Photovoltaik
Schritt für Schritt zur eigenen PV-Anlage
Photovoltaik-Vortragsreihe des AK Klimaschutz, der Parents for Future und der Stadt Bad Krozingen
So groß war das Interesse an der Installation einer eigenen PV-Anlage, dass der Ratssaal unter Einhaltung der Abstandsregeln bis auf den letzten erlaubten Platz gefüllt war. Der Referent Claus Menig – ein PV Profi der 1. Stunde ist seit 22 Jahren dabei und hat Höhen und Tiefen des PV-Ausbaus in Deutschland durchgestanden, wie er selbst sagte. Denn nach den unerwarteten Anfangserfolgen der Photovoltaik haben die fossilen Energieversorger alle Lobby-Hebel in Bewegung gesetzt, um den Ausbau dieser Stromgewinnung durch die Sonne auszubremsen. Nun ist der Klimawandel deutlich sichtbar und deshalb musste die Bundesregierung die Bremsen lockern – leider etwas langsam. Der Referent nannte zuerst die Punkte, die es zu beachten gilt und die er Schritt für Schritt in seinem Vortrag abarbeiten wollte.
Grundsatzfragen:
Zuerst muss geklärt werden, ob das Dach geeignet ist (Tragfähigkeit und Ausrichtung) und wie viele Module auf dem Dach Platz haben, wo der Wechselrichter sinnvoll hin passt (denn PV-Panels erzeugen Gleichstrom, das Netz braucht Wechselstrom – die Umwandlung leistet der Wechselrichter), wie die Leitung zwischen beiden geführt werden kann. Natürlich auch, ob der Zählerschrank geeignet ist, also ob ein weiterer Zähler Platz hat. Bei sehr alten schwarzen Zählern kann eine neuer Zählerkasten notwendig werden, der dann natürlich auf die PV Rechnung darf, um möglichst alle Kosten absetzen zu können. Schon zur Klärung all dieser Fragen ist ein Fachmann von Nöten, der ein geeignetes PC-Programm (z.B. PV-Sol oder Get Solar) zur Konfektionierung der Module auf dem Dach hat und die Vorschriften kennt. Dabei geht es um die elektrische Verschaltung der Module (die sog. Strings) und die Sicherungsmaßnahmen wie z.B. dem Überspannungsableiter.
Batteriespeicher Ja oder Nein: Natürlich sollte auch im Gespräch geklärt werden, ob ein Batteriespeicher sinnvoll und wirtschaftlich ist. Mit solchen Speichern kann man schon bis zu 90 % Autarkie erreichen, allerdings sind sie noch teuer und man muss individuell berechnen, ob das wirtschaftlich ist. Die EEG-Einspeisevergütung beträgt für Anlagen bis 10 KWp z. Zeit 8,64 Ct und sinkt monatlich. Übersteigt die Gesamtgröße der Anlage 10 kWp, dann muss man auf den selbst verbrauchten Strom EEG-Umlage bezahlen, „ein Unding!“ Fast so, wie wenn Sie auf ihre im Garten selbst gezogenen Tomaten Mehrwertsteuer bezahlen müssen – die Stromversorger Lobby lässt grüßen. Aber Herr Mehring ließ durchblicken, dass auf Grund einer EU-Verordnung diese Hürde wohl fallen wird und zeigte einen trickreichen Weg auf, jetzt gleich eine größere Anlage zu bauen – z.B. 12 kWp und nur 9,9 kWp sofort ans Netz gehen zu lassen. Nach einem Jahr kann man die Anlage ganz legal erweitern - d.h. die 2 kWp nur anstecken und die Erweiterung mitteilen - ohne die EEG-Umlage auf selbstverbrauchten Strom zahlen zu müssen.
Anmeldung: Der Netzbetreiber (nicht zu verwechseln mit dem Stromanbieter) – in Bad Krozingen ist das bnNETZE - ist zur Vergütung des nach EEG eingespeisten Stroms gesetzlich verpflichtet. Natürlich muss die PV-Anlage angemeldet und genehmigt werden. Dabei und bei weiteren Nachweisen hilft der Installateur (er heißt auch Solateur). Wichtig dabei ist, dass PV-Anlagenbetreiber und Stromanschlusskunde dieselbe Person sind.
Förderung: Verschiedene Stromanbieter und die KfW fördern die Installation, z.B. die Badenova mit 1050 € für PV-Anlagen mit Speicher für Ihre Ökostromkunden, die EWS mit 6 Ct („Sonnencent“) je eingespeiste KWh. Land und Bund fördern private Ladestationen. Dabei gibt es bereits pfiffige Lösungen, die „Wallboxen“ regeln das Laden des E-Autos so, dass möglichst viel PV-Strom dazu verwendet wird.
