Bericht PV-Anlagen in Neuerkerode: Elm und Scheune

Transkript

1 Umstzugsprojkt: Itgral Plaug ud Sturug dr achhaltig Modrisirug ds Gbäudbstads ud dr Ergivrsorgug dr Evaglisch Stiftug Nurkrod Bricht PV-Alag i Nurkrod: Elm ud Schu Dr Bricht wurd rstllt vo / Das Projkt wurd barbitt vo: Datstad: Di Vratwortug für d Ihalt ds Brichts ligt bi d Vrfassr. Marius Mih B.Eg., Wolfbüttl Dr.-Ig. Kati Jagow, Brauschwig Prof. Dr.-Ig. Ditr Wolff, Wolfbüttl

2 Ihalt 1 Zilstzug, Ergbiss ud Ausblick Zilstzug Arbitsschritt Ergbiss ud Diskussio Fazit ud Ausblick Aufgabstllug ud Problmatik... 3 Grudlag dr Photovoltaik Kurzabriss dr Gschicht Fuktioswis ud Art vo Photovoltaikzll Aufbau ud Art vo Photovoltaikalag Eiflüss auf di Effiziz Ausrichtug ud Nigug Modulvrschattug Modulvrschmutzug Tmpratur Dgradatio bzw. Altrug Hiwis zum Bradschutz Fördrmittl ud EEG Alag i Nurkrod Schu Elm Erträg Grudlag Schu Elm Eibzug i das Facility Maagmt...2 Wirtschaftlichkitsbwrtug Raddat dr Bwrtug Ergbiss für di Schu Variat: Auswirkug ds.o-vrtrags auf di Schu Variat: Istallatio dr Schu-Alag Ergbiss für Elm Variat: klir Alag für Elm Vrglich dr Ergbiss mit d i dr Agbotsphas Ausblick EEG Vrschwdugspottial Empfhlug für d Alagausbau Alag Haus Elm Fazit Ahag Qull Sparat Ahäg

3 Tabllvrzichis Tabll 1- Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eispisug... 4 Tabll 2 - Eispisvrgütug ach EEG für Alag auf Gbäud [4] [8] Tabll 3 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eispisug. 31 Tabll 4 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eigvrbrauch Tabll 5 modifizirt Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eigvrbrauch. 32 Tabll Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eispisug. 33 Tabll 7 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eigvrbrauch Tabll 8 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für Elm bi Eispisug Tabll 9 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für Elm bi Eigvrbrauch Tabll 1 modifizirt Wirtschaftlichkitsbwrtug für Elm bi Eispisug... 3 Tabll 11 modifizirt Wirtschaftlichkitsbwrtug für Elm bi Eigvrbrauch... 3 Tabll 12 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eispisug37 Tabll 13- EFH PV-Alag oh Vrschwdug Tabll 14- EFH PV- Alag mit Vrschwdug Abbildugsvrzichis Bild 1 Fuktiosprizip dr Photozll [4]... 8 Bild 2 Poly- ud mookristalli PV-Modul [ 8 Bild 3 Schmatischr Alagaufbau [ 9 Bild 4 - Solar Eistrahlug [Qull: Budrus Hft zur rgrativ Stromrzugug ] Bild 5 Schmatischr Jahrsgag dr So [ 12 Bild Schmatisch Darstllug vo Modulvrschattug [ 12 Bild 7 Luftbild Schu ud Elm mit Prizipskizz dr PV-Alag [Bildqull: googl arth]13 Bild 8 Riigug ir PV-Alag [] Bild 9 Auszug aus dm Vrtrag für di Schu Bild 1 Alagskizz Schu Bild 11 Zwi Wchslrichtr ud dr Stromzählr i dr Schu... 2 Bild 12 Lag dr PV-Alag auf dm Dach dr Schu... 2 Bild 13 Alagskizz Haus Elm ur Photovoltaikmodul Bild 14 Vir Wchslrichtr (Dachbod) ud ach fhldr Stromzählr (Kllr) Bild 15 Lag dr PV-Alag auf dm Süddach ds Gbäuds Elm Bild 1 Lag dr PV-Alag auf dm Ostdach ds Gbäuds Elm Bild 17 Globalstrahlugskart [12] Bild 18 Moatlichr Solarrträg dr PV-Alag Bild 19 Ertrag dr PV-Alag bi vrschid Globalstrahlug

4 1 Zilstzug, Ergbiss ud Ausblick 1.1 Zilstzug Im Rahm ds DBU- Projkts Nurkrod wird di Umstzug dr Istallatio dr Photovoltaikalag dr Schu ud Haus Elm btrachtt ud bwrtt. Isbsodr soll di Wirtschaftlichkit dr Alag utrsucht wrd. Das primär Zil disr Ausarbitug ist di Batwortug dr Frag: War di Istallatio dr PV- Alag i Nurkrod i gut Etschidug ud sollt auch i Zukuft auf di altrativ Stromrzugug gstzt wrd, um di Stromkost zu sk ud d Strom rgrativ zu rzug? Zudm soll dm Baumaagmt i Litfad für di Istallatio ur Alag ggb wrd, um di wirtschaftlich Btribswis Ihrr bsthd ud zuküftig Alag zu gwährlist ud möglichrwis zu optimir. Auf Grud vo Wirtschaftlichkitsbrchug ud Progos, soll i Hadlugsmpfhlug für di zuküftig Witrtwicklug im Brich dr Stromvrsorgug ggb wrd. 1.2 Arbitsschritt Um i Übrblick übr dis Thmatik zu vrschaff, wrd zurst izl Thmgbit rud um di Photovoltaiktchik aufggriff ud rläutrt. Daach wird ahad vo Wirtschaftlichkitsbrchug, di Wirtschaftlichkit dr PV- Alag i Nurkrod ü- brprüft ud mit d dr Firma Elktro Wilhlms vrglich. Darauf aufbaud wird fstgstllt, wlch Art dr Nutzug vo PV- Alag am sivollst für di Stiftug Nurkrod ist. Abschlißd wird i Hadlugsmpfhlug ausgsproch, ob i Zukuft i größrr Til dr Stromvrsorgug durch PV- Alag gdckt wrd soll. 1.3 Ergbiss ud Diskussio Di Ergbiss disr Ausarbitug zig, dass di bid bislag i Nurkrod rrichtt PV-Alag (Schu, Elm) di progostizirt Solarrträg ibrig - Wittrugskorrktur ibzog. Es ka achgwis wrd, dass di Erzugug vo Strom durch PV- Alag ud di Slbstutzug i shr wirtschaftlich Variat zur Stromrzugug darstll. Zudm wird dutlich, dass di Slbstutzug wirtschaftlichr als di Eispisug ds rzugt Stroms ist. Jdoch musst auch fstgstllt wrd, dass di wirtschaftlich Progos dr Firma Elktro Wilhlms wahrschilich icht rricht wrd ka. Di gau Dat kö dr Tabll 1 tomm wrd. bstr Fall mittlrr Fall schlchtstr Fall Schu 1 % Slbstutzug Kapitl % Eispisug Wilhlm Elm 1 % Slbstutzug Kapitl % Eispisug Wilhlm Tabll 1- Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eispisug 4

