|
a) Rentabilität und Kosten einer Photovoltaikanlage im Haushalt
Die Photovoltaik ist sicher die unwirtschaftlichste Möglichkeit Sonnenenergie zu nutzen. Im Augenblick liegt der Energieerzeugerpreis bei netzgekoppelten Solaranlagen ohne Energiespeicher noch um den Faktor 8 bis 10 über dem der herkömmlichen Energiequellen. Dieses Bild ist aber insofern verzerrt, als der Preis herkömmlicher Energien nicht alle Kosten enthält (Aufwendungen für Umweltschäden, Gesundheitsschäden, Entsorgung etc.) würden alle diese Folgeaufwendungen berücksichtigt, würde sich die Wettbewerbssituation der Photovoltaik verbessern.
Die Solarzellen wandeln solare Strahlung (gleichgültig ob es um direkte oder diffuse Strahlung geht [A20]) unmittelbar und ohne mechanische Verschleißteile in Elektrizität um. Der Wartungsaufwand ist entsprechend gering.
Die Investitionskosten für PV - Anlagen schwanken wegen unterschiedlicher Systemauslegung in einem weiten Bereich. In der Regel entfällt nur die Hälfte der Investitionskosten einer Anlage auf die Solarmodule.
Für netzgekoppelte Anlagen, wie sie für den "Normalverbraucher" typisch sind, lassen sich die Kosten relativ gut abschätzen. Sie betragen zur zeit 19.000,- bis 29,000,- DM / kWp; für ein 40 bis 50 Wp - Modul kann man mit etwa 450,- bis 800,- DM rechnen.
Alles in allem betragen die Stromerzeugungskosten aus netzgekoppelten PV - Anlagen ohne Batteriespeicher in Abhängigkeit von Einstrahlung, Lebensdauer der Komponenten und insbesondere den Zinsen derzeit 1,80 DM bis 3,70 DM / kWh, wobei jede in das Stromnetz eingespeiste Kilowattstunde entsprechend dem Stromeinspeisungsgesetz [A21] vom 07.12.90 vergütet wird, d.h. zur Zeit mit rd. 14,34 Pf / kWh (Daten Nürnberg).
Als Beispiel sei eine PV - Anlage zur Netzeinspeisung ohne Batteriespeicher für 2,5 kW mit Durchschnittswerten aus verschiedenen Angeboten und folgenden Parametern auf der nachfolgenden Seite vorgestellt.
Mit diesen Parametern ergibt sich ein Kilowattstundenpreis von 2,- DM, der auch bei entsprechender Förderung durch Bund, Länder und Gemeinden noch deutlich über den gegenwärtigen Stromkosten des öffentlichen Netzes liegt. Günstiger kann sich eine Vergleichsrechnung zu den Stromkosten zwischen PV - Anlagen und einer zentralen Elektroenergieversorgung gestalten, wenn die Anschlußkosten an das öffentliche Versorgungsnetz beispielsweise aufgrund hoher Entfernungen, komplizierter geographischer Lage etc. sehr hoch sind. Dies kann z.B. in Bergregionen der Fall sein ( Einzelhöfe, Berghütten).
Lebensdauer 20 Jahre
Energieertrag ( 850 kWh pro kWp u. Jahr)
davon Eigenverbrauch
an EVU abgeben
Jährliche Betriebskosten
(Wartung/Versicherung)
Zinssatz
Inflation
2.125 kWh/a
1.000 kWh zu 25 Pf.
1.125 kWh zu 16,61 Pf.
2% der Investitionskosten
9%
3%
Investitionskosten
bestehend aus:
50 Stck. Solargeneratoren
Wechselrichter
mit dreiphasiger Netzüberwachung
MPP - Tracker (Maximalleistungsregelung)
Automatischer Dämmerungsschalter Ein - Aus
Installation der Generatoren auf dem Dach
Installation bis zum Anschlußkasten
und Anschlußkasten
Verdrahtung einschl. aller Materialien
und Meßeinrichtungen
Wechselspannungsseitige Installation und
Erweiterung der vorhandenen Zähleinrichtung
1 Stck. Eigenzähler
(im Wechselrichter - Gehäuse eingebaut)
Blitzschutz/Erdung
Befestigungskonstruktion des PV - Generators
(Überdachung- oder Flachdachmontage)
Dokumentation
45.670,- DM
35.000,- DM
4.000,- DM
400,- DM
250,- DM
1.200,- DM
600,- DM
1.700,- DM
550,- DM
140,- DM
680,- DM
1.000,- DM
150,- DM
(BMWi 49)
b) Fördermaßnahmen
Momentan gibt es keine Förderprojekte in Bayern oder in Deutschland. Die letzten Projekte im Bereich Photovoltaik waren das 1.000 - Dächer - Programm und 50.000 - Dächer - Solarinitiative.