Finanzamt: Der Betrieb einer PV-Anlage gilt als unternehmerische Tätigkeit und ist somit Umsatzsteuerpflichtig. Dies ist innerhalb eines Monats beim Finanzamt anzuzeigen. Die Anmeldung eines Gewerbes kann dabei sinnvoll sein, ist aber nicht verpflichtend. Herr Mehring zeigte auch für diesen Fall den Weg, zunächst über ein Gewerbe die Mehrwertsteuer erstattet zu bekommen und dann nach 5 Jahren zur Kleinunternehmerregelung überzugehen. Die Anlage kann über 20 Jahre linear abgeschrieben werden oder 20% über die ersten 5 Jahre.
Versicherung: Sinnvoll ist eine PV-Allgefahrenversicherung, es lohnt sich jedoch zu prüfen, ob die Anlage in der bestehenden Gebäudeversicherung günstiger mitversichert werden kann, denn wenn die Module mit dem Dach verschraubt sind, sind sie Teil des Gebäudes.
Ein sehr gelungener Abend – viele Fragen zeigten das große Interesse! Herr Menig wusste in allem Bescheid! Wir vom AK Klimaschutz und von P4F hoffen, dass viele Zuhörer nun auch „zuschlagen“, d.h. eine Anlage installieren. Bad Krozingen kann zum „Solarkurort“ aufsteigen. Das lohnt sich für alle und fürs Klima und die Betreiber sowieso. Herzlichen Dank an die Verwaltung für die aufwendige Organisation und freundliche Durchführung!
Für den Arbeitskreis Klimaschutz
Fritz Merkle
Die Themen Klima, Mobilität, Energieverbrauch, persönliche CO2 Bilanz sind allgegenwärtig.
Menschen fragen sich, was sie in Ihrem Lebensumfeld tun können, um einen Beitrag zur Verbesserung Ihrer Energie und CO2 Bilanz zu leisten.
Wer sich mit dem Gedanken trägt eine Photovoltaik Anlage (PV Anlage) zu installieren bzw. nachzurüsten, stellt sich relativ schnell Fragen, z. B. wie soll ich vorgehen und lohnt sich das ganze auch? Ohne Anspruch auf Vollständigkeit nachfolgend einige Schritte, wie man von der ersten Idee zur fertigen Anlage kommen kann.
Energiebedarf feststellen - notieren Sie den auf Ihren Stromrechnungen angegebenen Stromverbrauch kWh pro Jahr - am besten die Entwicklung über mehrere Jahre. Darüberhinaus ist es empfehlenswert, sich über eine Woche zu festen Zeiten - am besten morgens und abends -jeweils den Zählerstand zu notieren und so den täglichen Stromverbrauch am Tag und in der Nacht zu ermitteln. Sinnvollerweise notiert man sich auch die Ereignisse mit besonderem Stromverbrauch z. B. Betrieb der Waschmaschine, Trockner oder Hausarbeiten. Damit erhält man schon einen relativ guten Überblick über den durchschnittlichen Stromverbrauch des Haushalts.
Wie ist die geografische Ausrichtung der in Frage kommenden Dachfläche? Süd ist natürlich optimal aber auch Ost - West Richtungen sind geeignet. Hierzu gibt es im Internet hilfreiche Informationen, z. B. die Seite „Sonnenverlauf“ damit läßt sich relativ genau der Verlauf der Sonne und die theoretischen Sonnenstunden jahreszeitabhängig für das eigene Grundstück bzw. Dach simulieren.
Wie sieht das Dach aus und wie ist die mögliche Belegung mit PV Modulen - verfügbare Fläche(n), Fenster, Gauben, Beschattung, Dachneigung? Hier hilft der Blick auf’s Dach zu verschiedenen Tageszeiten die Sonneneinstrahlung und Beschattung zu erkennen, per Foto lässt sich die Situation gut dokumentieren.
Wie erfolgt die Installationen im Haus und die Verlegung der Kabel vom Dach bis zum Standort der PV Wechselrichter und Speicher und weiter zu den Hausanschlüssen? Wenn vorhandene Versorgungsschächte oder Leerrohre im Haus genutzt werden können erleichtert das die Installation, alternativ können Kabel entlang der Aussenwände und mit Wand- Durchbruch verlegt werden.
