pv-abc Photovoltaik-Begriffe von A bis Z

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1 Sharp Electronics (Europe) GmbH Sonninstraße 3, Hamburg Tel.: 0 40/ , Fax: 0 40/ Zuständigkeit Österreich: München Office Landsberger Straße 398, München Tel.: 0 89/ , Fax: 0 89/ Die in dieser Broschüre enthaltenen Informationen sind ohne Gewähr. Sharp übernimmt keine Haftung im Zusammenhang mit deren Nutzung. PV-ABC 03/06 pv-abc Photovoltaik-Begriffe von A bis Z

2 liebe sonnenfreunde, Photovoltaik abgekürzt PV steht für die umweltfreundliche Gewinnung elektrischer Energie aus den Lichtstrahlen der Sonne. Mit unserem PV-ABC möchten wir Ihnen diesen und andere Begriffe aus der Welt der Photovoltaik näher erklären. Denn wie viele moderne Techniken, hat auch die Solarenergie ihre eigenen Fachausdrücke. Wenn Sie sich also mit Sonnenenergie beschäftigen und nicht ganz sicher sind, was dieser oder jener Begriff bedeutet, schlagen Sie einfach in unserem PV-ABC nach. Sie werden sehen, dass die Photovoltaik nicht halb so kompliziert ist, wie manche Spezialausdrücke vermuten lassen. Ihr Sharp-Solar-Team energie ist unsere natur. sharp solar

3 übersicht elektrischer einheiten A: Ampere. Maßeinheit für die elektrische Stromstärke. Benannt nach dem französischen Physiker André Marie Ampère ( ). kwh: Kilowattstunde; 1 kwh = Wh W / Wp: Watt / Watt peak. Watt ist die nach dem schottischen Erfinder James Watt ( ) benannte Einheit für die elektrische Leistung. Die Spitzenleistung von >Photovoltaik-Modulen wird in Watt peak angegeben. Der Index peak zeigt an, dass die Modulleistung unter >Standardtestbedingungen ermittelt wurde Wp entsprechen kwp: Kilowatt peak; 1 kwp = Wp 1 kwp; kwp entsprechen 1 MWp. 4 5 MWp: Megawatt peak; 1 MWp = kwp V: Volt. Einheit für die elektrische Spannung. Namensgeber ist der italienische Physiker Alessandro Volta ( ), Entwickler der ersten elektrischen Batterie. Wh: Wattstunde. Einheit der Energie / Arbeit. Der Energieertrag einer >Photovoltaik-Anlage wird in kwh angegeben Wh entsprechen 1 kwh. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

4 Aufdach-Montage Abschreibung Die Anschaffungskosten für eine in Deutschland installierte >netzgekoppelte PV-Anlage können in der Regel als Ausgaben beim Finanzamt geltend gemacht werden. Es bieten sich die Möglichkeiten linearer oder degressiver Abschreibung. Ac Abkürzung für Alternating Current, englischer Begriff für >Wechselstrom. dringt mehr Licht in die Zelle ein, da die Siliziumoberfläche sonst 30 % des Sonnenlichts wieder reflektieren würde. Die Antireflexionsschicht gibt der Solarzelle ihre Farbe. Aufdach-montage Bei der Aufdach-Montage werden die Solarmodule mit Hilfe von speziellen Montagesystemen parallel zur Dacheindeckung installiert. Das Dach behält somit seine bestehende Schutz- und Abdichtungsfunktion. 6 Afp Agrarinvestitionsförderungsprogramm >Förderprogramme Akkumulator Zwischenspeicher für den >Solarstrom, üblicherweise in Form einer Batterie. Amorphe siliziumzelle >Silizium, amorph Antireflexionsschicht Eine durchsichtige Schicht auf der Oberfläche von >Solarzellen zur Verringerung von Reflexionsverlusten. Durch die Antireflexionsschicht Ausrichtung einer pv-anlage Zur optimalen Ausrichtung sollten die Modulflächen einer >PV-Anlage nach Süden ausgerichtet und um 30 geneigt sein (>Dachneigung). Bei Abweichungen von der Südausrichtung nach Westen oder Osten bis zu 50 reduziert sich die Energieausbeute um ca. 8 %. >Azimutwinkel Azimutwinkel Gibt die Abweichung der >PV-Module von der Südausrichtung nach Osten bzw. Westen an. Bei einer exakten Südausrichtung beträgt der Azimutwinkel 0, bei einer exakten Westausrichtung +90 und bei einer Ausrichtung genau nach Osten a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