5 Zudm muss brücksichtigt wrd, dass di PV- Alag auf Haus Elm och icht vom Vrsorgr abgomm ud ghmigt wurd ud so ki Eispisvrgütug rstattt wird. Ei kurz Schildrug folgt i Kapitl 7.4 Alag Haus Elm. 1.4 Fazit ud Ausblick Di hir btrachtt PV-Alag hab bi ir Solarfläch vo 378 m 2 i jährlich Stromrtrag vo kapp 4 MWh/a bi ir Listug vo 52,3 kwp. Dis tspricht twa 2 % ds jährlich Strombzugs dr Stiftug. Grudlgd ist s für di Stiftug auch witrhi wirtschaftlich, u PV- Alag zu rricht, da di Rdit dutlich höhr ist als bi vrglichbar rgrativ Ergirzugr. Allrdigs sid wg dr brits gsuk ud auch witrhi sikd Fördrug di Kapitalrückflüss grigr als bi d bsthd Alag. Bi u istallirt Alag sollt darauf gachtt wrd, di bstmöglich ausgrichtt Dachfläch für di Alag zu utz, um i Ertrag vo ca. 85 kwh/(kwp*a) zu rzil. Jdoch sollt i Gsamtlistug, allr PV- Alag i Nurkrod, vo 2 kwp icht übrschritt wrd, um i Slbstutzugsquot vo 9 % 1 % zu rrich. Das bdutt, dass icht mhr als 15 kwp Alaglistug zusätzlich istallirt wrd. Das tspricht ir Fläch vo ca. 1 m² ud im zusätzlichm jährlich Ertrag vo 13. kwh/a. Dadurch würd pro Jahr ca. 17 MWh/a Strom durch Photovoltaikalag rzugt wrd. Dis tspricht 7 8 % ds Gsamtrgibdarfs dr Stiftug. Grudsätzlich ist zu sag, dass di vorhad Dach- ud Frifläch möglichst sivoll gutzt wrd sollt. Dahighd ka di Plaug bi küftig Projkt folgdrmaß optimirt wrd: Möglichkit für Wartug schaff (Abstäd dr Modul vo dr Dachkat ud Zugäglichkit bacht) optimal Wikl wähl (Schu: zu flach für gut Slbstriigug ud icht gaz optimal für d Ertrag) Luftzirkulatio bacht (Schu: icht optimal) Alaglistug so wähl, dass aährd 1 % Slbstutzug gwährlistt wird Aufahm dr Ertragsdat i i kotrollirt Übrwachug (Facility Maagmt) 5

6 2 Aufgabstllug ud Problmatik Im Rahm ds Projkts "Nurkrod 215" zur Ergiisparug ud Emissiosmidrug wurd im Jahr 21 dri Photovoltaikalag (PV-Alag) auf d Häusr Elm (2 Alag) ud dr Schu (1 Alag) rrichtt, um i Bitrag zur rgrativ Stromrzugug zu list ud sich tilwis slbst mit Strom zu vrsorg. Im Zug dr Plaug wurd mhrr Wirtschaftlichkitsbtrachtug für di PV-Alag agfrtigt, wlch auch Til dr Ivstitiostschidug war. Di Alag wurd im Jui 21 ri tchisch i Btrib gomm ud produzir sitdm Strom. Hisichtlich dr offizill vrtraglich Arkug dr Alag im Si ds EEG ud dr damit vrbud Fördrmittl bsth och Diffrz zwisch dm örtlich Vrsorgugsutrhm ud dr Stiftug. Für di Alag auf dr Schu lig Vrträg vor, wlch utrdss utrschrib si dürft. Di bid Alag auf Haus Elm sid aufgrud vo Ustimmigkit im Zusammhag mit dr istallirt Listug och icht vrtraglich arkat ud kö dmach och ki Strom gg Vrgütug ispis. Zil dr vorligd Ausarbitug ist, i Übrblick übr d Aufbau ud di Fuktioswis dr PV-Alag zu vrschaff. Dabi ght s um grudsätzlich Frag zur Tchik ud um Faktor, wlch di Wirtschaftlichkit btrff. Außrdm wrd di Mssug zu d bislag rgistrirt Erträg ausgwrtt ud di Alag wirtschaftlich bwrtt. Dazu ist auch i Vrglich igr Wirtschaftlichkitsbwrtug mit d ds ausführd Utrhms aus dr Agbotsphas durchgführt. Ei abschlißds Fazit soll dis Tchik im Si ds Projkts "Nurkrod 215" bwrt ud i Wg aufzig, dr i Zukuft bi disr Tchik igschlag wrd köt.

7 3 Grudlag dr Photovoltaik Disr Abschitt gibt i kurz Übrblick übr di Gschicht disr Tchik, di Fuktioswis ud Art vo PV-Zll ud d Aufbau vo Gsamtalag. Es wrd di wstlich Eiflüss bat, di sich positiv ud gativ auf di Effiziz disr Tchik auswirk. Dr ltzt Til bfasst sich mit d drzit gltd Fördrbdigug. Sowit möglich, wrd di Alag i Nurkrod hisichtlich Effiziz ud Wirtschaftlichkit bwrtt. 3.1 Kurzabriss dr Gschicht Das Wort Photovoltaik stzt sich aus dm grichisch Wort für Licht Photo ud dm Nam ds italiisch Physikrs Alssadro Volta zusamm. Di Solarzll utzt d sit übr 17 Jahr bkat photolktrisch Effkt. Disr Effkt wurd im 19. Jahrhudrt vo Alxadr Edmod Bcqurl tdckt. 195 wurd r vo Albrt Eisti rklärt. Disr rhilt da 1 Jahr spätr dafür d Noblpris i Physik ud icht, wi oft agomm, für si Rlativitätsthori. Di rst Solarzll auf Siliziumbasis wurd 1953 vo Chapi, Fullr ud Parso i d Bll Laboratoris rfud. Dis Solarzll bstad aus kristallim Silizium ud hatt i diffudirt p--übrgag. Si wurd mit Lithium dotirt ud dr Wirkugsgrad btrug grad imal 4 %. Aufgrud ds damals och shr grig Priss für fossil Ergiträgr wurd di Etwicklug ur allmählich voragtrib, da ma das wirklich Pottial ud di vilfältig Awdugsgbit utrschätzt. Erst sit d Jahr, als di Luft- ud Raumfahrt mhr a Bdutug gwa, wurd i Witrtwicklug dr Solarzll itrssatr, da Satllit ud Raumschiff mit Strom vrsorgt wrd kot. Dabi wurd Wrt auf hoh Effiziz, lag Lbsdaur ud auf Strahlugsrsistz glgt. Kost spilt damals i utrgordt Roll. So wurd dr Wirkugsgrad, wlchr für i Zll bi d Strahlugsbdigug im Wltraum hrrscht, i d folgd Jahr auf 1,4 % gstigrt [2]. I d folgd Jahr gwa di Solarzll immr mhr a Bdutug. So wurd di Etwicklug vo Madlkor ud Lamck (1972), Lidmayr ud Elliso (1973) ud Ardt (1975) witr voragtrib. Dr Wirkugsgrad dr Solarzll vo Ardt lag bi 1 %. Mittlrwil sid, durch vrschid Halblitrtchik, Solarzll mit im Wirkugsgrad bis zu 4 % hrgstllt word. 3.2 Fuktioswis ud Art vo Photovoltaikzll Wi fuktioirt i Solarzll? Ei Solarzll utzt d photolktrisch Effkt, um Sostrahlug i lktrisch Ergi umzuwadl. Dabi fuktioirt di Zll aus Halblitrmatriali wi i Diod, ur umgkhrt. Trifft lktromagtisch Strahlug auf di Zll, rzugt dis fri Ladugsträgr. Durch d p--übrgag dr Zll wird i lktrischs Fld rzugt, wlchs di vrschid Ladugsträgr i utrschidlich Richtug lkt. Disr Übrgag wird durch i gzilt Vruriigug ds Siliziums rzugt. Für di -Dotirug wrd Atom mit füf Elktro, für di p-dotirug Atom mit dri Elktro, auf dr äußr Schal vrwdt. Fall u Photo auf das -dotirt Matrial wrd di Löchr i Richtug ds p-dotirt Matrials bschluigt ud Elktro vo dr adr Sit gau umgkhrt. Dabi wrd i lktrisch Spaug ud als Nbprodukt Wärm rzugt. 7