Zur Ergänzung der Meinungsbildung ist eine Internet-Recherche geeignet z. B. über verschiedene technische Lösungen für PV-Module und Speichertechnik, Hersteller und Lieferanten, Installationsbetriebe, Ertragssimulator oder Investitionskosten. Für diese Zwecke gibt es diverse Photovoltaik-Plattformen und Informationsportale - die teilweise kommerziell aufgestellt sind und bereits unverbindliche Angebote von Installationsbetrieben (auch überregional) besorgen. Diese sind für die Erstprüfung des Lieferumfangs und auch als Preisvergleich durchaus geeignet - sie ersetzen aber nicht die konkrete Begehung und das Planungsgespräch am Objekt mit dem Installationsbetrieb.
Grundsätzlich ist es für diese Überlegungen und Gespräche mit den Installationsbetrieben hilfreich, wenn Zeichnungen und Pläne des Hauses vorhanden sind, z. B. Lageplan, Dachkonstruktion, Neigung, Isolierung, Sparren-Abstand, Leerrohre, Versorgungsschacht, etc.
Wenn Sie diese wesentlichen Vorübergegangen abgeschlossen haben und immer noch an der Umsetzung des Projektes interessiert sind, empfiehlt es sich mit einem Fachbetrieb Kontakt aufzunehmen.
Die vorher zusammengestellten Informationen werden bei den weiteren Projektgesprächen benötigt und sind Basis für die konkrete Planung und Auslegung Ihrer Anlage.
Bei dem Vergleich von Angeboten und Lieferumfängen sind diverse Nebenkosten, Leistungen und Schnittstellen zu beachten:
• Welche Leistungen und Lieferumfänge sind ein-/ausgeschlossen.
• Wer organisiert Gerüstbau und Absturzsicherung und ist der Umfang im Angebot enthalten.
• Ist die Kabelverlegung vom Dach zum Hausanschluss im Angebot enthalten oder wird nach Aufwand abgerechnet.
• Ist die Einbindung in einer evtl. vorhandene Blitzschutzanlage enthalten.
• Wer koordiniert mit dem Netzversorger den Anschluss der PV Anlage ans Netz und den Tausch des Stromzählers. Dieser letzte Punkt ist sehr wichtig, denn ohne Netzanbindung wird die PV Anlage nicht in Betrieb gesetzt.
• Werden alle Arbeiten aus einer Hand erledigt und übernimmt der Installationsbetrieb die Verantwortung für die Koordination aller Schnittstellen.
Vor allem ist zu beachten, dass Angebote und Preise letztlich auch von den gewählten Komponenten und Leistungen (kWh) abhängig sind, z. B. Ausführung der PV Module polykristallin oder monokristallin, Ursprungsland Fernost oder EU/Deutschland, Dach-Montagesystem, Speicherart und Ausführung mit/ohne Internetverbindung, Fernüberwachung und Auswertungssoftware.
Budgetpreise oder Kostenangaben pro kWh-Peak installierte Solarmodul-Leistung lassen sich im Internet recherchieren, entsprechendes gilt für die Preise für Speicher je kWh Kapazität.
Die Amortisationszeit einer solchen Anlage kann man sich mit seinem Eigenverbrauch, den potentiellen Einsparungen gegenüber 100% Fremdbezug, den aktuellen Strompreisen evtl. ergänzt um erwartet Strompreis-Steigerungen in den nächsten Jahren relativ einfach selber ermitteln. Ein professioneller Installationsbetrieb wird allerdings in seinem Angebot auch eine Wirtschaftlichkeitsberechnung mit Ihren Anlagen-Daten vorlegen. Je nach Anlage und Investitionshöhe kann man aktuell von einer Amortisationszeit von ca. 10 - 15 Jahren ausgehen.
Der spezifische Energieertrag kann in unserer Region im Jahresdurchschnitt ca. 900 -1.000 kWh je kW-Peak installierter Solarmodul-Leistung erreichen, wobei die Leistung im Sommer höher und im Winter erheblich geringer ist.
Es sei auch nicht verschwiegen, dass eine vollständig autarke Strom-Eigenversorgung vor allem in der Winterperiode kaum zu vertretbaren Kosten zu erreichen ist. Je nach Dimensionierung der PV Anlage im Vergleich zum gesamten Hausverbrauch läßt sich aber im Jahresdurchschnitt eine Autarkie (Netzbezug/Hausverbrauch) von über 50% erreichen, bei geeignetem Nutzerprofil mit Stromverbrauch im Tagesverlauf auch 70%.
Im Zeitalter der zunehmenden digitalen Vermessung und Überwachung privater und öffentlicher Leistungsdaten kann es durchaus interessant sein, die eigene Energiebilanz im Rahmen der Nutzung einer PV Anlage genauer kennenzulernen. Dabei können auch neue Ideen entstehen das persönliche Energieverbrauchs-Verhalten zu optimieren - die Anlagen bieten häufig diese Auswertungs-Funktionen.