Mit diesen Projekten erlebte die Photovoltaik einen Aufschwung und wurde in der Bevölkerung bekannt. Inzwischen sind beide Projekte jedoch schon ausgelaufen.
Investitionskosten von netzgekoppelten Anlagen mit einer Leistung zwischen 1 und 5 Kilowatt wurden mit ca. 70 % bezuschußt. Zusammen mit der fortschreitenden Wechselrichtertechnologie und die in einigen Kommunen geförderte Vergütung von Photovoltaikstrom hat das Förderprogramm in den vergangenen Jahren die Zahl an netzgekoppelten Anlagen ansteigen lassen.
Jedoch wurden weitere geplante Projekte, aufgrund unserer wirtschaftlichen Situation eingestellt. Neu ist noch, daß für jedes kW Solarmodule auf dem Dach ab 1997 statt der bisher bezuschußten 7.000 DM nur noch 6.000 DM gezahlt werden. Glücklich können sich dagegen Nürnbergs Bürger, Firmen und Vereine schätzen, bekommen sie mit der \"Kostendeckenden Vergütung\" schließlich die momentan wohl lukrativste Förderung.
In Nürnberg, aber auch in vielen anderen Städten, z.B. in Roth oder München, gilt seit 1.1.96 die sogenannte \"Kostendeckende Einspeisevergütung für Solarstrom\", kurz \"KV\" genannt. Doch viele Menschen - ob potentielle Solaranwender oder \"normale\" Stromverbraucher - wissen immer noch nicht genau, wie das geht mit der \"KV\". Betreiber von Solarstrom - (PV-) Anlagen speisen allen erzeugten Sonnenstrom ins öffentliche Netz ein. Die EWAG als Nürnberger Energieversorgungsunternehmen(EVU) kaufen diesen Strom zu einem Preis, der so hoch ist, daß mit diesem Geld eine Solaranlage finanziert und betrieben werden kann: Der Betreiber erleidet durch die Solaranlage also keinen Verlust. Einmal pro Jahr wird der Preis für eine in diesem Jahr errichtete preiswerte PV - Anlage ermittelt und damit die maximale Höhe der KV bestimmt: Derzeit sind dies in Nürnberg 2 DM je erzeugter kWh Solarstrom. Kostet die tatsächliche Anlage weniger als das Mustersystem, verringert sich der KV-Preis. Der PV - Betreiber schließt mit der EWAG einen Vertrag und bekommt diesen festgelegten Preis dann 20 Jahre lang für jede erzeugte kWh vergütet. Damit kann er rechnen. Das Prinzip der Kostendeckenden Vergütung ist in der Energiewirtschaft überhaupt nichts Neues. Schon bisher bezahlen wir einen Mischpreis für unseren Strom: Er wird beispielsweise in Kohlekraftwerken wie Frauenaurach - \"Grundlast\" genannt - relativ billig erzeugt. Sogenannter \"Spitzenlaststrom\" aus dem Pumpspeicher - Kraftwerk Happurg oder dem Gebersdorfer \"Franken 1\" dagegen ist relativ teuer. Zu diesem \"konventionellen\" Strom kommt nun noch Sonnen- oder Windstrom hinzu - der Mischpreis verändert sich dabei nur sehr gering. In Nürnberg gilt derzeit ein Zuschlag von 0,0005 DM/kWh. Damit wird ein normaler 4-Personen-Haushalt mit ca. 2 DM pro Jahr belastet. Und es können höchstens 6 DM pro Jahr werden, wenn die Höchst - Zahl installierter PV - Anlagen erreicht ist.
C) Resümee
Die Photovoltaik stellt wahrscheinlich den interessantesten Teil der alternativen Energien dar. Sie wird sich in den nächsten Jahren immer mehr etablieren, da die Energie unserer Sonne nahezu unerschöpflich ist.