8 Dr rzugt Photostrom ka gspichrt, dirkt is Stromvrbudtz igspist odr vo Vrbrauchr gutzt wrd. Für di Eispisug is Ntz ud für di mist Vrbrauchr ist dr Glichstrom i Wchslstrom umzuwadl. Hirfür ist i Wchslrichtr rfordrlich [4] Bild 1 Fuktiosprizip dr Photozll [4] Wlch vrschid Art vo Solarzll gibt s? Di gbräuchlichst Eitilug vo Solarzll aus Silizium rfolgt übr ihr Schichtdick. Utrschid wird zwisch düschichtigm ud dickschichtigm Silizium. Dis Art vo Zll utrschid sich i ihrr Trasparz, i ihrr rgtisch Effiziz ud im Pris. Dickschichtigs Silizium: mookristallis Silizium; hohr Wirkugsgrad um 2 %; shr tur polykristallis Silizium; güstigr als mookristallis Silizium; schlchtrr Wirkugsgrad (ca. 1 %) als mookristallis Silizium für Photovoltaikalag-Modul, sih Bild 2 Bild 2 Poly- ud mookristalli PV-Modul [ 8

9 Düschichtigs Silizium: Amorphs Silizium; mäßigr Wirkugsgrad 5-7 %; hoh Vrfügbarkit Kristallis Silizium; i Zusammstzug mit amorph Silizium vrbssrt s d Wirkugsgrad auf bis zu 1 % tilwis traspart, dahr für di Fassadgstaltug vrwdbar Adr Halblitrsolarzll, wi Cadmium-Tllurid- ud Galium-Arsid-Solarzll, wis di höchst Wirkugsgrad (ca. 4 %) auf. Dis komm jdoch ur i dr Raumfahrt zum Eisatz, da di Hrstllug ir solch Solarzll sich für d kommrzill Markt icht rch würd [2] [5]. Nurkrod: s wurd polykristalli Modul aus Dickschichtsilizium mit ca. 14 % Wirkugsgrad gwählt. Was bdutt "kwp"? Di Eihit kwp (i Wort kilo-watt-pak ) ist di maximal möglich Listug ir PV- Alag utr Laborbdigug (25 C). Das Wort "pak" kommt aus dm glisch ud bdutt Spitz. Dis aggb Spitzlistug wird jdoch ur shr slt rricht, da di Ausrichtug, dr Wikl dr Strahlug ud di Tmpratur d Wirkugsgrad ir Alag maßgblich bifluss. Dshalb ist bi dr Plaug ir Alag auf i optimal Ausrichtug zu acht, da so di Sorgi am ffizitst gutzt wrd ka. 3.3 Aufbau ud Art vo Photovoltaikalag Wi ist dr grudlgd Aufbau ir Photovoltaikalag? Ei PV-Alag, di icht für d Islbtrib, d.h. uabhägig vom Vrbudtz i Gbäud odr i Ligschaft mit Strom vrsorg ka, bstimmt ist, bstht aus folgd Bstadtil: Solarmodul (auch Grator gat) Gratoraschlusskast Wchslrichtr Stromzählr für Bzug ud Lifrug Hausaschlusskast Stromlitug Sichrhitsirichtug Ei vrifachts Alagschma zigt Bild 3. Bild 3 Schmatischr Alagaufbau [ 9

10 Ei Solarmodul bstht aus mhrr Solarzll, di i Rih gschaltt sid. Mhrr Solarmodul wrd da zu Strigs zusammgfasst. Dis kö witr zusammgfasst wrd odr izl a i Wchslrichtr agschloss wrd. Dr Wchslrichtr wadlt d vo d Solarmodul rzugt Glichstrom i Wchslstrom um. Dabi bstht di Möglichkit zwisch Ei- ud Dri-Phas Wchslstrom. Erst ach dr Umwadlug wird dr Strom übr Zählr abgrcht ud igspist odr slbst vrbraucht. Somit sid für d Gsamtwirkugsgrad sowohl di Modulwirkugsgrad, als auch Wchslrichtrwirkugsgrad ud Litugsvrlust tschidd. Für i Islalag wrd och Akkumulator (Battri) ud Ladrglr bötigt. Nurkrod: di Alag tsprch obigm Schma mit Wchslrichtr, Ergizählr ud Eispisug is Ntz. Wlch Art vo Photovoltaikalag gibt s? Grudsätzlich wird zwisch zwi Haupttyp vo PV-Alag utrschid. Dis sid zum i a ud auf Gbäud bfstigt ud zum adr fristhd Alag. Bi dr Motag a ud auf Gbäud gibt s mhrr Möglichkit dr Istallatiosart: a dr Fassad, odr als Fassadlmt auf Dächr o auf gigt Dächr o auf ugigt Dächr mit ud oh Utrkostruktio Di gbräuchlichst ud auch am witst vrbritt Art dr Istallatio ist auf gigt Dächr mit 3 4 Nigug, da hir auch im Rglfall di größt Erträg rzilt wrd. Bi dr Plaug auf ugigt Dächr mit Utrkostruktio ist auf i hirichd Abstad zwisch d izl Solarstrigs zu acht, um i Vrschattug ud damit i Rduzirug ds Ertrags, zu vrmid, um also d Ertrag zu maximir. Bi fristhd Alag utrschidt ma grudsätzlich zwisch zwi vrschid Istallatiosart. Dis sid starr aufgstllt ud achgführt Alag. Dr tschidd Vortil achgführtr Alag ggübr all adr Art dr Aufstllug ist di maximal Ausutzug dr Sorgi, da dis Alag ihr Kollktorfläch i Richtug dr So mitdrh. Dis rmöglicht i Stigrug ds Jahrsrtrags um bis zu 4 % [3]. Nurkrod: s sid Aufdachkostruktio gwählt word; im Fall vo Elm mit ir Nigug vo 3 (Ostdach) ud 32 (Süddach); di Alag auf dr Schu hat i Nigug vo ur

