Die Sonne liefert genügend Energie

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1 Die Sonne liefert genügend Energie Wie viel Energie kommt von der Sonne? In einer halben Stunde strahlt die Sonne so viel Energie auf die Erde, wie innerhalb eines Jahres verbraucht wird. In Italien strahlt die Sonne je nach Lage eine Menge von etwa kwh pro Jahr auf jeden Quadratmeter ein. In Südtirol sind es etwa kwh pro Jahr und m². (Quelle: Wie viel Energie lässt sich nutzen? Von der eingestrahlten Energie lassen sich je nach Standort, Ausrichtung und verwendeter Technik zwischen 80 und 160 kwh Strom pro m² Modulfläche erzeugen. Bei der Stromerzeugung mit Photovoltaik liegt der Wirkungskrad zwischen 6% (amorphes Silizium) und 18% (monokristalline Zellen). Vergleich: Kohlekraftwerke ohne Wärmekopplung ca. 30% Gas- und Dampf-Kombinationskraftwerk ca. 80% 1 Liter Öl enthält ca. 10 kwh, also 1m² entspricht ca. 100 Liter Öl

2 Sonneneinstrahlung Einfluss Neigung/Ausrichtung (Quelle:

3 Einstrahlung in Abhängigkeit der Neigung und Ausrichtung Prozentuelle Einstrahlung bei nicht optimaler Ausrichtung der PV-Module (Quelle: Thomas Stark)

4 Technik, Komponenten und Dimensionierung a PV-Module b Generatoranschlusskasten (GAK) c Kabel d Gleichstromhauptschalter e Wechselrichter f Produktionszähler g Bezugszähler h Schutzvorrichtung i Verbraucher i Netz Anlagenschema und notwendige Bauteile einer PV-Anlage (Quelle: erarbeitet aus -DGS)

5 PV Module Kristalline Module Monokristalline Zellen besitzen einen hohen Wirkungsgrad und einen verhältnismäßig niedrigen Flächenbedarf. Sie bestehen aus einem einzigen Kristall mit regelmäßiger Gitterstruktur und sind durch die einheitliche, meist dunkelblaue bis schwarze Farbgebung zu erkennen. Polykristalline Zellen stellen die am häufigsten verwendeten Zellentypen dar. Sie bestehen aus vielen unterschiedlichen Kristallen und haben im Allgemeinen einen niedrigeren Wirkungsgrad als monokristalline Zellen. Dieser Nachteil wird meist durch günstigere Herstellung- bzw. niedrigere Anschaffungskosten kompensiert. (Quelle:

6 PV Module Dünnschichtmodule Dabei werden Halbleitermaterialien verdampft und auf einem Trägermaterial sehr dünn aufgetragen. Je nach verwendetem Halbleitermaterial gibt es verschiedene Dünnschichtmodultypen; dazu zählen v.a.: Amorphes Silizium CIS-Technologie (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) Cadmiumtellurid-Technologie (CdTe) (Quelle:

7 Glas-Glas-Module Semitransparente Solarzellen (Quelle: Solarnova Sol 109 ISO) Dachprofil integrierte Solarzellen (Quelle: Sunways AG, A. Kaiser) (Quelle: Terra Piatta Solar)

8 (Quelle: Leitner Solar) (Quelle: PVEnergy)

9 PV Module Eigenschaften Modultyp Erforderliche PV- Fläche für 1kWp [m²] Modulwirkungsgrad [%] Monokristalline Module 5 7, Polykristalline Module Amorphe Siliziummodule CIS-Module Cadmiumtellurid-Module Erforderliche Fläche, Wirkungsgrad und jährlicher Ertrag in Südtirol verschiedener Modultypen (Quelle: Eurac und TIS eigene Erhebung)