5 A.E. Becquerel Back surface field (bsf) Ein zusätzliches elektrisches Feld auf der Rückseite der kristallinen >Solarzelle, das den Zellenwirkungsgrad erhöht. Baugenehmigung Für die Montage einer >PV-Anlage auf dem Dach ist im Allgemeinen keine gesonderte Baugenehmigung erforderlich. Handelt es sich um die Integration in ein denkmalgeschütztes Gebäude, muss jedoch eine Genehmigung beim Amt für Denkmalschutz eingeholt werden. >Freilandaufstellungen gelten als selbständige Bauwerke, die baugenehmigungspflichtig sind. Becquerel Der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel ( ) entdeckte 1839 den photovoltaischen Effekt und schuf so die Voraussetzungen für die >Solarzellen von heute. Bezugszähler Der Bezugszähler ist ein Messinstrument, das den Bezug elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetz des Energieversorgers in Kilowattstunden (kwh) zählt. Blitzschutz Eine >PV-Anlage erhöht in der Regel nicht das Risiko eines Blitzeinschlags. Aus Sicherheitsgründen und um Schädigungen vorzubeugen, werden PV-Anlagen jedoch vom Installateur gemäß den Blitzschutznormen errichtet. Bypass-diode Wird eine >Solarzelle teilweise oder komplett verschattet beispielsweise durch eine Antenne fließt weniger Strom durch sie hindurch. Durch die Reihenschaltung im Modul heizt sich die abgeschattete Solarzelle auf und kann zerstört werden (Hot-Spot-Effekt). Bypass-Dioden dienen dem Schutz von verschatteten Zellen. Ein Solarmomdul verfügt je nach Zellenanzahl über ein bis drei Bypass-Dioden. 8 9 Co 2 (kohlenstoffdioxid) CO 2 entsteht bei der Verbrennung fossiler Energien und pflanzlicher Biomasse und ist als Treibhausgas für die Erwärmung der Erdatmosphäre mitverantwortlich. a bcb c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

6 Co 2 -reduktion Bei der Stromerzeugung mittels >Photovoltaik wird kein CO 2 freigesetzt. Der Energieaufwand, der zur Herstellung eines >PV-Moduls aufgewendet wird, ist bereits nach wenigen Jahren ausgeglichen mit sinkender Tendenz aufgrund des rasanten Entwicklungsfortschritts. Das heißt, eine >PV-Anlage produziert während ihrer Lebensdauer deutlich mehr Energie, als für ihre Herstellung verbraucht wurde. Dadurch leisten PV-Anlagen einen Beitrag zur Verringerung des CO 2 -Ausstoßes. 1 kwp installierte PV-Leistung erspart der Umwelt ca. 300 kg CO 2 -Ausstoß pro Jahr Cis-zellen CIS-Zellen sind >Dünnschichtzellen. Dachneigung Als Dachneigung wird der Winkel eines Daches zur Horizontalen bezeichnet. Für eine harmonische Einbindung der >Photovoltaik-Anlage auf dem Dach eignen sich Dachneigungen von 20 bis 50. Doch durch entsprechende Montagesysteme können die >PV-Module auch bei ungünstiger Dachneigung in eine geeignete Position gebracht werden. Um die Sonnenstrahlen optimal zu nutzen, sollten sie im rechten Winkel auf das Modul treffen. Dc Abkürzung für Direct current, englischer Begriff für >Gleichstrom. Dotieren Um >Silizium zur Stromerzeugung zu nutzen, wird es bei der Herstellung gezielt mit Fremdstoffen verunreinigt. Beim Dotieren werden Atome in das Kristallgitter des Siliziums eingebracht, die bei angeschlossenem Verbraucher eine Elektronenbewegung (Stromfluss) innerhalb des Materials ermöglichen. Dreiphasige spannungsüberwachung Sie ist eine Einrichtung zur Netzüberwachung (meist im >Wechselrichter integriert) und überprüft permanent alle drei Spannungsphasen. Sie sorgt für die Trennung der >PV-Anlage vom Netz, sobald eine der Spannungen unter den festgelegten Grenzwert sinkt. Liegt die Netzspannung wieder an, nimmt der Wechselrichter seinen Betrieb selbsttätig wieder auf. Die dreiphasige Spannungsüberwachung muss in regelmäßigen Abständen einer Funktionsprüfung unterzogen werden. Eine Alternative ist die >ENS. a b cdc d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

7 Einspeisezähler Dünnschichtsolarzelle Sie ist ca. um das Hundertfache dünner als eine mono- bzw. polykristalline >Solarzelle. Dünnschichtsolarzellen sind photoaktive Halbleiter, die auf einem Trägermaterial wie Glas oder Edelstahlfolie aufgebracht werden und dort eine dünne Schicht bilden. Sie haben einen geringeren >Wirkungsgrad gegenüber kristallinen Siliziumzellen, sind durch die Materialeinsparung aber günstiger in der Herstellung und weniger anfällig bei >Verschattung. Dünnschichtsolarzellen basieren auf verschiedenen chemischen Verbindungen, z. B. amorphem Silizium, CIS (Kupfer-Indium-Selenid), CdTe (Cadmium-Tellurid) oder CdS (Cadmium- Sulfid). Eeg >Erneuerbare-Energien-Gesetz Einspeisevergütung Erzeugt eine in Deutschland installierte, >netzgekoppelte Photovoltaik- Anlage >Solarstrom und wird dieser in das allgemeine Stromnetz eines >Netzbetreibers eingespeist, so erhält der Anlagenbetreiber derzeit eine durch das >Erneuerbare-Energien-Gesetz festgelegte Vergütung. Die Höhe der >Einspeisevergütung pro kwh richtet sich nach der Anlagenart und -größe sowie dem Jahr der Inbetriebnahme. Einspeisezähler Zu einer >netzgekoppelten Photovoltaik-Anlage gehört ein Einspeisezähler, der die produzierte und in das öffentliche Stromnetz eingespeiste Menge >Solarstrom (in kwh) erfasst. Er dient dem Nachweis und der Abrechnung mit dem >Netzbetreiber. Einstein Albert Einstein ( ) erhielt 1921 den Nobelpreis nicht wie oft vermutet für die Relativitätstheorie, sondern für seine Deutung des photoelektrischen Effekts veröffentlichte der damals 26-jährige Einstein in kurzer Zeit fünf bahnbrechende Aufsätze, darunter auch einen über den Photoeffekt. Beim Photoeffekt treten Elektronen aus einem Metall heraus. Einstein stellte sich vor, dass sich Licht aus kleinen Energiepaketen zusammensetzt. Diese Energiepakete werden seit 1992 Photonen genannt. Seine Erklärung dieses Effekts hat wesentlich zur Entwicklung der Quantentheorie beigetragen und ist heute unter dem Begriff >Photovoltaik bekannt a b c ded e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

