Photovoltaikanlage und Solarzellen

1. Welche Vorteile bietet Photovoltaik?

Photovoltaik ist eine moderne und umweltfreundliche Art der Stromerzeugung mit mehreren Vorzügen. Indem die Kraft der Sonne genutzt wird, wird die Umwelt geschont. Eine Photovoltaikanlage produziert weder Schadstoffemissionen noch Lärm. Sie macht ihren Besitzer unabhängig vom öffentlichen Stromnetz und damit von den Schwankungen des Strompreises. Die Nachteile dieser Technologie sind der vergleichsweise geringe Wirkungsgrad und die hohen Anschaffungskosten (allerdings werden diese durch Förderungen gemildert).

2. Anwendungsbereiche für Photovoltaikanlagen 

Photovoltaiksysteme sind in fast Situation anwendbar. Häufig werden sie auf abgelegenen Gebäuden angewandt, die nur schlecht durch das öffentliche Stromnetz versorgt werden können (z. B. an Einzelhöfen, entlegenen Siedlungen, Berghütten usw.). Photovoltaikanlagen werden auch auf Gebäuden eingesetzt, die sich zwar nahe am zentralen Stromnetz befinden, deren Eigentümer sich jedoch eine saubere und nachhaltige Stromquelle wünschen. Obwohl das Gebäude Strom aus der Photovoltaikanlage erhält, bleibt es in der Regel auch an das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen. Auf diese Weise erhält man in den sonnenarmen Monaten Strom aus dem öffentlichen Stromnetz, während man in den sonnenreichen Monaten den Stromüberschuss aus der eigenen Photovoltaikanlage in das Zentralnetz einspeisen, also verkaufen kann.

3. Wie funktioniert eine Solarzelle?

Eine Solarzelle wandelt Sonnenphotonen in elektrischen Strom um und bildet damit die Grundlage des Photovoltaiksystems. Einfallende Photonen dringen ins Innere der Zelle ein und erzeugen Elektron-Loch-Paare. Die Elektronen in der Zelle beginnen sich zu bewegen und erzeugen dadurch elektrischen Strom. Meist werden Photovoltaikzellen aus Silizium hergestellt. Solarzellen werden zu Photovoltaik Modulen (PV Modulen) oder Solarmodulen zusammengefügt. Zum Photovoltaiksystem gehört auch ein Regler, der die PV Module mit den Verbrauchern verbindet. Auch ein Akkumulator ist unverzichtbar.

Um grössere Übersichtlichkeit des Systems zu erreichen, können weitere Systemglieder an den Regler und den Akkumulator gekoppelt werden. Diese zeigen den Stromfluss zwischen den einzelnen Elementen an. Bei vollkommen autonomen, nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossenen Gebäuden muss auch ein zusätzliches Aggregat eingebaut werden. Dieses wird benötigt, weil vor allem bei schlechtem Wetter die Solarzellen nicht genügend Strom produzieren können.

4. Der Wirkungsgrad von Photovoltaik

Den höchsten Wirkungsgrad erreichen momentan monokristalline Siliziumzellen, deren Wirkungsgrad zwischen 15 und 17,5 % beträgt. Es gibt auch polykristalline Zellen mit Wirkungsgraden zwischen 13 und 15 %.

5. Photovoltaik – Berechnung für Solarzellen

Die erforderliche Modulgrösse wird im Hinblick auf den vorgesehenen Verbrauch bestimmt. Der Verbrauch sämtlicher Geräte (Verbraucher) im Gebäude wird zusammengezählt und mit der Stundenzahl des Tagesverbrauchs multipliziert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass einige Verbraucher auch abends, nach Sonnenuntergang eingeschaltet sein werden, weshalb ein Teil der elektrischen Energie gespeichert werden muss.