10 PV Module Eigenschaften Mechanische Belastbarkeit Bis 850 m.ü.m. genügt es, wenn die PV-Module N/m² mechanisch belastbar sind; Ab 850 bis m.ü.m. müssen PV-Module bis N/m² mechanisch belastbar sein. Normen CEI EN für Kristalline Module CEI EN für Dünnschichtmodule

11 PV Generator Wirkungsgrad: 13 18% Pro kwp sind 8-10 m 2 PV-Paneele notwendig Lebensdauer PV-Module: > 30 Jahre

12 Solargenerator - Grundbegriffe Paneel String Solargenerator Solarzelle = elektrisches Bauelement, das kurzwellige Strahlungsenergie direkt in elektrische Energie wandelt Modul = besteht aus mehreren elektrisch miteinander verschalteten Solarzellen Paneel = besteht aus zusammengeschalteten PV-Modulen, auf derselben Tragstruktur Modul Einzelne Solarzellen String = besteht aus mehreren Paneelen/Modulen in Reihenschaltung Solargenerator = Gesamtheit der zusammengeschalteten Paneele/Module Aufbau und Verschaltung eines Solargenerators (Quelle: TIS erarbeitet aus

13 Verschattung Bypassdioden Der abgeschattete Zellbereich verhält sich wie ein Widerstand im einem Stromkreis. Bypassdioden schließen den beschatteten Bereich kurz und leiten den Strom um. Beispiel: Temporäre Verschattung Schnee (taut schnell ab) In schneereichen Gebieten lassen sich durch waagrechte Anordnung der Module die Verluste durch den Schnee reduzieren. Ein Schattenwurf auf die PV-Anlage wirkt sich stark auf den Ertrag aus. Deshalb ist eine genaue Verschattungsanalyse zu machen. (Quelle: DGS)

14 Verschattung (Quelle: Antennen, Blitzschutzanlagen, Freileitungen Kamine, Dachaufbauten, Dach- und Fassadenvorsprünge Bäume (auch deren Wachstum ist zu beachten) Schnee, Staub, Ruß und Laub Eine bekannte Faustregel zur Minimierung der Verluste bei aufgeständerten Anlagen lautet: Abstand D = 6 x Höhe H (Quelle:

15 Wechselrichter & Komponenten Wechselrichter GAK Kabel Modulwechselrichter Stringwechselrichter Zentralwechselrichter Schutzeinrichtungen Blitzschutz Zähler äußerer Blitzschutz

16 Wechselrichter Lebensdauer Wechselrichter: > 10 Jahre Produktgarantie des Herstellers: zwischen 2 und 5 Jahre Bis zu einer Leistung von 20kWp können trafolose Wechselrichter verwendet werden Die Belastung der einzelnen Fasen darf max. 6 kw abweichen Zulassung für Italien

17 Montagearten Nicht integrierte PV-Anlagen Anlagen, die direkt am Boden (Bodenanlagen) installiert sind. Anlagen, bei denen die PV-Module nicht parallel zur Montagefläche aufgestellt sind, d.h. bezogen auf die Dachfläche geneigt installiert sind. Nicht integrierte PV-Anlagen benötigen eine stabile und witterungsbeständige Tragstruktur. (Quelle: OETSunpower)

18 Montagearten Teilweise integrierte PV-Anlagen Anlagen, die auf einem traditionellen Schrägdach angebracht sind und der Schräge des Daches folgen. Der Solargenerator wird auf eine speziell erstellte metallische Unterkonstruktion montiert. Die Abdichtung gegen Regen und Schnee ist dabei weiterhin vom bestehenden Ziegeldach unter dem Solargenerator gewährleistet. Anlagen, die auf Flachdächern oder Terrassen von Gebäuden installiert sind und deren seitliche Abdeckung/Begrenzung (z.b. eine Mauerscheibe) niedriger als 50cm ist. Bei Begrenzungen höher als 50 cm (z.b. ein Handlauf auf einem begehbarem Dach) muss die Mittellinie der aufgeständerten Module niedriger als die Begrenzung sein. (Quelle: PVEnergy)

19 Montagearten Teilweise integrierte PV-Anlagen sind Anlagen, welche auf Flachdächern oder Terrassen von Gebäuden installiert sind. Als Flachdächer werden Dächer mit einer Neigung bis zu 5% (ca. 3 ) bezeichnet.