11 3.4 Eiflüss auf di Effiziz Wi i brits rwäht, gibt s mhrr Raddat, wlch di Effiziz ir PV-Alag bifluss. Dis kö tilwis icht biflusst wrd, w si aus physikalisch Eigschaft odr örtlich Radbdigug rsultir. Zu d wichtigst Faktor zähl: di Ausrichtug ud dr Nigug, di Modulvrschattug, di Modulvrschmutzug, di Tmpratur dr Solarmodul, di Dgradatio ( Altrug ) vo PV- Zll Ausrichtug ud Nigug Di bkatst Faktor für di Effiziz vo PV-Alag sid Ausrichtug ud Nigug dr Modul ggübr dr Horizotal. I Dutschlad ist davo auszugh das PV- Alag mit ir Nigug vo rud 3 ud ir Südausrichtug i größtmöglich Ertrag rzil. Schu Elm Süd Elm Ost Bild 4 - Solar Eistrahlug [Qull: Budrus Hft zur rgrativ Stromrzugug ] Wi Bild 4 zu thm ist, rzil auch Alag mit ir Abwichug vo bis zu 45 vo dr Südausrichtug ud mit Nigugswikl vo 1 ud 55 i fast gau so hoh solar Eistrahlug wi das Optimum. Di twas flachr Nigug um 3 führt dazu, dass im Frühjahr ud Hrbst dr Eifallwikl auf di Kollktor fast 9 bträgt, was zu ir grig Rflxio ud hohr Absorptio führt. Im Sommr ud Witr wich di Wikl vo dr Skrcht ab, di So trifft jdoch immr och d Kollktor. 11

12 Bild 5 Schmatischr Jahrsgag dr So [ Di Dächr dr PV-Alag ds Hauss Elm hab bzüglich dr Nigug optimal Wikl für i Alag i Dutschlad. Di Ausrichtug ds Ostdachs (-75, 3 ) ist icht optimal, abr aus baulich Grüd icht vrmidbar. Di ds Süddachs (+15, 32 ) ist optimal ud wist dshalb i höhr spzifisch Alagrtrag auf. Dr Nigugswikl dr PV-Alag dr Schu (+5, 3 ) ist shr kli, wobi di Alag asost fast gau ach Süd ausgrichtt ist. Dshalb ist dr spzifisch Alagrtrag twas klir als dr ds Süddachs auf Elm Modulvrschattug Bi dr Plaug ud Istallatio ist darauf zu acht das kis dr Solarmodul vrschattt wird, da dis zu hoh Listugsibuß führt. Dr Grud ligt i dr Rihschaltug dr izl Zll ud Modul. Bi dr Vrschattug immt di Spaug dr izl Zll ab, das vrrigrt di gsamt rzugt Spaug. Ei witrr Effkt ist, dass di vrschattt Zll wi i Diod i Sprrrichtug wirkt, si lässt dadurch ur shr wig Strom hidurch. Di aus Strom ud Spaug rsultird Listug wird grigr. Ei vrschattt Zll biträchtigt also das gsamt Zllfld, wlchs mit ihr a i Wchslrichtr agschloss ist! Bild Schmatisch Darstllug vo Modulvrschattug [ Bi dr Art dr Vrschattug utrschidt ma 3 vrschid Grupp [3]: 12

13 Eigbdigt Vrschattug: o Bi aufgstädrt Modul auf Flachdächr Eihalt vo brcht Abstäd ud Wikl Stadortbdigt Vrschattug: o Gbäud ud Bäum im Umkris Simulatio vo Sostadsvrläuf, Etfr vo Bäum Gbäudbdigt Vrschattug: o Schorsti, At usw. Simulatio vo Sostadsvrläuf, Abtragug, Etfrug odr Vrstzug vo icht mhr bötigt Objkt Bild 7 Luftbild Schu ud Elm mit Prizipskizz dr PV-Alag [Bildqull: googl arth] Nurkrod: Bim Gbäud Elm ka dr Soifall auf di Ostalag bi shr flach im Ost sthdr So durch iig Bäum bhidrt wrd, glichs gilt für di Südalag Elm. Bids wird ur im Witr ud ur kurzzitig rlvat ud ist ukritisch, wil di Strahlugsdicht im Witr grig ist. Di Alag auf dr Schu ist so flach agordt, dass s ki Vrschattug umgbdr Gbäud gb ka. Sowit währd dr Bghug dr Alag rsichtlich, tsth ki rlvat Vrschattug, wlch di Wirkugsgrad dr PV-Alag tschidd vrschlchtr würd. Fa. Wilhlm ght i dr Plaug brits bi dr Ermittlug ds Jahrsrtrags vo 1 % Ertragsmidrug für di Schu ud 2 % für Elm aus Modulvrschmutzug Di Modulvrschmutzug ist strg gomm i virt Art dr Vrschattug [3]. Tmporär Vrschattug: o Schmutz, Laub usw. Riigug dr Modul Auf dr Obrfläch ir Photovoltaikalag kö sich Blättr, Nadl, Poll, Sam, Ruß, Staub, Futtrmittlstäub, Voglkot ud adrr orgaisch Substaz abstz. Dis hat i typisch vrschmutzugsbdigt Ertragsvrlust vo im Durchschitt 8 % [4] zur Folg. Nb dr Slbstriigug dr Modul durch Rg ud Sch müss Alag rglmäßig griigt wrd. Di Riigug rfolgt schod, d.h. möglichst oh kratzd Riigr odr Riigugsmittl, am bst ur mit Wassr (ggf. volltsalzt odr Rgwassr, um Kalkflck zu vrmid). Hilfsmittl sid wassrführd Tlskopstag. 13