8 Energetische amortisation Bezeichnet die Zeitspanne, die eine Photovoltaik-Anlage benötigt, um so viel Energie zu erzeugen, wie für ihre Herstellung benötigt wurde. >PV-Anlagen auf der Basis von kristallinem >Silizium haben eine energetische Amortisationszeit von ca. zwei bis sechs Jahren. Ein Kraftwerk, das mit >fossilen Brennstoffen betrieben wird, amortisiert sich dagegen energetisch nie, da ihm kontinuierlich Energie zugeführt werden muss. Erneuerbare energien Erneuerbare Energien sind diejenigen Energiequellen, die nach menschlichem Zeitmaßstab unendlich lange zur Verfügung stehen. Zu den erneuerbaren Energien zählen: >Sonnenenergie, Windenergie, Erdwärme, Gezeitenkraft und Biomasse. Bis zum Jahr 2050 könnten laut einer Studie der Bundesregierung 65 % des Stromverbrauchs in Deutschland durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Energiemix Ens Abkürzung für Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordneten Schaltorganen, eine selbsttätige Freischaltstelle im >Wechselrichter. Ist das öffentliche Stromnetz defekt oder abgeschaltet, sorgt die ENS für die Trennung der >PV-Anlage vom Netz und schützt diese damit vor Schädigungen. Liegt die Netzspannung wieder an, nimmt der Wechselrichter seinen Betrieb selbsttätig wieder auf. Die ENS ist eine Alternative zur >dreiphasigen Spannungsüberwachung. Erneuerbare-energien-gesetz (eeg) 14 Der Begriff beschreibt das Verhältnis unterschiedlicher eingesetzter Energiequellen. Im zukünftigen Energiemix werden die erneuerbaren Energien (>Sonnenenergie, Wind, Wasserkraft und Biomasse) eine immer größere Rolle spielen. Das erste deutsche Gesetz zur Regelung der Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien in das öffentliche Netz trat bereits 1990 in Kraft. Hieraus entwickelte sich das Erneuerbare-Energien-Gesetz vom 1. April , das am 1.August 2004 in einer novellierten Fassung in Kraft trat. Das Gesetz regelt die Abnahme und die Vergütung von ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenem Strom durch die >Netzbetreiber und damit auch Strom aus >Photovoltaik-Anlagen. Die Netzbetreiber müssen den jeweils gültigen Vergütungssatz vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme an für die Dauer von 20 Jahren zuzüglich des Inbetriebnahmejahres an den PV-Anlagenbetreiber entrichten. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

9 Fassaden-Montage Externe kosten der energiewirtschaft Bezeichnet die von der Gemeinschaft zu tragenden Kosten für Umweltschäden, die durch konventionelle Energieerzeugung verursacht werden. Beispielsweise finanzielle Hilfen für Opfer von Naturkatastrophen, Schäden durch globale Klimaveränderungen, Gesundheitsschäden und die Kosten für die Endlagerung radioaktiver Teile. Flachdach-montage Die auf einem Flachdach installierten >PV-Module müssen zur optimalen Energieausbeute mit Hilfe einer Unterkonstruktion in eine >Dachneigung von etwa 30 gebracht werden. Durch die Aufständerung kann weniger Leistung installiert werden als bei einem gleich großen Schrägdach, da Verschattungsabstände (>Verschattung) eingehalten werden müssen. Evu Fassaden-montage Eine an einer Gebäudefassade angebrachte oder fest in die Fassade integrierte >PV-Anlage bietet sich besonders bei großflächigen Büround Industriegebäuden sowie Mehrfamilienhäusern an. Man unterscheidet in Kalt- und Warmfassaden. Bei Kaltfassaden werden die Module nachträglich vor die Fassade installiert und dienen sowohl der Energieproduktion als auch dem Witterungsschutz. Als Warmfassade bezeichnet man eine komplett aus >Photovoltaik-Modulen aufgebaute Außenwand, die alle Funktionen der Gebäudehülle bis hin zur Wärmedämmung übernimmt. Flächenpotenzial Energieversorgungsunternehmen sind >Netzbetreiber. Um den Strombedarf Deutschlands vollständig solar zu decken, wären 16 bei heutigem Modulwirkungsgrad rund km 2 >Photovoltaik- 17 Module notwendig. Allein an Dachflächen stehen laut Unternehmensvereinigung Solarwirtschaft e. V. (UVS) mehr als km 2 zur Verfügung rund ein Viertel davon wäre technisch sofort nutzbar. Flasherdaten Die >Nennleistung der >PV-Module (in Kilowatt peak) bezeichnet die typisch erreichte Leistung unter >Standardtestbedingungen. Jedes Modul wird nach der Herstellung geblitzt. Dabei werden Strom, Spannung und Leistung gemessen. Die erhobenen Daten nennt man Flasherdaten. Sie helfen, eine >PV-Anlage optimal auszulegen. Flasherdaten werden vom Hersteller auf freiwillger Basis zur Verfügung gestellt. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