20 Montagearten Integrierte PV-Anlagen Anlagen, bei denen die PV-Module vollständig oder auch nur teilweise die Gebäudehülle bzw. die Dacheindeckung ersetzen. Vor allem bei Neubauten ist die Integration sinnvoll, weil dadurch ein Teil der Kosten für die konventionelle Dachkonstruktion eingespart werden kann. Dabei muss der Solargenerator aber auch den Witterungsschutz vollständig übernehmen. (Quelle: Leitner Solar)

21 Heubelüftung Bei einer Integration mit einer PV-Anlage wird die angestaute warme Luft unter den Modulen für die Trocknung genutzt. Dies hat noch den weiteren Vorteil, dass die Module selbst durch den Luftzug gekühlt werden und somit einen besseren elektrischen Wirkungsgrad aufweisen. Um eine optimale Nutzung der PV-Anlage und der Heubelüftung zu gewährleisten, ist dies jedoch bereits bei der Planung der Anlage in der Aufständerung und den jeweiligen Zugklappen für die Kühlung der Module und der Nutzung der gestauten warmen Luft für die Heubelüftung zu berücksichtigen. (Quelle: Leitner Solar)

22 Überdachung In einigen Situationen ist die zur Verfügung stehende Dachfläche für die Errichtung einer PV-Anlage nicht ausreichend, bzw. das Dach könnte bereits mit einer solarthermischen Anlage ausgestattet sein. Eine Möglichkeit für den Bau einer PV-Anlage ist daher die Errichtung eines Autoabstellplatzes. Durch die relativ einfache Struktur kann die PV-Anlage in verschiedenen Formen ausgeführt werden auch integrierte Systeme sind möglich. Diese Art von Anlagen findet sich besonders häufig an Autobahnraststätten bzw. Überdachungen bei Flughäfen und anderen öffentlichen Einrichtungen. Eine ebenso einfache Überdachung wurde bereits bei der Abdeckung von Siloflächen und von Mistlegen eingeführt. Grundsätzlich ist eine solche einfache Überdachung überall anzuwenden. (Quelle: Leitner Solar)

23 Übersicht conto energia Ursprung altes conto energia : DM Limitierung: 100 MW Aufbesserung: DM Limitierung: 500 MW Förderung von einzelnen Anlagen <= 1MW Dünnschichtzellen werden nicht gefördert neues conto energia : DM Limitierung: MW Förderung von einzelnen Anlagen > 1MW Dünnschichtzellen werden gefördert

24 Übersicht conto energia ZWISCHENSTAND (30. Oktober 2009) Anlagen welche in Betrieb sind ( altes und neues conto energia ), mit einer Gesamtleistung von 662,4 MW, davon Anlagen zwischen 1 und 3 KW, Anlagen zwischen 3 und 20 KW, Anlagen größer 20 KW.

25 Aufteilung auf Regionen: 84 MW in Apulien Aufteilung nach Art der Integration: (neues conto energia ) 76 MW in der Lombardei 56 MW in der Emilia Romagna 51 MW im Piemont 44 MW im Veneto 39,7 MW in Trentino-Südtirol

26 Fördertarife Die Fördertarife sind fix und für 20 Jahre garantiert. Die Bezahlung geschieht über den GSE (Gestore dei Servizi Elettrici). Das Geld kommt nicht aus Staatskassa, sondern aus dem Topf der Tarifkomponente A3 der Stromrechnungen sämtlicher Verbraucher. Zusätzlich zum Fördertarif kann die Energie nach einer der folgenden drei Varianten verwertet werden Energietausch Energieverkauf Eigenverbrauch mit Verkauf des Überschusses

