Photovoltaik

Vollständige Erfüllung
Relevante Paragraphen:
Anerkennung:§ 10.3
Kombinationen:§ 11.1, 11.2 Satz 1+2
Sachkundiger:§ 3 Nr. 11
 
Nachweiserbringung nach § 20:
Vorlage für untere Baurechtsbehörde

Photovoltaik im EWärmeG

Photovoltaik-Anlagen werden nicht zur Wärme­gewinnung, sondern zur Strom­er­zeugung eingesetzt. Wenn ein Wohn­gebäude-Eigen­tümer mit einer Photo­voltaik-Anlage auf seinem Gebäude­grund­stück selbst Strom produziert, kann dies im Erneuerbare-Wärme-Gesetz als Ersatz­maßnahme angerechnet werden – egal ob der Strom selbst genutzt oder in das Netz einspeist wird. Damit das EWärmeG voll­ständig er­füllt ist, muss die PV-Anlage eine (Spitzen)Leistung von min­des­tens 0,02 kWp pro m² Wohn­fläche erbringen, un­ab­häng­ig von der An­zahl der Wohn­ein­heiten (Ein- oder Mehr­familien­haus).

Beispiele: Einfamilienhaus mit 100 m² Wfl. = 2 kWp Leistung der PV-Anlage oder
Mehrfamilienhaus mit 200 m² Wfl. = 4 kWp Leistung der PV-Anlage

Kombination mit anderen Erfüllungsoptionen

Eine anteilige Erfüllung ist entsprechend der Leistung möglich – auch bereits in­stal­lierte äl­tere Photo­voltaik-Anlagen kön­nen berück­sich­tigt wer­den. Da es sich um eine Er­satz­option han­delt, kann diese ggf. mit der neu in­stal­lier­ten Wärme­er­zeu­ger­ein­heit kom­bi­niert werden. 5 % können auch über den Sa­nier­ungs­fahr­plan er­gänzt werden.

Gängige Kombinationen: Wärmepumpe, Gasheizung mit Biogas, Sanierungsfahrplan

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Photovoltaik-Anlage – Angebote anfordern

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Stand der Technik – Photovoltaik zur Stromerzeugung

Eine PV-Anlage besteht aus mehreren Kom­ponen­ten, die aufeinander abgestimmt sein müssen. Haupt­bestand­teile sind die Solarmodule, die durch Leitungen miteinander verbunden sind. Jedes Solar­modul besteht aus einer Reihen von einzelnen Solar­zellen. Die Solarzellen sind die strom­er­zeugenden Bau­teile einer Photo­voltaik-Anlage, in denen das ein­ge­strahlte Sonnen­licht in nutzbaren Strom umgewandelt wird. Der erzeugte Strom ist Gleich­strom und muss zur Nutzung im Haushalt oder zur Ein­speisung in das öffentliche Strom­netz mit einem Wechselrichter zu Wechsel­strom umgewandelt werden. Ein Einspeisezähler erfasst die ins Netz eingespeiste Strom­menge. Optional kann ein Stromspeicher, der bei der Eigen­versorgung den überschüssigen Strom zwischen­speichert, eingesetzt werden.

Exkurs: Die Solar­zellen bestehen aus Halb­leitern. Halbleiter sind Materialien, die durch Einfluss von Wärme oder Licht elektrisch leitend werden. Der größte Teil der weltweit produzierten Solar­zellen nutzt den Halb­leiter Silizium. Dieses Element eignet sich aufgrund seiner Ver­füg­bar­keit und Umwelt­ver­träg­lich­keit bei der Ver­arbeitung besonders für die Her­stellung von Solar­zellen. Das Sonnen­licht verschiebt Ladungen im Halb­leiter und erzeugt eine elektrische Spannung. In der Solar­zelle befinden sich unter­schied­lich dotierte Halb­leiter­schichten (n-dotiertes Silizium und p-dotiertes Silizium). N-dotiertes Silizium ist negativ geladen, p-dotiertes Silizium positiv. An der Grenz­schicht dieser beiden Halb­leiter­schichten entsteht ein so­ge­nannter p-n-Übergang. Hier entsteht ein inneres elek­trisches Feld, welches durch Licht­einfall zu einer Trennung der frei­gesetzten Ladungs­träger führt. Über Kontakte an der positiven und negativen Elektrode kann eine elektrische Spannung abgeführt werden. Die auf­ge­brachte Anti­reflexions­schicht sorgt für den Schutz der Solar­zellen und soll Verluste durch Reflexion an der Ober­fläche reduzieren.

Unterschiedliche Modultypen von Photovoltaik-Anlagen

Je nach Kristall­art unter­scheidet man nach Mono­kristallinen-, Poly­kristallinen- und Dünn­schicht­modulen. Das Prinzip der Nutzung solarer Strahlung ist bei allen Modulen gleich, allerdings unter­scheiden sie sich bezüglich ihrer Kosten und Wirkungs­grade. Entscheidend für die Wahl der Module sind immer auch die bau­lichen Begeben­heiten und die Aus­richtung der Montage­fläche.