6. Wie verläuft die Montage einer Photovoltaikanlage?

Der Standort für die Aufstellung der PV Module oder Solarmodule ist ausserordentlich wichtig. Sie müssen so positioniert werden, dass sie möglichst viel Sonnenenergie einfangen können:

• 1) die PV Module müssen möglichst gen Süden ausgerichtet werden,
• 2) die PV Module müssen mit einer Neigung von 10 bis 40° aufgestellt werden, im Sommer ist die optimale Neigung 30°, im Winter hingegen 70°,
• 3) die Besonnung des Standortes muss möglichst lang sein, zwischen 7 und 18 Stunden im Sommer,
• 4) PV Module werden in der Regel auf Dächern oder Überdachungen aufgestellt.

Zur Verfügung stehen auch bewegliche PV Module, die so aufgebaut werden, dass ihre Bewegung der Sonne folgt. Derartige Systeme sind zwar teuer, garantieren aber grösstmögliche Effizienz der PV Module. Die Montage einer Photovoltaikanlage ist recht einfach. Die Solarmodule werden auf eine zu diesem Zweck errichtete Unterkonstruktion geschraubt und mit einem Transformator verbunden.

6. Förderungen für Photovoltaikanlagen

Für den Bau von Photovoltaikanlagen stehen in der Schweiz grosszügige Förderungen zur Verfügung. Betreiber von Photovoltaikanlagen werden durch den Bund gefördert: Das kostenorientierte Einspeisevergütungssystem (EVS) wird durch einen Netzzuschlag finanziert, der von allen Kunden pro verbrauchte Kilowattstunde bezahlt wird. Auf diese Weise wird allen Produzenten von erneuerbarem Strom ein fairer Preis garantiert. Darüber hinaus wird auch der Bau von Photovoltaikanlagen durch eine Einmalvergütung gefördert.

Die Einmalvergütung (EIV) ist das wichtigste Photovoltaikförderprogramm des Bundes. Dabei handelt es sich um einen einmaligen Zuschuss zu den Investitionskosten (bis zu 30 %) für neue Photovoltaikanlagen und für Erweiterungen bestehender Anlagen. Das von der Pronovo AG, einem gesetzlich beauftragten Tochterunternehmen von Swissgrid, verwaltete Förderprogramm unterscheidet zwischen kleinen und grossen Solaranlagen. Als kleine Solaranlagen (KLEIV) gelten Anlagen mit einer Leistung von weniger als 100 kWp (Kilowatt-Peak), die für Einfamilienhäuser geeignet sind. Bedenken Sie, dass Anträge für eine KLEIV erst nach Inbetriebnahme der Anlage bei Pronovo eingereicht werden können und dass zwischen Anmeldung und Auszahlung mehrere Monate vergehen können. Als grosse Solaranlagen (GREIV) gelten Anlagen mit mehr als 100 kWp Leistung. Die Wartezeit für die Auszahlung kann bei grossen Anlagen bis zu 3 Jahre betragen.

Auch der Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV) für grössere Photovoltaikanlagen (etwa auf Bürogebäuden und Mehrfamilienhäusern) wird gefördert. Zusammenschliessen dürfen sich alle Mieter, Pächter oder Grundeigentümer (sogar der Zusammenschluss zwischen benachbarten Grundstücken ist erlaubt), die am Ort der Produktion Energie verbrauchen (Endverbraucher).

Für jede Kilowattstunde, die Sie nicht selber nutzen, sondern ins öffentliche Netz einspeisen, erhalten Sie auch noch eine Vergütung vom Elektrizitätswerk, die je nach Region 5 - 23 Rp./kWh beträgt.

Letztlich stellen auch einige Kantone und Gemeinden Fördermittel zur Verfügung. So werden beispielsweise in den Kantonen Schaffhausen und Thurgau Batteriespeicher durch einen einmaligen Zuschuss zu den Investitionskosten gefördert (die Förderhöhe hängt von der Speicherkapazität ab).

7. Photovoltaikanlage - Preis

Wie ist der Preis für Photovoltaikanlagen? Die Preise für Photovoltaikanlagen variieren stark je nach Anzahl der PV Module, Art der Solarzellen und der zusätzlichen Elemente, die im System eingebaut werden. In der Regel kostet das System 150 bis 350 CHF/m2, sodass Sie bei einer Photovoltaikanlage für ein Einfamilienhaus mit Kosten von 5.000 bis 10.000 CHF rechnen müssen.