27 Bau und Inbetriebnahme Ansuchen an die Gemeinde Meist sieht Gemeindebauordnung vor, dass PV-Anlagen in Form einer Dachintegration (der Dachneigung folgend) bis zu einer bestimmten Größe lediglich einer Baubeginn- Meldung unterliegen. Für Anlagen, welche aufgeständert sind oder nicht in die oben genannte Kategorie fallen, muss hingegen um eine Baukonzession angesucht werden. Dasselbe gilt für Anlagen in historischen Ortskernen oder für Bauten, welche unter besonderem Schutz stehen (z.b. Denkmalschutz, Landschaftsschutz, etc.).»da jede Gemeinde in der jeweiligen Gemeindebauordnung selbst festlegen kann, für welche Anlagen um eine Baukonzession angesucht werden muss, ist es sinnvoll, vor Entscheidung für den Bau einer PV-Anlage mit dem jeweiligen Gemeindebauamt in Kontakt zu treten.

28 Ansuchen und Meldungen 1 Baukonzession Ansuchen Netzbetreiber Endgültiges Projekt ok? nein 1. Von einem Techniker oder einem spezialisierten Fachunternehmen wird eine Machbarkeitsstudie erarbeitet, in deren Rahmen sämtliche notwendigen Daten sowie eine überschlägige Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage, samt Verschattungssimulation, erhoben werden. Baukonzession Baubeginnmeldung Anlagenbau Technische Abnahmen Meldung Bauende ja Ausführungsprojekt: Statik Elektroprojekt Sicherheitsplan Blitzschutz und Erdung Abnahmeprotokolle Konformitätserklärungen Sicherheitskoordination Bauleitung 2. Wenn die Rahmenbedingungen (jährlicher Ertrag, Kosten) passen, wird ein Vorprojekt der PV-Anlage in Auftrag gegeben, welches von einem befähigten Techniker unterschrieben werden muss. 3. Ein befähigter Techniker erstellt die Baubeginnmeldung (falls keine Baukonzession erforderlich) oder die Unterlagen für den Antrag um Erhalt der Baukonzession. 4. Beim lokalen Netzbetreiber muss ein Vorprojekt eingereicht und um Netzanschluss angesucht werden. 5. Gleichzeitig muss bei Anlagen unter 200 kw dem Netzbetreiber mitgeteilt werden, ob um einen Energietausch, den sog. scambio sul posto, angesucht wird oder nicht. Benutzungsgenehmigung Kollaudo Meldungen GSE 6. Der Netzbetreiber teilt dem Antragsteller den Anschlusspunkt an das Netz sowie die Anschlussgebühren und den Zeitraum bis zum möglichen Anschluss mit. Betrieb der Anlage

29 Ansuchen und Meldungen 2 Baukonzession Ansuchen Netzbetreiber Endgültiges Projekt ok? nein 7. Der Antragsteller akzeptiert (sofern alles in Ordnung ist) den Vorschlag des Netzbetreibers und geht mit ihm einen Vertrag ein. 8. Bei der Gemeinde wird der Beginn der Errichtung der Anlage gemeldet (DIA). ja 9. Die PV-Anlage wird errichtet. Baukonzession Baubeginnmeldung Anlagenbau Technische Abnahmen Ausführungsprojekt: Statik Elektroprojekt Sicherheitsplan Blitzschutz und Erdung Abnahmeprotokolle Konformitätserklärungen Sicherheitskoordination Bauleitung 10. In der Zwischenzeit installiert der Netzbetreiber die entsprechenden Zähler. 11. Der Hersteller der PV-Anlage muss nach Abschluss der Arbeiten die Konformitätserklärung (M.D. 37/08) über die ordnungsgemäße Ausführung der Arbeiten ausstellen. 12. Durch einen befähigten Techniker erfolgt die Abnahme der PV-Anlage (Abnahmeprotokoll). Meldung Bauende 13. Die PV-Anlage ist - falls notwendig bei der zuständigen Finanzbehörde UTF zu melden. Benutzungsgenehmigung Kollaudo Meldungen GSE 14. Nach Realisierung der Anlage ist dem lokalen Netzbetreiber die Fertigstellung der Arbeiten mitzuteilen. Betrieb der Anlage