10 Freilandaufstellung Förderprogramme Neben der >Einspeisevergütung durch das >Erneuerbare-Energien- Gesetz gibt es in Deutschland weitere individuelle Förderprogramme für die Errichtung einer >Photovoltaik-Anlage. So bietet beispielsweise die >KfW Förderbank zinsvergünstigte Darlehen an. Auch Bundesländer, Städte und Gemeinden, Finanzämter und einige Energieversorgungsunternehmen bieten eigene Förder- und Finanzierungsprogramme an. Ob in Form von zinsgünstigen Krediten für private Nutzer, Zuschüssen für Universitäten und Schulen oder interessanten Finanzierungsmöglichkeiten für Landwirte wie dem Agrarinvestitionsförderungsprogramm (>AFP). Fossile brennstoffe Zu den fossilen Brennstoffen gehören beispielsweise Erdöl, Erdgas, Braunkohle und Steinkohle. Sie sind durch Veränderungen des Erdinneren und der Erdoberfläche über lange Zeiträume entstanden. Fossile Brennstoffe sind endlich und jetzt schon knapp. Laut Experteneinschätzung reichen beispielsweise die Ölvorräte nur noch 40 bis 60 Jahre. Freilandaufstellung Als Freilandaufstellung bezeichnet man eine >PV-Anlage, die auf einer Freifläche, wie z. B. einem Feld, aufgestellt ist. Freilandanlagen gibt es als starr aufgeständerte und als nachgeführte Variante. Sie bedürfen einer >Baugenehmigung. Generator Als Generator oder Solargenerator bezeichnet man die Gesamtheit der zusammengeschalteten >PV-Module. Generatoranschlusskasten Im Generatoranschlusskasten (GAK) werden die Stränge des Solargenerators zur Gleichstromhauptleitung zusammengefasst. Zusätzlich können Sicherungs- und Überspannungsschutzelemente zur Sicherung des >PV-Moduls und des >Wechselrichters im GAK integriert sein Gleichstrom Abkürzung DC (engl.: direct current ). Im Gegensatz zum >Wechselstrom (AC), der bei 50 Hz 50-mal in der Sekunde die Polarität wechselt, bleibt beim Gleichstrom die Polarität unverändert. Ein >PV-Modul liefert ebenso wie eine Batterie Gleichstrom. Mit Hilfe eines >Wechselrichters kann Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden, um mit dem öffentlichen Stromnetz von 230 V und 50 Hz Wechselstrom kompatibel zu sein. a b c d e fgf g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

11 Inselsystem Gleichstromhauptschalter / dc In jeder >PV-Anlage ist eine DC-Trennstelle eingebaut, um die Gleichspannung vom >Wechselrichter abtrennen zu können, z. B. für eine Kontrollmessung oder in einem Notfall. Die Trennstelle kann als spezieller Steckkontakt am Wechselrichter oder als DC-Hauptschalter ausgeführt werden. Globalstrahlung Die Summe von direkter und diffuser Sonnenstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Die Bezugsfläche ist üblicherweise die Horizontale. Die mittlere jährliche Globalstrahlung beträgt in Norddeutschland ca. 950 kwh / m 2, in Süddeutschland ca kwh / m 2, im Süden Österreichs bis zu kwh / m 2. Grid-connected >Netzgekoppelte PV-Anlage Indach-montage Bei der Indach-Montage werden die >PV-Module in die Dachhaut integriert. Dazu wird die bestehende Dachhaut entfernt oder bei Neubauten die vorgesehen Modulfläche ausgespart. Indach-Montagen gelten als optisch besonders attraktiv, stellen aber auch höhere Ansprüche an die handwerkliche Ausführung, besonders bezüglich der Dichtigkeit des Daches und der Hinterlüftung der Module. Inselsystem Ein Inselsystem (auch Stand-alone genannt) ist eine autark arbeitende >PV-Anlage. Sie findet überall dort Anwendung, wo kein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz vorhanden ist. In Entwicklungsländern, die meist im Sonnengürtel der Erde liegen, ist diese umweltfreundliche Energieversorgung aufgrund der schlechten Infrastruktur besonders sinnvoll. Aber auch für die Stromversorgung in abgelegenen Gebieten (Wochenendhaus, Skihütte) oder für den Freizeitbereich (Boot, Reisemobil) sind Insellösungen geeignet. Mit einer autark arbeitenden Insel- PV-Anlage kann der vom >Wechselrichter umgewandelte >Gleichstrom sofort verbraucht werden. Wird die Energie nicht umgehend benötigt, kann der erzeugte Gleichstrom in einer Solarbatterie zwischengespeichert werden. Ein >Laderegler kontrolliert die Lade- und Entladevorgänge der Batterie a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