14 Bild 8 Riigug ir PV-Alag [] Nurkrod: Di Nigug zu ir Modulvrschmutzug durch Pflaz ud di Ladwirtschaft ist wg dr Lag ggb, Straßschmutz dürft wigr problmatisch si. Di Riigugsmöglichkit auf dr Schu sid schwirig, wil ki dirktr Zugag bstht. Außrdm wurd i shr groß zusammhägd Fläch auf dm Dach istallirt, di s kaum rmöglicht, vo Dach aus Riigugsarbit durchzuführ (ki ausrichdr umlaufdr Radstrif). Dis ist ugüstig, wil di Slbstriigug wg dr flach Aordug utrdurchschittlich si dürft. Di Alag auf dm Gbäud Elm ka vo ir kli Malrbüh aus gut griigt wrd. Ob i Riigug rfordrlich ud wirtschaftlich sivoll ist, rgibt sich aus d Kost dr Riigug, wobi mit 1 3 /m² Fläch [] zu rch ist ud dm Ertragsvrlust, dr oh Riigug aufgtrt wär. Bispil ach []: Ei 3 kwp-alag hat 255 m² Fläch ud i Jahrsstromrtrag vo 28.5 kwh. Di Stromvrgütug ach dm EEG bträgt 28,74 Ct/kWh. Di Riigug kostt zwisch 1 /m² ud 3 /m². Es wrd hir ca. 2 /m² agomm, also 5. Di PV-Alag muss zusätzlich 1739 kwh Strom rzug, um di Riigugskost zu rwirtschaft. Das Vrhältis vo 1739 kwh zu 28.5 kwh bträgt,1 %. W dr Ertragsvrlust durch Vrschmutzug höhr ligt, ist di Riigug wirtschaftlich sivoll. Dr Riigugszitpukt rgibt sich aus dr Frag, wa 5 Ertragsvrlust igtrt sid. Ob ud wivil i Alag a Ertrag vrlirt, ist icht ifach zu burtil. Es ist ja icht bkat, wivil di saubr Alag rzugt hätt. Dis ka ur idirkt igschätzt wrd, w di rzugt Strommg übr mhrr Jahr vrfolgt wird. Dr Ertrag ist außrdm zur jährlich Globalstrahlug is Vrhältis zu stz, sih Kapitl 5. 14

15 3.4.4 Tmpratur Ei shr groß Eifluss auf di Listug vo Solarmodul hat di Btribstmpratur dr Zll. Ausghd vo ir Labortsttmpratur vo 25 C sikt di Spaug ud damit auch di Listug um ca. -,45 % pro Klvi Tmpraturrhöhug bi kristallim Silizium. Im Sommr kö sich di Solarzll bis auf ca. 7 8 C rhitz ud vrrigr damit ihr Listug um rud 25 %. Zur Vrrigrug diss Effkts sollt Photovoltaikmodul gut hitrlüftt wrd ud icht zu ah a das Dach motirt wrd. Adr Altrativ sid Kühlsystm, Hybridkollktor (glichzitig Solarwärmutzug) odr Bwässrug mit Sktorrgr mit Rgwassr. Dr Vortil ds Kühlsystms ist, dass di abgführt Wärm dr Photovoltaikkollktor dafür gutzt wrd ka, um d Wärmbdarf ds Hauss zu sk. Jdoch ist dabi zu bdk, dass währd dr Sommrmoat, i d vil Wärmabfuhr otwdig ist, ur wig Wärmrgi im Haushalt bötigt wird ud sich somit ur i shr grig Eisparug a fossilr Ergi rgibt. Um d optimal Btribspukt (MPP: Maximum Powr Poit) ir Alag zu rrich wrd so gat MPP-Trackr igstzt. Disr rgulirt di Spaug, um bi idrigr Stromstärk di Alag im Maximum Powr Poit btrib zu kö. Dr MPP ds Strom-Spaugsdiagramms ir Solarzll variirt j ach Tmpratur ud Eistrahlug. Nurkrod: Di Istallatio dr Alag auf dm Elm-Dach ist mit üblichr, ausrichdr Hitrlüftug rfolgt. Bi dr Schu ka dis kaum vo ut burtilt wrd. Durch i Utrkostruktio zur Vrbssrug ds Wikls dr PV-Alag ds Dachs dr Schu, hätt sich jdoch auch di Luftzirkulatio ud damit auch di Aufhizug dr Modul vrrigr lass Dgradatio bzw. Altrug Utr Dgradatio vrstht ma di Altrug vo PV- Zll, di übr mhrr Jahr d Wirkugsgrad vrrigrt. Für dis Effkt sid zwi Ursach vratwortlich. Zum i durch Ablagrug ud Frmdschicht ud zum adr durch irrvrsibl itrkristalli Rkombiatiosvorgäg i d Zll. Ablagrug ud Frmdschicht wrd durch d Slbstriigugsprozss zum Til tfrt. Mit zuhmdr Vrwildaur hm di Bläg zu ud vrrigr d Alagrtrag. Durch i rglmäßig maull Riigug kö Bläg vrrigrt wrd. Di itrkristalli Rkombiatiosvorgäg sid icht umkhrbar ud kö icht vrhidrt wrd. Dis rgb sich aus Tmpraturrhöhug i d Zll, lass dis altr ud vrschlchtr somit d Wirkugsgrad. Zur Bstimmug ds Proztsatzs dr Ertragsmidrug kö dr garatirt Ertrag ds Hrstllrs odr i auf Erfahrugswrt basirdr Wrt gbildt wrd. Disr ligt zwisch -,5%/a (Abschätzug aus Msswrt) ud -1, %/a (Garati ds Hrstllrs) [4] [7]. 15

16 3.5 Hiwis zum Bradschutz Hisichtlich ds Bradschutzs rwis sich Photovoltaikalag als pottillr Risikofaktor, w ki Ggmaßahm rgriff wrd. Eirsits ka s a Modul, Stckkotakt o. ä. zu Schwlbräd komm. Das bdutd größr Problm ist, dass di Alag slbst im abgschaltt Zustad Spaugsqull sid ud damit utr Spaug sth. Das rschwrt Löscharbit, uabhägig, ob vo dr PV-Alag vrursacht odr icht. Es gibt ki Vorgab, di Modul slbst spaugsfri zu schalt. "Ifolg dr Gfährdug dr Furwhrlut hab dis sich brits gwigrt, Gbäud mit Solaralag zu lösch, wil das Löschwassr utr Strom sth ka. W das Dach vollstädig mit Photovoltaikzll bdckt ist, ka durch das Dach ki Löschvrsuch utromm wrd." []. Nurkrod: Wlchs Gfährdugspottial vo d Alag i Nurkrod ausght, wurd im Rahm diss Projkts icht utrsucht. Sofr och icht rfolgt, sollt dis prävtiv mit dr zustädig Furwhr i ächstr Zit gklärt wrd. 3. Fördrmittl ud EEG Das EEG (Erurbar-Ergi-Gstz; Stad Mai 211) rglt di wichtigst Bstimmug zur Erzugug rgrativ rzugt Stroms. Dabi gilt das Gstz icht ausschlißlich für solar Stromrzugug, sodr auch für di Stromrzugug mit Widkraft, Gothrmi odr Biomass. Das EEG wurd rlass, um di Erzugug durch rgrativ Ergitchik zu fördr. Rgrativ Stromrzugug vrrigrt di CO2-Emissio ud soll lagfristig dazu führ, dass auf Strom aus Kohl- odr Krkraftwrk vrzichtt wrd ka. Zudm sid Tchik zur Erzugug vo so gatm Ökostrom och rlativ tur ud oh Fördrug ur schwr gg di brits tablirt Mthod zur Stromrzugug durchzustz. Durch Fördrug ds rgrativ rzugt Stroms wird di Etwicklug dr Tchik bschluigt, um di Effiziz als auch di Kost für rgrativ Alag zu sk ud um si lagfristig zu tablir. Ei glugs Bispil für i solchs Vorgh ist di Nutzug dr Widkraft i Dutschlad. Zudm wird durch di Dgrssio vrsucht di Ntz zu tlast ud di Slbstutzug zu stigr. Sit dr Eiführug dr vrgütt Slbstutzug ab dm Jahr 21 ist i 1proztig Slbstutzug ds Stroms wirtschaftlichr als d Strom gaz odr zu Til izuspis. Vorritr ds EEG war das Stromispisugsgstz (Dzmbr 2), wlchs rstmals di Vrgütug ud i Rglug zur garatirt Eispisug vorschrib. Witr ausgbaut wurd das Gstz mit dm rstmals im April 24 rlass EEG, idm auch Tchik zur Erzugug vo Strom durch Gothrmi aufgomm wurd ud di Fördrug für solar Stromrzugug aghob wurd. Daraus twicklt sich dr Photovoltaikboom i Dutschlad, dr bis hut ahält ud Dutschlad zur führd Solaratio dr Wlt gmacht hat, was sowohl di Nutzug als auch di Etwicklug dr Solartchik btrifft. Nach ir Novllirug ds EEG (Juli 24) ist sit 1. Jauar 29 di ust Fassug ds Gstzs i Kraft gtrt. Mittlrwil wurd das dutsch EEG i rud 5 adr Lädr übromm. Di Höh dr Vrgütug richtt sich ach Erstllugsdatum ud Größ dr Alag, sih Tabll 2. Für di bid Alag i Nurkrod gilt dr hrvorghob Wrt. 1