30 Ansuchen und Meldungen 3 Baukonzession Ansuchen Netzbetreiber Endgültiges Projekt ja ok? nein 15.Der Hersteller der PV-Anlage hängt zusammen mit dem Netzbetreiber die Anlage an das Netz. 16.Nach erfolgtem Netzanschluss kann das Ansuchen beim GSE erfolgen. Baukonzession Baubeginnmeldung Anlagenbau Technische Abnahmen Meldung Bauende Ausführungsprojekt: Statik Elektroprojekt Sicherheitsplan Blitzschutz und Erdung Abnahmeprotokolle Konformitätserklärungen Sicherheitskoordination Bauleitung Adresse GSE Gestore dei Servizi Elettrici GSE S.p.A. Incentivazione impianti fotovoltaici ai sensi del DM 19 febbraio 2007 N = (Numero identificativo Impianto) Viale Maresciallo Pilsudski, Roma Benutzungsgenehmigung Kollaudo Meldungen GSE Betrieb der Anlage

31 Ansuchen an den Netzbetreiber Für das Ansuchen um Netzanschluss beim zuständigen Netzbetreiber (Enel, Etschwerke, ) müssen die Formulare des jeweiligen Netzbetreibers verwendet und ein Vorprojekt eingereicht werden. Der Netzbetreiber teilt innerhalb von 30 Tagen folgendes mit: Anschlusspunkt ans Netz Gebühren für den Anschluss Zeitraum bis Anschluss Der Antragsteller akzeptiert (sofern alles in Ordnung ist) den Vorschlag des Netzbetreibers und geht mit ihm einen Vertrag ein. Bis zu 100 kw Anschluss in Niederspannung, darüber in Mittelspannung. Gleichzeitig muss dem Netzbetreiber bei Anlagen unter 200 kw mitgeteilt werden, ob um einen Energietausch, den sog. scambio sul posto, angesucht wird oder nicht. Wichtig: rechtzeitige Absprache mit dem zuständigen Netzbetreiber!

32 Ansuchen beim GSE Nach Inbetriebnahme der Anlage muss der Antragsteller innerhalb von 60 Tagen beim GSE das Ansuchen um Förderung im Sinne des conto energia stellen. Wird der Termin von 60 Tagen nicht eingehalten, verliert die Anlage unwiderruflich das Anrecht auf die Auszahlung der Förderung im Sinne des conto energia. WICHTIG: Das Ansuchen muss vollständig sein. Die Vollständigkeit sollte von einem Techniker bzw. dem Anlagenbauer garantiert werden, sodass Missverständnisse ausgeräumt werden können. Die zuständige Behörde, der GSE, bewertet die eingereichten Unterlagen und teilt dem Anlagenbetreiber innerhalb von 60 Tagen ab Erhalt des Antrages den für 20 Jahre zugestandenen Fördertarif und die technischen Anlagencharakteristika zu. Falls die beim GSE eingegangenen Gesuche unvollständig sind, können diese innerhalb von 90 Tagen nachgereicht werden, ansonsten verfallen sie.