12 Lumiwall Kernenergie Die technisch nutzbare Energie, die bei Atomkernprozessen gewonnen wird (Atomenergie) basierten ca. 16 % der Weltstromerzeugung auf Kernenergie; im selben Jahr wurden in Deutschland rund 28 % aus Kernenergie gewonnen. Die Gegner der Kernenergienutzung mehren sich. Sie befürchten die Freisetzung von Strahlen durch Reaktorunfälle, sehen politische Risiken und monieren die ungelöste Entsorgungsfrage hinsichtlich der radioaktiven Abfälle. Kyoto-protokoll Mit dem Kyoto-Protokoll haben sich die Industriestaaten 1997 verpflichtet, ihre Treibhausgasemissionen zu verringern. Es schreibt verbindliche Ziele für die Verringerung des Ausstoßes von Spurengasen, wie z. B. Kohlendioxid (>CO 2 ), Methan und FCKW (Fluorchlor-Kohlenwasserstoffe) vor, die als Auslöser der globalen Erwärmung gelten und sich großteils auf menschliche Aktivitäten zurückführen lassen. Laderegler Der Laderegler ist ein elektronisches Gerät, das den >Akkumulator von >Inselsystemen vor Überladung und Tiefentladung schützt. Kfw förderbank 22 Die Bank des deutschen Bundes und der Länder hat es sich zur Aufgabe gemacht, Impulse für Wirtschaft, Gesellschaft und Ökologie zu geben und zukunftsweisende Ideen voranzutreiben. Zum 1. Januar 2005 hat die KfW Förderbank die drei neuen Programme Solarstrom erzeugen, Wohnraum modernisieren und Ökologisch bauen aufgelegt und gewährt zinsgünstige Kredite für den Kauf und Betrieb von >PV- Anlagen und thermischen >Solaranlagen. Weitere Informationen auf Die Leistungsgarantie stellt eine erweiterte Garantie des Herstellers auf die Leistungsfähigkeit seiner >PV-Module dar. Qualitätsanbieter garantieren unter bestimmten Bedingungen für die ersten 10 bis 12 Jahre bis zu 90 % der angegebenen PV-Modul-Mindestleistung, für weitere 10 bis 13 Jahre noch bis zu 80 % der Leistung. 23 Leistungsgarantie Lumiwall Mit der Lumiwall, einer weltweit einzigartigen Verbindung von transparenten >Solarzellen und Hochleistungs-LEDs in einem Modul, setzt >Sharp neue Maßstäbe bei Solarlichtsystemen. Eine mit dem Modul verbundene Batterie speichert die Energie und gibt diese nachts an die integrierten LEDs ab, die dann mit einer Lichtintensität von etwa 30 Lux leuchten. a b c d e f g h i j klk l m n o p q r s t u v w x y z

13 Monokristalline solarzelle >Solarzelle, monokristallin Montagemöglichkeiten Die Möglichkeiten, eine moderne >Photovoltaik-Anlage in eine Immobilie zu integrieren, sind vielfältig. Die meisten PV-Anlagen werden auf dem Dach montiert. Hierbei unterscheidet man zwischen >Aufdach-, >Indach- und >Flachdach-Montagen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, PV-Anlagen an Gebäudefassaden (>Fassaden-Montage) anzubringen oder auf Freiflächen (>Freilandaufstellung) zu installieren. Mpp Engl. für maximum power point. Der Punkt, an dem die Strom-Spannungs-Kombination einer >PV-Anlage optimal ist, wird MPP genannt. Das MPP-Tracking, also das Ermitteln und ggf. Nachstellen des MPP, um die maximale Leistung der PV-Anlage sicherzustellen, ist Aufgabe des >Wechselrichters oder >Ladereglers. Multikristalline solarzelle >Solarzelle, polykristallin Nachführung Mit Hilfe einer Nachführanlage wird die Modulfläche einer >PV-Anlage im Tagesverlauf gedreht und folgt so dem Stand der Sonne. Die Energieausbeute der Anlage kann damit um etwa 30 % erhöht werden. Die Nachführung kann sowohl einachsig als auch zweiachsig erfolgen. Nachführanlagen sind vor allem dort sinnvoll, wo kein nach Süden geneigtes Dach zur Verfügung steht. Nennleistung Die Nennleistung einer >Solarzelle, eines Solarmoduls oder eines Solargenerators 24 entspricht der maximal möglichen Leistungsabgabe unter 25 >Standardtestbedingungen. Netzbetreiber Der Netzbetreiber ist das Unternehmen, dem das öffentliche Stromnetz vor Ort gehört. Das können die örtlichen Stadtwerke oder ein überregionales Energieversorgungsunternehmen sein. Gemäß dem >Erneuerbaren-Energien-Gesetz sind die Netzbetreiber verpflichtet, den Strom aus >PV-Anlagen komplett abzunehmen und zu vergüten. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

