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FAQ

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Wie funktioniert eine Solarzelle?

Das Kernstück einer Photovoltaikanlage ist die Solarzelle. In ihr wird die Strahlungsenergie des Sonnenlichtes in elektrische Energie umgewandelt. Solarzellen bestehen in der Regel  aus einem anorganischen Halbleitermaterial, meist Silizium. Es gibt auch Zellen aus anderen Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid, Cadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Diselenid oder Kupfer-Indium-Selen und sogar Zellen aus organischen Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Am gängigsten sind aber Silizium-Solarzellen.

Positive und negative Ladungsträger werden durch die Solarstrahlungsenergie getrennt.  So entsteht zwischen der Ober- und der Unterseite der Zelle ein elektrisches Feld. Verbindet man nun die beiden Seiten der Solarzelle miteinander, so fließt elektrischer Strom und die Zelle gibt Leistung ab. Der Vorgang ist lautlos und emissionsfrei.

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Wie ist ein Solarmodul aufgebaut?

Die Solarzellen sind äußerst empfindlich, da sie weit weniger als einen Millimeter dünn sind. Entsprechend werden die Zellen zu ihrem Schutz in ein Solarmodul integriert. Das Solarmodul besteht aus einer gehärteten Glasscheibe, hinter der die Zellen aufgereiht werden. Auf der Rückseite schützt die Zellen eine Kunststoffschicht oder eine weitere Glasscheibe. Die elektrischen Anschlüsse der Zellen werden aus dem Modul heraus zu einer Anschlussdose geführt.

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Auf welcher gesetzlichen Grundlage werden PV-Anlagen gefördert?

Um erneuerbare Energien nach und nach wettbewerbsfähig zu machen, hat der Deutsche Bundestag im Februar 2000 das „Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien”  (EEG) verabschiedet.
Aufgrund dieses Gesetzes erhalten Betreiber, die Strom aus regenerativen Energien in das öffentliche Netz einspeisen, vom jeweiligen Stromversorger eine Vergütung auf die eingespeiste Strommenge. Bei Photovoltaikanlagen beträgt der Zeitraum gegenwärtig (Stand Juni 2010) 20 Jahre zuzüglich des Jahres der Inbetriebnahme der Anlage. Wer jetzt in eine Photovoltaikanlage investiert, erhält  über zwei Jahrzehnte diesen festgelegten Einspeisetarif — die Anlage finanziert sich bei der derzeit geltenden Einspeisevergütung und typischen Finanzierungskonditionen somit über die Laufzeit der Einspeisevergütung durch den Stromertrag praktisch von selbst.
    
Die Einspeisevergütung für neu installierte Anlagen sinkt  jährlich um einen bestimmten Prozentsatz. Durch diese Degression soll eine „Überförderung“ vermieden und Anreize  zu Rationalisierungen und Kostensenkungen gegeben werden.

Für Solarstromanlagen, die vom 1. Juli 2010  bis zum 31. Dezember 2010 in Betrieb gehen, gelten folgende Vergütungssätze:

Solarstromanlagen </= 30 kWp:

32,88 Cent/kWh

Solarstromanlagen 30 kWp - 100 kWp:

31,27 Cent/kWh

Solarstromanlagen 100 kWp - 1000 kWp:

29,59 Cent/kWh

Solarstromanlagen > 1000 kWp:

26,14  Cent/kWh

Freiflächenanlagen

24,17 Cent/kWh

 

Die Vergütung erfolgt anteilig. So erhalten Betreiber einer 50-kW-Anlage 32,88Cent/kWh für die ersten 30 kW und 31,27 Cent/kWh für die restlichen 20 kW. Wird der Strom vom Betreiber selbst genutzt, dann werden Anlagen mit einer Spitzenleistung von unter 30 kW mit einen Bonus von 25,01 Cent/kWh gefördert.

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Woraus besteht eine Photovoltaikanlage?

In einer Photovoltaikanlage wird eine beliebige Anzahl von Solarmodulen miteinander verschaltetet. Ein Rahmen gibt dem Modul Stabilität  und schützt die Solarzellen vor Witterungseinflüssen und Erschütterungen. Zur elektrischen Absicherung der Anlage sind Sicherheitskomponenten installiert.