33 Ansuchen beim Ufficio Tecnico di Finanza (UTF) Für Anlagen über 20 kw muss der Antragsteller bei der zuständigen Finanzbehörde (Ufficio Tecnico di Finanza UTF) eine Meldung über die Tätigkeit als Stromproduzent einreichen. Dies gilt nicht, falls die PV-Anlage sämtliche produzierte Energie direkt verkauft Das UTF stellt auf Antrag die Lizenz für eine officina elettrica (jährliche Spesen von 23,24 im Falle von Eigenverbrauch und 77,47 im Falle von kommerziellen Vorhaben) aus, d.h. es werden die Voraussetzungen geschaffen, die elektrische Energie zu messen, auf welche die Verbrauchsteuer angewendet wird. Dazu werden entweder eigens geeichte Zähler verwendet oder aber die vom Energieversorger angebrachten Zähler mit UTF-Plomben versehen.

34 Abnahme, Einweisung und Übergabe der Anlage Die technische Abnahme erfolgt durch einen im Berufsverzeichnis eingetragenen Techniker, der vom Auftraggeber oder von der ausführenden Firma beauftragt wird. Das Abnahmeprotokoll für die technische Abnahme muss dem Netzbetreiber und dem GSE übermittelt werden. Die administrative Abnahme erfolgt durch den Anlagenbetreiber/-besitzer zusammen mit dem Anlagenerbauer. Hier werden nochmals der beauftragte Angebotsumfang mit der ausgeführten Anlage und den effektiv erbrachten Leistungen verglichen und ev. Korrekturen in der Endrechnung vorgenommen. Bei der Einweisung in die Anlage muss der Anlagenerbauer dem Anlagenbetreiber/- besitzer die notwendigen Informationen zur Bedienung der Anlage sowie eine ausführliche Dokumentation der Anlage übergeben. Mit dem Übergabe-Protokoll, welches vom Anlagenerbauer und vom Anlagenbetreiber/- besitzer gegengezeichnet wird, beginnen auch Garantie und Gewährleistung.

35 Inbetriebnahme Die Inbetriebnahme der PV-Anlage führt die ausführende Firma zusammen mit einem Techniker des Netzbetreibers durch. Dabei werden die PV-Anlage und die Sicherheitseinrichtungen besichtigt und kontrolliert. Anschließend wird die Anlage mit dem Netz verbunden. Zudem werden die notwendigen Messungen durchgeführt und protokolliert, der Produktionszähler sowie der Wechselrichter verplombt und abschließend das Inbetriebnahme-Protokoll verfasst.

36 Störungsarten und Überwachung Mögliche Störungsarten der Anlage sind : Solargenerator: Gewittereinwirkungen, Ausfall der Strangdioden, defekte Module und fehlerhafte Gleichstrom-Verkabelung. Der Wechselrichter ist die störanfälligste Komponente der PV-Anlage. Wichtigste Störungsursachen sind: Schäden durch fehlerhafte Anpassung, Gewittereinwirkung, Netzrückwirkung und Gerätefehler. Bei falscher Materialwahl können Korrosionserscheinungen auftreten (z.b. Messingschrauben an verzinktem Montagesystem). Sonstige Störungen: Ausfall von Sicherungen oder Zählern und Probleme mit Netzfehlern.

37 Störungsarten und Überwachung Mit den vielen technischen Hilfsmitteln zur Anlagenüberwachung ist heute möglich, PV- Anlage genau zu überwachen. Je nach Anlagengröße werden mehr oder weniger detaillierte Überwachungssysteme eingesetzt. Bei kleineren Anlagen genügt eine lokal installierte Fernanzeige, welche die Ertragswerte in Tages-, Monats-, und Jahreswerte aufzeichnen und ev. Störungen am Wechselrichter anzeigen. Bei größeren Anlagen werden die Ertragswerte auf einem WEB-Server aufgezeichnet und ev. mit Referenzwerten verglichen. Ev. Störungen am Wechselrichter werden via Mail oder SMS übermittelt. Weiters gibt es die Möglichkeit, auf der eigenen Anlage ein Strahlungspyranometer zu installieren. Ein Rechner berechnet kontinuierlich den aktuellen Soll-Ertrag und vergleicht ihn mit dem Ist-Ertrag. Gibt es Abweichungen, so wird ein Fehler gemeldet.