14 Netzgekoppelte PV-Anlage Netzgekoppelte pv-anlage Eine netzgekoppelte (engl.: grid-connected ) PV-Anlage besteht aus >PV-Modulen, einem >Wechselrichter, einem >Einspeisezähler und diversen Sicherheitskomponenten. Der von den PV-Modulen erzeugte >Gleichstrom wird von dem Wechselrichter in >Wechselstrom umgewandelt und über den Einspeisezähler in das lokale Energieversorgungsnetz geleitet. Eine PV-Anlage ohne Netzanschluss bezeichnet man als >Inselsystem. in elektrische Energie, bzw. die Gewinnung von Strom aus Sonnenlicht. Durch Auftreffen von Lichtenergie (Photonen) in das Kristallgitter eines >dotierten Halbleiters (meistens >Silizium) werden Ladungsträger freigesetzt, die zur Energieerzeugung genutzt werden können, z. B. in Form von >Solarzellen. Photovoltaik-anlage >PV-Anlage Peakleistung Photovoltaik-modul >Nennleistung >PV-Modul Performance-ratio Als Maß für die Anlagengüte wird eine standortunabhängige Kennzahl, die Performance-Ratio, verwendet. Sie kennzeichnet die Ausnutzung der betrachteten >PV-Anlage im Vergleich zu einer theoretisch verlustfrei arbeitenden PV-Anlage. Photovoltaik Der Begriff Photovoltaik setzt sich aus Photon (griechisch für Licht) und dem Namen des Physikers Alessandro Volta zusammen (>Volt). Photovoltaik oder >Solarstrom ist die direkte Umwandlung von Lichtenergie a b c d e f g h i j k l m n Polykristalline solarzelle >Solarzelle, polykristallin Primärenergie Energie in der ursprünglichen, technisch noch nicht aufbereiteten Form. Einige Primärenergieträger lassen sich direkt beim Endverbraucher einsetzen. Hierzu zählen fossile Energieträger wie Erdgas und Steinkohle aber auch regenerative Energiequellen wie Wasserkraft, Sonne und Wind (>Sekundärenergie). p n o p q r s t u v w x y z

15 Satellit Pv Abkürzung für >Photovoltaik Pv-anlage Man unterscheidet >netzgekoppelte PV-Anlagen und >Inselsysteme. Pv-modul Ein PV-Modul besteht aus mehreren, in Reihe verschalteten >Solarzellen. Um gegen Witterungseinflüsse geschützt zu sein, wird die Frontseite eines Moduls im Allgemeinen mit gehärtetem Glas und die Rückseite mit einem Folienverbund abgedeckt (Glas-Folien-Laminate). PV-Module werden meist gerahmt auf dem Dach montiert. Pyranometer Ein Pyranometer ist ein Messgerät zur Ermittlung der eintreffenden globalen >Sonneneinstrahlung (diese besteht aus der direkten Sonneneinstrahlung und aus der diffusen Himmelsstrahlung). Pyrheliometer Ein Pyrheliometer ist ein Messgerät zur Ermittlung der eintreffenden direkten >Sonneneinstrahlung (>Pyranometer). Satelliten Seit mittlerweile 50 Jahren liefern >Solarzellen Energie für Satelliten im Weltraum. Ihr störungsfreier Einsatz zeigt, dass sie robust und den ungewöhnlichen Anforderungen im All voll und ganz gewachsen sind. Auch auf der Erde (auf Dächern oder Freiflächen) versorgen uns die Solarzellen mit sauberer, umweltfreundlicher Energie. Sekundärenergie Umgewandelte oder weiterverarbeitete >Primärenergie, z. B. Heizöl oder Benzin, das durch die Raffinierung von Erdöl gewonnen wird Sharp Als Solarspezialist der ersten Stunde leistet Sharp entscheidende Pionierarbeit, die immer wieder zu wegweisenden Fortschritten in der Solartechnologie führt. Sharp ist der weltweit führende Hersteller von >Solarzellen mit einer Produktionskapazität von 400 Megawatt im Jahr Jedes vierte weltweit verbaute >Photovoltaik-Modul stammt aus der Fertigung von Sharp. Damit trägt das Unternehmen einen wesentlichen Teil dazu bei, >Sonnenenergie in der ganzen Welt erfolgreich zu etablieren. a b c d e f g h i j k l m p s n o p q r s t u v w x y z

16 Silizium Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erde. Es wird durch chemische Behandlung aus Quarzsand gewonnen, gereinigt und in der Halbleiterindustrie sowie zur Herstellung von >mono-, >polykristallinen und >amorphen Solarzellen verwendet. Solar Lateinisch: die Sonne betreffend Einwohner und für den Bereich >Photovoltaik die pro Kopf installierte Kilowattmenge. Solargenerator >Generator Solarmodul >PV-Modul Solaranlage (thermisch / photovoltaisch) Anlage zur Umwandlung der >Sonnenenergie in Nutzenergie. Es gibt thermische Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung. Solaranlagen zur Stromerzeugung werden in der Regel als >Photovoltaik-Anlagen oder Solarstromanlagen bezeichnet. Solarbundesliga Die Zeitschrift Solarthemen führt in Zusammenarbeit mit der Deutschen Umwelthilfe e. V. eine Rangliste der bei der >Solarenergienutzung erfolgreichsten Kommunen in Deutschland: die Solarbundesligatabelle ( Messlatte für die zweiteilige Wertung ist im solarthermischen Bereich die Kollektorfläche pro Solarstrom In >Solarzellen direkt erzeugter >Gleichstrom. Solarthermie Das Wort setzt sich zusammen aus Solar = Sonne und Thermie = Wärme. Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung von Sonnenstrahlung in direkt nutzbare Wärme. Mit Hilfe von Solarkollektoren wird z. B. Wasser erwärmt. Solarthermische Anlagen in einem Wohngebäude erwärmen das Brauchwasser für die Dusche, das Abwaschwasser etc. Auch die Waschmaschine und der Geschirrspüler können über ein Zusatzgerät direkt mit dem Warmwasser der >Solaranlage gespeist werden. So wird Strom eingespart, der sonst zur Erwärmung des Wassers benötigt wird. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

