZ). „Es empfiehlt sich daher eine regelmäßige Überprüfung, am besten nach dem Winter.”

Zukunft Altbau empfiehlt für Solarthermie-Anlagen eine jährliche Inspektion sowie alle drei bis fünf Jahre eine Wartung. Dazu sei der Abschluss eines Inspektions- und Wartungsvertrags zu empfehlen. Auch bei wartungsärmeren Photovoltaik-Anlagen sollte eine regelmäßige Kontrolle stattfinden. Hausbesitzer, die das bei ihren Anlagen bislang nicht taten, riskierten damit finanzielle Einbußen. Die Kosten für eine Prüfung seien niedrig und hätten sich bald wieder eingespielt.

Baden-Württemberg setzt auf Erneuerbare Energien

Seit 2010 sieht das Erneuerbare-Wärme-Gesetz des Landes Baden-Württemberg vor, dass bei einem Heizungsaustausch zehn Prozent des Wärmebedarfs von bestehenden Wohngebäuden über erneuerbare Energien abgedeckt werden. Bei der Solarthermie benötigen die Besitzer vier Quadratmeter Kollektorfläche pro hundert Quadratmeter Wohnfläche, um den Anteil zu erreichen. Belegt eine Photovoltaik-Anlage das Dach bereits komplett, sind die Anforderungen ebenfalls erfüllt.

Quelle: Zukunft Altbau 2012

Eintrag kommentieren