Solarmodule einer Photovoltaik-Anlage
Die Monokristalline-Photovoltaik-Module sind bezüglich der Anschaffungs­kosten die teuersten, allerdings auch die leistungs­stärksten. Eingesetzt werden sie meist bei kleinen Dach­flächen mit einer optimalen Aus­richtung nach Süden. Die effektivsten Mono­kristalline-Module erreichen bei direkter Sonnen­einstrahlung einen Wirkungs­grad von bis zu 20 %. Die günstigeren Polykristalline-Module weisen dagegen einen geringeren Wirkungs­grad von etwa 15 % auf. Allgemein werden diese Module als die Solar­zellen mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis bezeichnet. Zum Einsatz kommen diese Module aufgrund ihres geringeren Wirkungs­grads häufig auf großen Dach­flächen mit optimaler Sonnen­ein­strahlung. Dünnschicht-Module oder auch „amorphe Solarzellen“ genannt, haben ein wesentlich geringeres Gewicht und sind dünner als Kristalline-Module. Bei der Her­stellung wird ein Halb­leiter, z. B. Silizium auf eine Träger­platte auf­ge­dampft oder gesprüht. Der sehr geringe Material­einsatz und die stark auto­matisierte Her­stellung machen die Dünn­schicht-Module preislich verhältnis­mäßig günstig. Der Nach­teil besteht in ihrem geringen Wirkungs­grad von weniger als 12 %.

MonokristallinPolykristallinDünnschicht
Wirkungsgrad16 - 20 %15 - 18 %8 - 12 %
SchwachlichtverhaltenEinbußen bei diffusem LichtEinbußen bei diffusem LichtNur geringe Einbußen
WärmeverhaltenEinbußen bei hohen TemperaturenEinbußen bei hohen TemperaturenNur geringe Einbußen
Kosten pro kWpca. 1.900 Euro schlüsselfertigca. 1.700 Euro schlüsselfertigca. 1.500 Euro schlüsselfertig
LangzeittestSehr hohe kontinuierliche Leistung; hohe LebensdauerHohe kontinuierliche Leistung; hohe LebensdauerMittlere Leistung; geringere Lebensdauer
Gewicht pro m³SchwererSchwererLeichter
StöranfälligkeitSehr geringSehr geringGering

Diese Tabelle dient der Übersicht und ersetzt keines­falls eine individuelle Beratung. Zu berücksichtigen sind ggf. auch etwaige Förderungen, sowie Montage-, Wartungs- und Versicherungs­kosten. Den Erst­kontakt können Sie bequem in 5 Minuten über unser Formular für Photovoltaik-Anlagen anfragen.

Leistung einer Photovoltaik-Anlage

Die Leistung einer Photo­voltaik-Anlage wird in Watt peak (Wp) oder Kilowatt Peak (kWp) angegeben. Der englische Begriff „peak“ weist dabei auf die höchst­möglich erzielbare Leistung der Photo­voltaik-Anlage hin. Dieser Wert bezieht sich allerdings auf Labor­werte unter optimalen Bedingungen bei einer Zellen­temperatur von 25 °C und einer Be­strahlungs­stärke von 1.000 W/m². In der Praxis werden diese Werte in der Regel nicht erreicht.

Wirtschaftlichkeit: Eigennutzung und Einspeisevergütung von PV-Anlagen

Zur Steigerung des Zubaus Erneuerbarer Energien bei der Strom­produktion wurde für Erzeuger eine garantierte Einspeisevergütung im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegt. Die Höhe ist von dem Datum der In­betrieb­nahme abhängig und wird über eine Dauer von 20 Jahren gezahlt. Im Jahr 2000 wurde für die ersten PV-Anlagen diese Ein­speise­vergütung bezahlt. Von Jahr zu Jahr wurde die Ver­gütung weiter gesenkt, bis diese etwa im Jahr 2011 unter das Niveau des Brutto­preises für Haus­halts­strom sank, dem so­ge­nannten „Grid parity“.

Je höher der Strom­preis steigt und je geringer die Ein­speise­vergütung ausfällt, desto mehr lohnt sich die Eigen­nutzung des in der Photo­voltaik-Anlage erzeugten Stroms. Da die Zeiten der größten Strom­produktion in der Regel nicht in die Zeiten der größten benötigten Strom­menge fallen, bietet sich ein Strom­speicher an, um den Eigen­verbrauch zu steigern. Je nach örtlichen Be­geben­heiten, Nutzer­verhalten und geplanter Größe der Anlage ist ein Strom­speicher individuell zu prüfen und an die Photo­voltaik-Anlage anzupassen. Hierzu bieten einige Her­steller ein Berechnungs­tool zur groben Auslegung der Anlage an.

Hinweis: Bei der Wirt­schaft­lich­keits­be­rechnung einer Photo­voltaik-Anlage ist die Degradation zu beachten. Unter Degradation versteht man die Leistungs­minderung der PV-Anlage aufgrund von Alterung. Ursachen hierfür sind kompli­zierte, physika­lische Prozesse die in den Solar­zellen statt­findet. Die Degradation muss bei der Ertrags­berechnung der Anlage berück­sichtigt werden und unterscheidet sich je nach Modul­typ. Bei der Berück­sichtigung der Degradation wird in der Regel ein Zeitraum von 20 bis 25 Jahren betrachtet. Für diesen Zeitraum geben die meisten Modul­hersteller eine Leistungs­garantie, einige auch länger. Für die kristallinen PV-Module wird üblicher­weise ein Wert von 0,5 % Leistungs­verlust pro Jahr angenommen. Die Alterung der Dünn­schicht­module verhält sich extrem anders. Die Dünn­schicht­module können innerhalb der ersten 1.000 Betriebs­stunden einen Leistungs­verlust von bis zu 25 % aufweisen. Nach diesem Zeitraum altern diese aber dann kaum noch.