17 Monokristalline Solarzellen Solarzelle Die Solarzelle ist die kleinste Einheit zur Stromerzeugung in einem >Photovoltaik-Modul. Fast 95 % aller Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial >Silizium. Eine Solarzelle besteht aus zwei Schichten: einer negativ und einer positiv dotierten Lage. Fällt Licht auf die Zelle, entsteht Spannung zwischen den beiden Schichten. Schließt man einen Verbraucher an, fließt >Gleichstrom. Es gibt amorphe, mikro-amorphe, monokristalline und polykristalline Solarzellen. Solarzelle, amorph zylinderförmiger Einkristall, der eine regelmäßige Anordnung der Atome 32 Amorph = griechisch für gestaltlos. Die Atome sind in amorphem >Silizium unregelmäßig angeordnet. Das amorphe Silizium hat ein sehr hohes Lichtabsorptionsvermögen, weshalb amorphe Solarzellen sehr dünn (>Dünnschichtzellen) sein können. Ihr >Wirkungsgrad liegt bei 5 7 % und ist damit in etwa halb so hoch wie der kristalliner Solarzellen. Dafür nutzen amorphe Solarzellen den diffusen Lichtanteil effektiver, und ihre Energieausbeute wird von der Zellentemperatur nur in geringerem Maße beeinflusst. aufweist. Von dem Einkristall werden Siliziumscheiben heruntergesägt und zu monokristallinen Solarzellen weiterverarbeitet. Diese Herstellung ist etwas energieintensiver und aufwändiger als bei >polykristallinen Solarzellen, dafür haben die dunkelgrauen monokristallinen Solarzellen mit % einen etwas höheren Wirkungsgrad. 33 Solarzelle, mikro-amorph Diese neuartigen Solarzellen basieren auf einer Tandemstruktur aus amorphem und monokristallinem Silizium. Durch die Kombination mehrerer >Dünnschichtsolarzellen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit lässt sich die Strahlungsenergie der Sonne stärker ausnutzen. Die mikro-amorphe Solarzelle erreicht einen deutlich höheren Energieumwandlungsgrad als der herkömmliche, rein amorphe Typ und kommt dabei mit einer Stärke von nur wenigen Mikrometern aus, wodurch zusätzlich Ressourcen eingespart werden können. Solarzelle, monokristallin Die Ausgangsbasis bildet ein aus einer Siliziumschmelze gezogener a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

18 Maya-Tempel Solarzelle, polykristallin Die bläulich schimmernden polykristallinen Solarzellen werden ähnlich wie >monokristalline Solarzellen als Scheiben von einem Siliziumblock gewonnen. Dieser ist allerdings kein Einkristall, sondern besteht aus mehreren Kristallen mit sichtbaren Korngrenzen, welche den Transport von elektrischer Ladung erschweren. Deshalb ist der >Wirkungsgrad mit % etwas geringer als bei den monokristallinen Solarzellen. Das Herstellungsverfahren ist jedoch kostengünstiger und weniger energieintensiv. Sonne ist kein Leben auf der Erde möglich. Sie erzeugt die Energie für unser gesamtes Sonnensystem. Die Menge solarer Energie, die auf der Erde ankommt, übersteigt den täglichen, weltweiten Verbrauch um das bis fache. Durch >Photovoltaik-Anlagen kann Sonnenenergie in sauberen, direkt nutzbaren elektrischen Strom umgewandelt werden. Thermische >Solaranlagen wandeln die Sonnenstrahlung in Wärme um. Auch Wind- und Wasserkraft sowie Biomasse sind solare Energieträger, da sie die Sonne indirekt nutzen. Sonnenkult 34 Sonneneinstrahlung Als Sonneneinstrahlung bezeichnet man die Strahlung, die direkt von der Sonne kommt, plus indirekte Anteile wie die Reflexionsstrahlung der Umgebung, z. B. Schneeflächen. Pro Quadratmeter erhält Deutschland über 50 Prozent der Strahlungsintensität, die auf die Sahara trifft. In Deutschland ist daher die Strahlungsintensität überall im Land groß genug, um eine >PV-Anlage sinnvoll zu betreiben. Daten zur Sonneneinstrahlung findet man auf Überall auf der Welt steht die Sonne im Mittelpunkt des Lebens. Sonnenkult manifestierte sich schon vor vielen tausend Jahren in diversen Bauwerken. Heute noch zu besichtigen sind vor allem Pyramiden und Sonnentempel. Besonders beeindruckend und in gutem Zustand sind die Tempelanlagen der mittel- und südamerikanischen Mayas und Inkas. Ihre Kultstätten waren immer exakt nach der Sonne und nach den Gestirnen ausgerichtet und setzten genaueste astronomische Berechnungen voraus. 35 Sonnenenergie Seit mehreren Milliarden Jahren ist die Sonne aktiv. Sie ist das größte, freundlichste und unerschöpflichste Kraftwerk, das es gibt. Ohne die a b c d e f g h i j k l m Stand-alone >Inselsystem n o p q r s t u v w x y z