Die Anlagen erzeugen Gleichstrom, der durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Der Strom wird von einem Zähler registriert und entweder in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder zur Eigenversorgung genutzt.

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Welche Funktion hat der Wechselrichter?

Solarmodule können nur Gleichstrom erzeugen. Gleichstrom  muss in Wechselstrom umgewandelt werden, damit die Solaranlage in das Energienetz einspeisen kann.

Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Dabei maximiert der Wechselrichter auch die Energieeffizienz der Anlage. Es gibt einen Betriebspunkt, an dem die Solarmodule die meiste Energie abgeben. Dieser Maximum-Power-Point (MPP) ist abhängig von der Strahlungsintensität und der Temperatur des Solarmoduls. Der Wechselrichter sucht während des Betriebs der Solaranlage laufend den MPP und passt entsprechend die Spannung der Solarmodule so an, dass die maximale Leistung erreicht und Netz eingespeist wird.

Der Wechselrichter stellt durch die zusätzliche Überwachung des Netzanschlusses auch einen fehlerfreien Parallelbetrieb mit dem öffentlichen Stromnetz sicher.

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Welche unterschiedlichen Zelltypen gibt es?

Je nach Kristallart unterscheidet man drei Zelltypen: monokristallin, polykristallin und amorph.

Zur Herstellung von monokristallinen Siliziumzellen benötigt man hochreines Halbleitermaterial. Aus einer Siliziumschmelze werden einkristalline Stäbe gezogen und anschließend in dünne Scheiben gesägt. Dieses Herstellungsverfahren garantiert relativ hohe Wirkungsgrade.
Kostengünstiger ist die Herstellung von polykristallinen Zellen. Dabei wird flüssiges Silizium in Blöcke gegossen, die anschließend in Scheiben gesägt werden. Bei der Erstarrung des Materials bilden sich unterschiedlich große Kristallstrukturen aus, an deren Grenzen Defekte auftreten. Diese Kristalldefekte haben einen geringeren Wirkungsgrad der Solarzelle zur Folge.

Wird auf Glas oder anderes Substratmaterial eine Siliziumschicht abgeschieden, spricht man von amorphen- oder Dünnschichtzellen. Die Schichtdicken betragen weniger als 1 µm (Dicke eines menschlichen Haares: 50-100 µm), so dass die Produktionskosten allein wegen der geringeren Materialkosten niedriger sind. Die Wirkungsgrade amorpher Zellen liegen allerdings noch weit unter denen der anderen beiden Zelltypen. Anwendung finden sie vor allem im Kleinleistungsbereich (Uhren, Taschenrechner) oder als Fassadenelemente.

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Welche Lebensdauer hat eine PV-Anlage

Die Anlagen sind 30 bis 40 Jahre leistungsfähig. Sie sind wartungs- und störungsarm. Die Modulhersteller geben Garantien von bis zu 25 Jahren auf maximal 20% Leistungsverlust der Module.

Die Dachbefestigungen sind in der Regel aus Aluminium oder Edelstahl und haben eine entsprechend hohe Lebensdauer – ebenso wie die eingesetzten Spezialkabel aus UV-beständigen Materialien.

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Wie ist die Energiebilanz von Solarzellen?

Die Energiebilanz von Solarmodulen ist eindeutig positiv. Der Herstellungsaufwand ist allerdings nicht unerheblich. In Deutschland benötigen Photovoltaikanlagen ca. 2 bis 5 Jahre, bis sie die Menge an Energie erzeugt haben, die für ihre Herstellung verbraucht worden ist.

PV-Anlagen auf der Basis von amorphem Silizium haben laut einer Studie der TU Berlin eine energetische Amortisationszeit von 17 bis 41 Monaten. Durch die Rationalisierung und Massenfertigung von Solarzellen sinkt die Amortisationszeit kontinuierlich.

Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, können sich nicht energetisch amortisieren, da ständig weitere Brennstoffe verbraucht werden. Sonnenenergie hingegen ist unerschöpflich und steht frei zur Verfügung.

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Wie hoch ist der Leistung von Solarzellen bei bewölktem Himmel?

PV-Module nutzen nicht nur das direkte Sonnenlicht aus wolkenlosem Himmel, sondern auch die diffuse Strahlung aus den Wolken. Je heller es ist, desto mehr Leistung erzeugen die Module. Die diffusen Anteile des Lichts machen in Deutschland im Schnitt etwa 50 % aus.