17 Jahr % Eispisug utr 3 kwp 3 1 kwp 57,4 54, 51,8 49,28 4,75 44,48 39,14 37,23 34,5 32,39 33,3 31,42 28,74 27,33 1 % Eigvrbrauch utr 3 kwp 3 1 kwp 22,7 17,7 1,5 12,3, 1,1 15,4 1,95 Tabll 2 - Eispisvrgütug ach EEG für Alag auf Gbäud [4] [8] Sit dr Novllirug im Jahr 24 wurd di Eispisvrgütug vo damals 57,4 ct/kwh sukzssiv vrrigrt ud bträgt momta (Stad Juli 211) bi Alag utr 3 kwp auf Gbäud 28,74 ct/kwh. Di Vrgütug wird auf i Zitraum vo 2 Jahr ud di rstlich Moat ds agfag Jahrs gzahlt. Sit 29 ist s möglich, d rzugt Strom icht ur dirkt is Vrbudtz izuspis sodr auch slbst zu utz. Diss Modll wird umso profitablr, j höhr dr aktull Strompris ud j höhr di zu rwartd Prisstigrug ds Stroms i d ächst Jahr ist, da da di durch Slbstvrbrauch igspart Kilowattstud mhr wrt ist. Di i Tabll 2 dargstllt Wrt kö ggf. abwich, w dr Stromvrsorgr i höhr Vrgütug für Slbstvrbrauch bzahl möcht, um groß Abhmr zu dztralisir [5] [8]. Bispil: Das Bispil aus dm EEG für i PV-Alag mit ir Listug vo 4 kw soll vrdutlich, wi i Alag mit ir Listug >3 kw zu vrgüt ist. Photovoltaikalag auf dm Dach is Gwrbbaus mit ir Listug vo 4 kw; Ibtribahm im August ds Jahrs 21: Listugsatil bis 3 kw: 75 % vo 4 kw Listugsatil ab 3 kw bis 1 kw: 25 % Vrgütug Listugsatil bis 3 kw Listugsatil ab 3 kw bis 1 kw Vrgütug EEG 29,75 34,5 Ct/kWh,25 32,39 Ct/kWh = 33,4 Ct/ kwh Nurkrod: Di Vrgütugssätz bi dr Schu (1,72 kwp) btrag,3914 /kwh bi 1 % Eispisug ud,227 /kwh bi 1 % Slbstutzug. Bi Zwischwrt ka mit Hilf ds EEG gmittlt wrd. Di Alag auf dm Gbäud Elm (35,4 kwp) rhält i Vrgütug vo,3884 /kwh bi Eispisug ud,191 /kwh bi Slbstutzug Wichtigr Hiwis! I dr Vrtragsvorlag für di Schu wurd i falsch Kombiatio aus Vrgütugssätz im Vrtrag bzw. Vrtragstwurf agstzt. Hir sollt ubdigt dr Vrgütugssatz für Eigvrbrauch vo 17,7 auf 22,7 Ct/kWh korrigirt wrd! 17

18 Bild 9 Auszug aus dm Vrtrag für di Schu 18

19 4 Alag i Nurkrod Dr achfolgd Abschitt bschribt di i Nurkrod istallirt Alag mit Skizz zur Lag dr Modul, dr Wchslrichtr ud Stromzählr. Es wrd di tchisch Raddat gzigt. 4.1 Schu Di PV-Alag Schu dr Stiftug Nurkrod hat i Gsamtlistug vo 1,72 kwp. Eigbaut wurd vo dr Firma Elktro Wilhlm 7 Modul vo Samsug S-Ergy ds Typ SM-22PLO mit jwils 22 W maximalr Listug sowi zwi Wchslrichtr dr Mark Kostal Piko 8.3. A jd dr Wchslrichtr sid jwils 2 x 19 Modul agschloss. Di Gsamtfläch (PV-Brutto) bträgt 12, m². I Bild 1 ist di Schu dr Stiftug Nurkrod schmatisch dargstllt ud di Abrigug dr Wchslrichtr ud ds Sichrugskasts mit Stromzählr agdutt. Bild 1 Alagskizz Schu 19

20 Bild 11 Zwi Wchslrichtr ud dr Stromzählr i dr Schu Di Dachfläch dr Schu ist ach Süd (mit ir shr licht Wstabwichug +5 ) grichtt ud hat i ugfähr Nigug vo 3 % zur Horizotal. Es gibt ki Vrschattug dr PV-Fläch. PV - Fld Bild 12 Lag dr PV-Alag auf dm Dach dr Schu Ibtribahmdatum ist dr Di Alag köt dmzufolg sit Jui 21 ispis, jdoch ist di Vrtragssituatio mit dm Vrsorgugsutrhm och icht vollstädig gklärt. Eigspistr Strom würd mit,3914 /kwh ud slbstgutztr Strom mit,227 /kwh vrgütt wrd. Dr Eispiszählr wird rglmäßig irhalb dr Stiftug ausgls. Im Zitraum vom Jui 21 bis April 211 wurd kwh rzugt. 2