Arbeitskreis Klimaschutz Bad Krozingen Dr. Wolfgang Zülch
Solarstrom zu Hause nutzen
Die elektrische Leistung (Nennleistung) einer PV-Anlage wird in Kilowattpeak [kWp] angegeben. Sie gibt die maximale Leistung unter Standard-Test-Bedingungen an und ermöglicht einen Vergleich der Module.
Für die Installation von rund einem Kilowattpeak (1 kWp) Anlagenleistung werden bei Einsatz kristalliner Module etwa sieben bis acht Quadratmeter Fläche benötigt. Der Stromertrag der Anlage schwankt mit der Sonneneinstrahlung und damit mit den
Jahreszeiten. Weiterhin sind es anlagenspezische Faktoren wie die Wirkungsgrade von Modulen und Wechselrichtern, die Anpassung der Wechselrichterleistung und Leitungsverluste, die sich stark auf den möglichen Ertrag auswirken können. Schließlich ist er abhängig von Umwelteinflüssen wie Verschattung, reflektierendem Licht und dem Verschmutzungsgrad der Module. Solche Anlagenverluste können insgesamt bis zu 30 Prozent betragen. Bei uns in Südbaden liegt der jährliche Ertrag bei etwa 900 bis 1100 kWp installierter Leistung.
Um den jährlichen Stromverbrauch eines Drei-Personen-Haushaltes von ca. 3.500 kWh solar zu erzeugen, wäre eine installierte PV-Leistung von etwa 4 kWp erforderlich. Der Strom wird allerdings nur selten genau dann im Tagesverlauf erzeugt, wenn er gebraucht wird. Auch jahreszeitlich kommt es zu großen Schwankungen in der Stromerzeugung infolge der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung. Der typische Eigenverbrauchsanteil am erzeugten Solarstrom übersteigt ohne Speichermöglichkeit selten
30 Prozent. Jedoch mit einem Energiemanagement (gesteuerte Nutzung der Elektrogeräte zu Sonnenzeiten zum Beispiel) und/oder mit einem Batteriespeicher lässt sich dieser Anteil deutlich erhöhen. Seit die Einspeisevergütung nach dem EEG deutlich unter das Niveau der Haushaltsstrompreise gefallen ist, gilt als wirtschaftlichste Lösung nicht mehr die maximale Anlagengröße. Entscheidend
ist eher das Verhältnis von Haushaltsstromverbrauch und Anlagengröße. Der Preis für 1 kWp installierte Leistung sinkt natürlich mit steigender Anlagengröße. Für Photovoltaikanlagen bis 10 Kilowatt Leistung liegen die Preise (ohne Mehrwertsteuer) derzeit bei etwa 1.300 bis 1.600 Euro pro kWp. Tendenz sinkend. Wir empfehlen unbedingt mehrere Angebote einzuholen.
Komponenten einer Photovoltaikanlage
Die wesentlichen Komponenten einer Photovoltaikanlage sind Solargenerator (Module) und Wechselrichter. Der Solargenerator besteht aus elektrisch verschalteten PV-Modulen, die wiederum jeweils aus mehreren miteinander verbundenen Solarzellen aufgebaut sind. In der Solarzelle findet die Umwandlung des Sonnenlichts in Solarstrom statt. Auf dem Markt vorhandene Modultypen unterscheiden sich vor allem in den eingesetzten Halbleitermaterialien der Solarzellen oder spezieller Technologien. Am weitesten verbreitet ist die kristalline Siliziumsolarzelle. Es gibt auch andere Halbleitermaterialen. Die Modulwirkungsgrade werden in Standard-Tests ermittelt. Die Leistungstoleranz und der Leistungskoeffizient beschreiben weitere Eigenschaften von Modulen. Toleranzbereiche der Hersteller sollten einen möglichst engen Bereich ausweisen. Im Durchschnitt liegt die Leistungstoleranz derzeit bei weniger als +/-3 Prozent. Die elektrische Leistung eines Solarmoduls nimmt mit steigender Temperatur ab. Daher soll die Konstruktion der Module auf dem Dach gut hinterlüftet sein. Der Leistungskoeffizient gibt an, um wieviel Prozent die Modulleistung sinkt, wenn sich die Modultemperatur um ein Grad (Kelvin) erhöht. Typischerweise liegt er bei höchstens -0,5 Prozent pro Grad Kelvin. Gute Werte liegen bei -0,4 Prozent und darunter. Standardmodule gibt es mit und ohne Rahmen zur Aufdachmontage oder Dachintegration. Bei gerahmten Modulen kann es bei flacher Neigung zu Ertragseinbußen und Modulschäden kommen, da sich dann Wasser und Schmutz in der Rahmenkante sammeln kann. Bei flachen Dachneigungen sind deshalb rahmenlose Module vorteilhaft; von diesen kann das Regenwasser besser ablaufen. Auch die Stabilität der Module selbst variiert: Eine vier statt drei Millimeter starke Glasabdeckung hat sich auf lange Sicht vor allem bei größeren Modulen bewährt.