19 Standardtestbedingungen (stc) Genormte Bedingungen für die Ermittlung der >Nennleistung eines >PV-Moduls im Labor. Hierzu gehören: Bestrahlungsstärke (>Globalstrahlung) von W / m 2 bei senkrechtem Lichteinfall, Zellentemperatur von 25 C, Strahlungsspektrum entsprechend AM (Air Mass) 1,5. Steht die Sonne am Äquator im Zenit, dann beträgt das Strahlungsspektrum AM 1,0. Für Europa wird ein AM von 1,5 als Jahresmittelwert zugrunde gelegt. einkommensteuerpflichtig. Genaue Informationen zum Thema Steuern und Photovoltaik erhalten Sie von Ihrem Steuerberater. Strang Mehrere hintereinander geschaltete >PV-Module bilden einen Strang (engl.: string ), der einzeln oder mit anderen Strängen zusammen an den >Wechselrichter oder >Generatoranschlusskasten angeschlossen wird. Steuern und photovoltaik Subventionen 36 Die privaten Betreiber von >Photovoltaik-Anlagen sind in Deutschland im umsatzsteuerlichen Sinn als Unternehmer anzusehen, wenn sie den erzeugten >Solarstrom in das öffentliche Netz einspeisen, müssen aber kein Gewerbe anmelden (erst ab einem Gewinn von derzeit / Jahr). Der Anlagenbetreiber bekommt die gezahlte Umsatzsteuer für die PV-Anlage und alle damit verbundenen weiteren Rechnungen als Vorsteuer vom Finanzamt zurück. Beim Verkauf des Stroms an den >Netzbetreiber wird die Umsatzsteuer auf den Verkaufspreis aufgeschlagen und anschließend an das Finanzamt abgeführt. Bis zu einem bestimmten Jahresumsatz kann man sich jedoch auch von der Umsatzsteuerpflicht befreien lassen, verzichtet damit aber auch auf die Vorteile des Vorsteuerabzugs. Die Einkünfte aus dem Betrieb einer PV-Anlage sind Für die Herstellung von >Solarstrom zahlt ein durchschnittlicher Drei- Personen-Haushalt in Deutschland statt hoher Subventionen eine monatliche Umlage von lediglich 24 Cent auf den Strompreis. Die Kohleindustrie wird dagegen seit Jahrzehnten mit hohen Beträgen aus der Staatskasse subventioniert und auch die >Kernenergie wird auf Grundlage des Euratomvertrags aus dem Jahr 1957 mit hohen Subventionen und gesetzlichen Begünstigungen gefördert. 37 a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

20 Systemintegrator Bindeglied zwischen den Herstellern von Photovoltaik-Komponenten und den Kunden. Systemintegratoren vertreiben alle Komponenten, die für den Betrieb einer >PV-Anlage benötigt werden: >PV-Module, Montagesysteme, >Wechselrichter, DC-Hauptschalter, >Generatoranschlusskasten, Solarkabel, Anlagenüberwachung und Großanzeigen. Systemintegratoren unterstützen die Installateure und Endkunden bei der Zusammenstellung einer PV-Anlage. Temperaturkoeffizient 38 Spannung und Strom und somit auch die Leistung eines >PV-Moduls sind abhängig von der Temperatur der >Solarzelle. Der Temperaturkoeffizient gibt an, um wie viel sich der >Wirkungsgrad einer >Solarzelle pro Grad Celsius verringert, wenn die Temperatur steigt. 39 Trafo / trafolos >Wechselrichter für >Photovoltaik-Anlagen formen den >Gleichstrom in netzkonformen >Wechselstrom um. Um die Spannung an das Netzniveau anzupassen, arbeiten einige Wechselrichter mit, andere ohne internen Trafo (Transformator). Treibhauseffekt Die Erdatmosphäre wirkt ähnlich wie das Glasdach eines Treibhauses: Die vergleichsweise kurzwellige Sonnenstrahlung kann von außen kommend die Atmosphäre durchdringen, wird dabei und durch Reflektion auf der Erde jedoch langwelliger, wodurch nur ein Teil der Strahlung ins Weltall zurückgelangt, der andere Teil erwärmt die Erde und die Erdatmosphäre. Das nennt man natürlichen Treibhauseffekt Der durch menschliche Aktivitäten bedingte Treibhauseffekt, ausgelöst durch die Emission von so genannten Treibhausgasen, führt dagegen zu zusätzlicher Wärmespeicherung, die einen kontinuierlichen Temperaturanstieg (global warming) bewirkt. Durch die inflationäre Verbrennung von fossilen Energieträgern, vor allem in Industrie und Straßenverkehr, ist besonders der Kohlendioxidanteil (>CO 2 ) in der Atmosphäre stark gestiegen, was deren Warmhaltefunktion verstärkt: Durch das CO 2 kann noch weniger Wärmestrahlung von der Erde in die Atmosphäre entweichen. a b c d e f g h i j k l m n o p q r sts t u v w x y z