21 4.2 Elm Das Haus Elm wird i di zwi Dachflächbrich Süd ud Ost gtilt. Di PV-Alag Haus Elm Süddach hat i Gsamtlistug vo 14,74 kwp ud di Alag Haus Elm Ostdach i Listug vo 2,9 kwp. Dis tspricht ir Gsamtlistug vo 35,4 kwp. Eigbaut wurd vo dr Firma Elktro Wilhlm 12 Modul (Ost: 9 ud Süd: 7) vo Samsug S-Ergy ds Typ SM-22PLO mit jwils 22 W maximalr Listug sowi vir Wchslrichtr (2 x Kostal Piko 1.1, 1 x Powr O Aurora 1. ud 1 x Powr O Aurora 3.). Di Gsamtfläch (PV-Brutto) bträgt 257,19 m². I Bild 13 ist das Gbäud Elm dr Stiftug Nurkrod schmatisch mit sir PV-Fläch dargstllt. Bild 13 Alagskizz Haus Elm ur Photovoltaikmodul Bild 14 zigt di Lag dr Wchslrichtr schmatisch sowi i Foto dr Hauptkompot aus dm Dachraum vo Elm. Dr Sichrugskast mit Stromzählr im Kllr thält och ki Eispiszählr ds Vrsorgrs.o. Das führt dazu, dass igspistr Strom icht vom Stromzählr rfasst wrd ka, sodr ldiglich übr di itr Zählr dr Wchslrichtr. Ei Nachvrgütug ist i dr Rgl icht möglich. Bild 14 Vir Wchslrichtr (Dachbod) ud ach fhldr Stromzählr (Kllr) 21

22 Di Dachfläch ach Süd (mit ir licht Wstabwichug +15 ) hat i ugfähr Nigug vo 32. Di Dachfläch ach Ost (mit ir licht Südabwichug -75 ) ist 3 gigt. Es gibt bi shr flach sthdr So jwils klir Vrschattug dr PVFläch. Bild 15 Lag dr PV-Alag auf dm Süddach ds Gbäuds Elm Bild 1 Lag dr PV-Alag auf dm Ostdach ds Gbäuds Elm Ibtribahmdatum ist dr Di Alag köt dmzufolg sit Jui 21 ispis. Diss Datum wurd bislag och icht vom Vrsorgr o bstätigt. Nach dm EEG hat di Alag folgd Listugsatil: bis 3 kw: 3 ud mhr kw: 84,2% ( 3, kw) 15,8 %( 5,4 kw) Dr rzugt Strom wird bis 3 kw mit im höhr Satz vrgütt als darübr. Gmittlt rgibt sich i Eispisvrgütug vo,3884 /kwh. Bi Slbstutzug ligt dr Vrgütugssatz bi,191 /kwh. 22

23 5 Erträg Nachfolgd wrd di bis zum Zitpukt dr Brichtrstllug bzw. Alagaufahm aufglauf Ertragsdat für di Schu ud das Gbäud Elm ausgwrtt. Es wird i Eischätzug abggb, ob di Erträg sich i ir akzptabl Badbrit vrglich mit d Progoswrt bfid. 5.1 Grudlag Di Solarstrahlug auf i gigt Fläch wird ormalrwis übr Sostrahlugsmodll mit vrglichswis komplizirt Brchug odr durch Mssistrumt rmittlt. Zur xakt Brchug wird di Globalstrahlug i dr Atil vo Dirkt- ud Diffusstrahlug aufgtilt. Hizu kommt och dr Atil aus Rflxio, dr bi gigt Fläch auftritt. Dabi hägt di Dirktstrahlug stark vo dr Oritirug dr Fläch ab ud ist ur mit komplx Wiklfuktio zu brch. Auf dis Brchug wird im Rahm diss Brichts vrzichtt. Es wird ährugswis agomm, dass di Globalstrahlug rprästativ ist als Strahlug auf di PVFläch. Globalstrahlugsdat sid übr d dutsch Wttrdist fri vrfügbar [12]. Das Zahlwrk ist i Kart abgdruckt, di maull ausgls wrd müss, sih Bild 17. Bild 17 Globalstrahlugskart [12] Di Strahlugsdat gibt s i 3 Ausführug: Moatssummkart, Jahrssummkart, Mittlwrt für d Zitraum 1981 bis 2. Di i im Msszitraum aufgtroff Globalstrahlug wird achfolgd vrwdt, um auf i kompltts Jahr zu schliß. 23

24 5.2 Schu Di Wchslrichtr bzw. Zählr dr Schu wrd rglmäßig ausgls. Zwisch dm ud rgibt sich i Ertrag aus Zählrdiffrz vo 1.11 kwh. Dis tspricht twa dm Durchschittsvrbrauch a Strom für 1 Prso. Laut d Globalstrahlugskart ds DWD [12] traf i dm o. g. Zitraum vo 12 Moat i Globalstrahlug vo 18 kwh/m² i dr Rgio vo Nurkrod auf (dr jwilig Moatswrt wird aus dr Kart abgls). I im Durchschittsjahr wär s 111 kwh/m² gws [12]. Dr strahlugsbriigt Jahrsvrbrauch bträgt: Q El,korr Q El,mss GS korr 111kWh / a 1.11kWh / a kWh / a GS mss 18kWh / a Di igspist Ergimg sollt laut Brchug dr Fa. Wilhlm kwh/a btrag. Dr progostizirt Gsamtrtrag wurd rricht ud sogar licht übrschritt (di Abwichug vo 11 % sollt icht übritrprtirt wrd). Damit ka fstgstllt wrd, dass di Alag bstimmugsgmäß läuft. Hiwis! Ahad diss Korrkturasatzs sollt am Ed is jd Jahrs übrprüft wrd, ob dr Ertrag vrglich mit dm Vorjahr ud vrglich mit dr Progos zurückght. Falls das dr Fall ist, wird i Riigug mpfohl, sih Kapitl 3.4. Zudm kö vrstckt Dfkt odr Midrugsgrüd i Auswrtug rkat wrd. Dis müss da lokalisirt ud bhob wrd, um d maximal möglich Ertrag zu rzil ud so ki Gwiibuß hihm zu müss. Moatswrt I dr Schu wird moatlich dr Eispiszählr ausgls. Bild 18 zigt di Auftragug dr Erträg übr dr Zit. Fhld Msswrt sid ahad vo Hochrchug (auf Basis dr Globalstrahlug) rgäzt. Di Auftragug zigt i auffällig grig Ertrag im August, dr im Rahm dr Utrsuchug icht gklärt wurd. Es ist zu vrmut, dass disr Ausrißr mit dm Bgi dr Mssug (icht xakt am 1.8.) zu tu hat. 24

25 Moatlichr PV-Ertrag 3 Rchwrt Ertrag, i kwh/mo 25 Msswrt Aug Sp Okt Nov Dz Ja Fb Mrz Apr Mai Ju Jul Aug Sp Bild 18 Moatlichr Solarrträg dr PV-Alag Di Auftragug dr Solarrträg übr dr Globalstrahlug zigt Bild 19. Moatlichr PV-Ertrag Solarrtrag dr PV-Alag Ausglichsgrad Solarrtrag i kwh Globalstrahlug i kwh/moat Bild 19 Ertrag dr PV-Alag bi vrschid Globalstrahlug Di moatlich Zählrdat dr Schu zwisch Oktobr ud Jauar (kwh/moat)) kö aufgrud vo Moatswrt vrglichbarr Alag icht korrkt si ud wurd dshalb i di Eizlauswrtug dr Moat icht ibzog. I Summ rschi dis vir Moat jdoch stimmig. 25