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Spart eine PV-Anlage Steuern?

Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage hängt auch von steuerlichen Gegebenheiten ab.

Wer eine Photovoltaikanlage betreibt – im Sinne des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) – gilt steuerrechtlich als Unternehmer. Dies kann durch den "Verzicht auf die Umsatzsteuerbefreiung" mit einer einfachen Mitteilung an das Finanzamt geltend gemacht werden. Der Verzicht bindet ihn für fünf Jahre. Als gewerblicher Anlagenbetreiber muss er für jedes Jahr eine Umsatzsteuererklärung beim Finanzamt abgeben und die durch den Stromverkauf erhaltene Umsatzsteuer abführen. Die Mehrwertsteuer des Kaufpreises der Anlage kann er sich erstatten lassen. Der Energieversorger muss über den gewerblichen Betrieb der Anlage informiert werden und weist dann die Mehrwertsteuer in den Abrechnungen aus.

Verzichtet er nach fünf Jahren auf die Umsatzsteuerbefreiung, muss er seinen Energieversorger über diesen Schritt informieren, so dass dieser die Mehrwertsteuer nicht mehr ausweist. Der Vorteil ist: Der Anlagenbetreiber erhält die im EEG festgelegte Vergütung zuzüglich Mehrwertsteuer. Er zahlt aber nur den Netto-Kaufpreis der Anlage.

Bei gewerblichem Betrieb hat der Betreiber einer Solarstromanlage zudem die Möglichkeit, die Anlage steuerlich abzuschreiben.

Ihr Steuerberater oder das zuständige Finanzamt informiert Sie über die Einzelheiten.

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Welche Voraussetzungen muss das Dach erfüllen?

Das Dach sollte möglichst zur Sonne in Richtung Süden ausgerichtet sein. Die optimale Dachneigung beträgt  20 bis  45 Grad. Bei Dächern dieser Neigung braucht man  ca. 10 m2 Fläche zur Installation von 1 kWp Leistung. Falls die Anlage aufgeständert werden muss (auf Flachdächern oder auch Freiflächen), ist etwa die doppelte Fläche erforderlich.

Solarstromanlagen bringen dann den höchsten Ertrag, wenn sie auf verschattungsfreien Dachflächen installiert werden. Wenn das Dach sich zur Installation nicht eignet oder als Ergänzung zu einer Dachanlage, können die Module auch senkrecht an Gebäudeaußenwänden montiert werden.

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Wie lassen sich die Module reinigen?

Wenn die Solarstromanlage mehr als 20° aus der Horizontalen geneigt ist, reinigt der Regen die Module von selbst. Falls sich Blätter oder andere Verunreinigungen auf den Modulen sammeln, sollten diese sofort entfernt werden. Falls einzelne Zellen eines Moduls verschattet werden, kann dies zu erheblichen Ertragsverlusten der gesamten Anlage führen.

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Sind PV-Anlagen wartungsintensiv?

PV-Solarstromanlagen benötigen nur wenig Wartung, da sie ohne rotierende Teile, Lager oder sonstige wartungsintensive Bauteile auskommen. Es empfiehlt sich aber dennoch, durch regelmäßige Kontrolle des Einspeisezählers oder Bilanzierung mit Computer/Datenlogger die Ertragswerte zu prüfen, um eventuelle Ausfälle der Anlage schnell zu erkennen.

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Kann Hagelschlag die Module beschädigen?

PV-Solarstrommodule sind gut gegen Hagelschlag geschützt. Die Module werden nach IEC-Norm getestet und z.B. mit Eiskugeln beschossen. Dieser Test ist wesentlich härter als es natürliche Wetterbedingungen sind. Die Wahrscheinlichkeit, dass Module durch Hagelschlag zerstört werden, ist sehr gering.

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Sind Solaranlagen die Energieerzeuger der Zukunft?

Die Sonne als unerschöpfliche Energiequelle wird in Zukunft einen immer größeren Beitrag zur Energieversorgung der Menschheit leisten. Sonnenenergie hat wirtschaftlich und technisch gesehen das höchste Potential: umweltfreundlich, universal einsetzbar und zukunftsgerecht.