Sie hat bereits in vielen Bereichen Einzug gehalten, z.B. die Parkscheinautomaten in der Innenstadt. Aber auch in wissenschaftlichen Bereichen ist sie nicht mehr wegzudenken. Die Weltraumforschung wäre hier zu nennen, nicht nur das die Photovoltaik maßgeblich an vielen Projekten beteiligt ist, nein sie verdankt auch größtenteils der Weltraumforschung ihr technisches Niveau. Anfang der 60er Jahre suchten amerikanische Wissenschaftler nach einer möglichen, unerschöpflichen Energiequelle für Satelliten und sie fanden sie in der Photovoltaik. Durch diese intensive Forschung wurde die Photovoltaik für den normalen Markt attraktive.
Sie ist aber leider momentan nicht nur die unwirtschaftlichste Energiequelle, sondern auch noch die teuerste. Der Preis für PV - Anlagen muß in den nächsten Jahrzehnten drastisch zurückgehen, so daß ein Fairer Vergleich zu herkömmlichen Energiearten vorgelegt werden kann.
Des weiteren ergeben sich aus der Photovoltaik noch andere Arten der Energiegewinnung. Wie der Solar - Wasserstoff welcher keine Energiequelle sondern ein Energieträger ist. Sinn des Solar - Wasserstoffes ist es die Energie der Sonne zu speichern. Bayern ist ein Zentrum der Solar - Wasserstoff -Forschung. Aber noch ist viel Forschungsarbeit notwendig.
Doch wenn sich erst einmal eine Person , zu einer alternativen Energiequelle entschieden hat, muß sie auch einen intelligenten Energieverbrauch erlernen. Voraus denkendes Handeln und Umgang mit der Energie sind Grundvorraussetzungen für einen intelligenten Energiekonsum. Haben wir das erst einmal erlernt, werden regenerative Energieformen für uns attraktiv werden.
D) Anmerkungsteil
[A 1]: Photovoltaik - der Begriff bedeutet Spannung (Voltaik) aus Licht (Photo). Darauf beruhend bezeichnet man die direkte Umwandlung von Licht in elektrischen Gleichstrom heute allgemein als Photovoltaik. Entdeckt wurde dieser grundlegende Effekt bereits 1839 vom französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel.
[A 2]: Halbleiter sind chem. Elemente und Verb., die einen hohen spezifischen Widerstand haben, der bei Zunahme der Temperatur abnimmt.
[A 3]: Wafer sind Halbleiterscheiben aus zwei Schichten mit unterschiedlichem elektrischem Verhalten: Eine Schicht kann negative Ladungsträger (Elektronen) aufnehmen und wird daher als n-Schicht bezeichnet. Die andere Schicht hat bei Bestrahlung einen Überschuß an positiven Ladungsträgern (\"Elektronenlöcher\"), gleichbedeutend mit einem Mangel an Elektronen; sie wird p-Schicht genannt.
[A 4]: Die Dotierung ist eine gezielte Verunreinigung des Reinst-Siliziums mit Fremdatomen. In einem sog. Diffusionsvorgang werden Fremdatome (z.B. Bor, Phosphor), die Elektronen abgeben können, unter die Oberfläche des Wafers gebracht.
[A 5]: Monokristalline Solarzelle werden aus Reinstsilizium hergestellte. Einkristalline Solarzelle werden sehr langsam aus der Silizium-Schmelze herausgezogen, man züchtet einen sog. Einkristall. Mit Solarzellen aus monokristallinem Silizium werden die höchsten Wirkungsgrade erzielt. Serienmäßig gefertigte Module mit Mono-Zellen gibt es mit Wirkungsgraden bis zu 17% zu kaufen.
[A 6]: Multi- oder Poly - Silizium - Solarzellen werden ähnlich wie monokristalline Solarzellen als Scheiben von einem Siliziumblock gewonnen. Dieser ist allerdings kein Einkristall sondern nur eine kontrolliert abgekühlte Siliziumschmelze mit vilen Kristalliten. Der erreichte Wirkungsgrad von kaufbaren Modulen mit solchen Zellen liegt bei ca. 15%.
Eigentlich ist die Bezeichnung \"poly\" im Zusammenhang mit Silizium-Kristallen falsch:
\"poly\" bedeutet \"viele gleiche\", doch Solarzellen bestehen aus verschieden großen Kristalliten.
\"multi\" bedeutet \"viele verschiedenartige\", was - wie oben erläutert - bei Solarzellen gegeben ist.