Die Entscheidung für einen bestimmten Modultyp hängt in erster Linie von Preis und Wirkungsgrad ab. Die kristallinen Siliziumzellen beherrschen den Markt (80 - 90 Prozent).
Der Wechselrichter wandelt den vom Solargenerator erzeugten Gleichstrom (DC: Direct Current) in gewöhnlichen Wechselstrom (AC: Alternating Current) um, der im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann. Die Leistung von Solargenerator und Wechselrichter müssen aufeinander abgestimmt sein, damit die Anlage optimal arbeitet. Die Leistung, die der Wechselrichter langfristig aufnehmen kann (= Nennleistung DC), sollte bei einer Anlage mit optimaler Ausrichtung nicht unter der Leistung des Solargenerators liegen. Andernfalls gehen bei hoher Einstrahlung Stromerträge verloren. Die Nennleistung AC gibt an, wie viel Wechselstrom permanent in das Netz eingespeist werden kann. Bei der Umwandlung in Wechselstrom gibt es natürlich Verluste. Deshalb ist die DC-Leistung am Eingang eines Wechselrichters größer als der AC-Wert am Ausgang. Photovoltaikanlagen arbeiten meist im Teillastbereich, weshalb Wechselrichter bereits ab einer Auslastung von zehn Prozent der Nennleistung des Solargenerators hohe Wirkungsgrade von über 90 % erreichen sollten. Zum Vergleich sollte aber nicht der maximale Wirkungsgrad herangezogen werden, sondern der Europäische Wirkungsgrad, der die unterschiedliche Sonneneinstrahlung im Jahresverlauf und die damit verbundenen Schwankungen berücksichtigt und einen durchschnittlichen Wirkungsgrad bei mitteleuropäischen Einstrahlungsverhältnissen wiedergibt. Sehr gute Wechselrichter können mittlere Wirkungsgrade von über 96 % erreichen. Sie liegen nur etwa ein Prozent unter dem maximalen Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters hängt von der Temperatur und damit vom Standort ab. Räume, die sich im Sommer stark erhitzen sind wenig geeignet. Gut geeignet sind kühle Räume mit geringer Luftfeuchte.
Eigenverbrauch und Einspeisung
Mit Hilfe von intelligenten Batteriespeichern kann man den Eigenverbrauch im Haus erhöhen, indem man den gespeicherten Strom in den Morgen- und Abendstunden nutzt, wenn die PV-Anlage nur noch wenig oder keinen Ertrag liefert. Dies kann auch zu einer Entlastung der Netze beitragen und dabei helfen, die Leistungsspitzen der PV-Anlagen am Mittag abzufangen. Weiterhin gibt es Speichersysteme, die auch eine Versorgung bei Stromausfall für eine gewisse Zeit sicherstellen können. Die Speichertechnologien und der Markt für solche Batteriespeichersysteme haben sich in den letzten Jahren stark entwickelt. Die Auswahl und Installation eines Speichersystems erfordert eine sorgfältige Vorbereitung und Planung. Ein hoher Eigenverbrauch mit wirtschaftlichem Ergebnis wird grundsätzlich nur möglich sein, wenn die Stromspeicherkapazität und die Be- und Entladeleistung der Batterien gut auf die Leistung der PV-Anlage sowie den Haushaltsstrombedarf abgestimmt ist. Die Wirtschaftlichkeit ist in jedem Einzelfall zu prüfen. Da die Batteriepreise sinken, sind wirtschaftliche Lösungen wieder möglich und zukunftsfähig. Speichersysteme erhöhen den Autarkiegrad auf 55 -75 %.
Das aktuelle Angebot für Privathaushalte (PV-Anlagenleistung bis 30 Kilowatt) konzentriert sich auf Speichersysteme mit Blei-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Bei Speichersystemen auf Lithiumbasis liegen die Kosten aktuell zwischen 1.000 und 1.700 Euro pro nutzbarer Kilowattstunde Speicherkapazität (netto). Tendenz fallend.
www.machsblau.de und
http://www.freiburg.de/pb/,Lde/1071692.html
www.bundesnetzagentur.de Leitfaden zum EEG-Einspeisemanagement.