Dennoch schreiben die Hersteller meist \"polykristallin\", und selbst renommierte Wissenschaftler verwenden diesen Begriff.
[A 7]: Amorphe Solarzellen werden durch Aufdampfen mehrerer Halbleiterschichten auf ein sogenanntes \"Substrat\", meist Glas, hergestellt. Die Atome scheiden sich dort nicht in einer Kristallstruktur sondern ungeordnet (= amorph ) ab. Im Handel mit Wirkungsgrad: ca. 7%
[A 8]: Ein Solarmodul entsteht durch die Zusammenschaltung einzelner Solarzellen, inklusive \"Verpackung\" (Modulrahmen, Glasscheiben...)
[A 9]: Die Spitzenleistung Pmax ist die maximale Leistung einer Solarzelle bei Standardtestbedingungen. Diese lauten:
Einstrahlung: 1000 W/m² [Watt pro Quadratmeter],
Zellentemperatur: 25°C
Lichtspektrum: AM 1,5 [Air Mass; festgelegter Wert]
Modulleistungen werden in der Einheit Wattpeak (Wp) angegeben. Diese normierte Leistungsangabe erlaubt den Vergleich von Modulen und Zellen verschiedener Hersteller.
[A10]: Der Solargenerator ist die Gesamtheit der für eine PV-Anlage verwendeten Module: Ein SG kann somit aus einem oder mehreren Modulen bestehen.
[A11]:
[A13]: Wechselstrom / Gleichstrom
Solarzellen erzeugen Gleichstrom (DC = Direct Current) . Dieser Strom besitzt eine gleichbleibende Richtung, und evtl. veränderliche Stärke. Vom Wechselrichter wird er in den üblichen Wechselstrom (AC = Alternatin Current) umgewandelt, dessen Stärke, oder Richtung sich zeitlich und periodisch ändert. (\"sinusförmiger Wechselstrom).
[A12]: Die Wechselrichter (auch DC-AC-Konverter genannt) sind das Bindeglied zwischen Gleich- und Wechselstromtechnik. In PV-Insel-Anlagen ermöglichen Wechselrichter den Betrieb von konventionellen Wechselstrom-Verbrauchern.
[A14]: EVU: Energieversorgungsunternehmen
[A15]: Autarke Solaranlagen: Netzunabhängige Solaranlagen
[A16]: Akku (Akkumulator) : wiederaufladbares Sekundärelement (Stromspeicher)
[A17]: Geerntet: In der Photovoltaik spricht man nicht von Energiegewinnung sondern von Energieerntung.
[A18]: Aggregat: Meist ein Generator zur Energieerzeugung, auf Basis von Verbrennungsstoffen.
[A19]: Varistoren: Große Schutzschalter die es möglich machen bei hohem Gleichstrom einen Lichtbogen zuverhindern.
[A20]: direkte Strahlung / diffuse Strahlung
Direkte Strahlung (schattenwerfend) trifft ohne Streuung durch Bestandteile der Erdatmosphäre auf eine Fläche. Durch Streuung (Nebel, Dunst, Wolken) entsteht diffuse / indirekte Strahlung
[A21]: Das Stromeinspeisungsgesetz (StrEG, §2, Satz 2) spricht ausdrücklich von einer MINDESTVERGÜTUNG für regenerativ erzeuten Strom und läßt somit Spielraum für höhere Vergütungen.
Voraussetzung für die Umlage der Mehrkosten auf den allgemeinen Strompreis ist eine elektrizitätswirtschaftlich rationelle Betriebsführung der Solaranlage. (§12, Satz 2 BTO Elt). Vermeidbare Mehrkosten, die sich aus unsachgemäßem Betrieb ergeben, werden nicht berücksichtigt.
Die Bundestarifordnung Elektrizität erlaubt bei eingespeistem Strom aus erneuerbaren Energien und Kraft-Wärmekopplung die Umlage der Mehrkosten auf den Strompreis, auch wenn die Vergütungen über die (langfristig) vermiedenen Kosten hinausgehen (§11, letzter Satz). Voraussetzung ist der Abschluß eines Stromliefervertrages.
Zur rechtl. Zulässigkeit siehe.
[A22]: 1000-Dächer-Förderprogramm
70%. Förderung von Bund und Länder für mehr als 2500 netzgekoppelte PV-Anlagen in den Jahren 1991 bis 94.
|