26 5.3 Elm Bi dr Alagaufahm am wurd di 4 Wchslrichtr ds Gbäuds Elm ausgls. Es rgab sich folgd produzirt Strommg sit dr Ibtribahm: Wchslrichtr 1: 7223 kwh Wchslrichtr 2: 274 kwh Wchslrichtr 3: 95 kwh Wchslrichtr 4: 5592 kwh Di Gsamtproduktio im Zitraum vo Juli 21 bis ischlißlich April 211 (ca. +4 Moat) bträgt dmach kwh. Damit rzugt di Alag Elm dopplt sovil Ergi, wi di Alag dr Schu. I im Jahr ka di Alag auf Haus Elm EFH mit Strom vrsorg. Würd di tsprchd Listug auf d izl EFH istallirt wrd, würd dutlich höhr Kost afall. Di Pris vo Photovoltaikalag richt sich ach dr Größ dr istallirt Listug. Umso größr i Alag, dsto grigr wird dr Pris j istallirt kwp. Laut d Globalstrahlugskart ds DWD [12] traf i dm o. g. Zitraum vo 1 Moat i Globalstrahlug vo 755 kwh/m² auf di Erdobrfläch auf. I im Durchschittsjahr wär s 131 kwh/m² gws [12]. Dr strahlugsbriigt Jahrsvrbrauch bträgt: Q El,korr Q El,mss GS korr 131kWh / a 2.984kWh / a 28.41kWh / a GS mss 755kWh / a Di igspist Ergimg sollt laut Brchug dr Fa. Wilhlm btrag: kwh für di Ostalag kwh für di Südalag Dr progostizirt Gsamtrtrag vo kwh/a wurd fast gau rricht (Abwichug utr 1 %, ka auch bdigt si durch d icht gaz 1 Moat umfassd Msszitraum). Hiwis! Ahad diss Korrkturasatzs sollt am Ed is jd Jahrs übrprüft wrd, ob dr Ertrag zurückght. Falls das dr Fall ist, wird i Riigug mpfohl, sih Kapitl Eibzug i das Facility Maagmt Nach Abschluss ds Projkts soll das Facility Maagmt i dr Lag si, di Auswrtug bzüglich dr PV- Alag slbst durchzuführ. Dazu wrd i dism Kapitl iig Grudlag rläutrt. Ei Auswrtug, wi i Kapitl 5.2 ud 5.3, ka durch das Facility Maagmt dr Stiftug durchgführt wrd, um d Ertrag dr Alag zu übrwach. Dis rfordrt folgd Arbitsschritt: 2

27 (a) Abls dr Eispiszählr, midsts jährlich zum , bssr moatlich (b) Bschaffug dr Globalstrahlugsdat für i Jahr vom Dutsch Wttrdist als PDF-Dati, sih Bild 17. (c) Maulls Ausls dr jährlich Globalstrahlug GSmss aus dr Dati ud übrtrag i Excl odr i FM-Programm bzw. Brchug mit Taschrchr (d) Korrktur dr abgls Msswrt QEl,mss ach folgdr Forml: Q El,korr Q El,mss 131kWh / a GS mss () Di Forml wird auf d Gazjahrsmsswrt agwdt. Das Ergbis disr Glichug ist dr korrigirt Ertrag; briigt um d Eifluss schwakdr Globalstrahlug. (f) Vrglich mit Zilwrt für di btrffd Alag (sih Plaugsutrlag) ud mit d Ergbiss ds Vorjahrs. Sofr dr Ertrag is Jahrs um twa % utr dm Vorjahrswrt ligt, ist i Riigug vorzush. Ahad dr Moatswrt (moatlich rzugtr Strom, moatlich Globalstrahlug lt. DWD) ka auch i Grafik aalog Bild 19 rzugt wrd. Si zigt das Vrhältis zwisch Solarrtrag ud Globalstrahlug a. Aus d Dat ds rst Btribsjahrs rgibt sich di Rfrzgrad. Ab dm zwit Btribsjahr ka ahad disr Grad abgschätzt wrd, ob Solarrträg ud Globalstrahlug im gplat Vrhältis sth. Pukt obrhalb dr Grad sid positiv zu bwrt. Pukt utrhalb bdut, dass dr Wirkugsgrad im Vrglich zum Vrglichszitraum zurückggag ist. Falls mhrr aufiadr folgd Pukt utrhalb dr Grad lig, sollt di PV- Modul griigt wrd. 27

28 Wirtschaftlichkitsbwrtug Disr Abschitt gibt Aufschluss übr di wirtschaftlich Bwrtug dr Alag. Zu Bgi wrd di utrschidlich Art vo wirtschaftlichr Bwrtug rläutrt. Aschlißd wrd Raddat gat, di für i solch Auswrtug zugrud glgt wrd kö. Dabi wrd Aahm aus dr Plaugsphas (Fa. Wilhlm) vrglich mit typisch Aahm..1 Raddat dr Bwrtug Ei PV-Alag ist da wirtschaftlich, w di Eiahm aus dr Vrgütug für d rzugt Strom (igspistr Strom odr slbst vrbrauchtr Strom) höhr sid, als di Ausgab übr d Lbszitraum dr Alag. Diss Kritrium ist bi d Alag i Nurkrod utr ormal Radbdigug rfüllt, sodass dis im Zitraum dr agdacht Nutzug vo ca. 2 Jahr i Gwi rzil wrd. Um di Wirtschaftlichkit ir PV-Alag burtil zu kö, wird i dr Rgl i Amortisatiosrchug rstllt. Si ist di gbräuchlichst Form di Wirtschaftlichkit ir Alag zu b- odr widrlg. Zur Erstllug dr Wirtschaftlichkitsbtrachtug ir PV-Alag wrd Agab zur Erträg, Kost, Zis ud Laufzit bötigt. Di Hrkuft dr Dat soll achfolgd rläutrt wrd. Btrachtugszitraum Es wird im Allgmi i Lbsdaur dr Alag vo twa 2 Jahr fstglgt. Das ligt zum i dara, dass i garatirt Eispisvrgütug bstht ud di Lbsdaur vo PV-Alag mist auch icht wit übr di 2 Jahr hiausght. Dr Btrachtugszitraum dr Wirtschaftlichkitsbwrtug i dism Bricht bträgt 2 Jahr ud Moat, wil dis dr Zitraum dr Zahlug dr Eispisvrgütug ist. Di Moat rgb sich aus dr Ibtribahm zum Juli ds Jahrs 21. Ertrag Schu: kwh/a (icl. 1 % Vrschattug) Elm Süd: kwh/a (icl. 2 % Vrschattug) Elm Ost: kwh/a (icl. 2 % Vrschattug) Di Wrt für d PV-Ertrag i Nurkrod wrd dm Agbot bzw. dr Wirtschaftlichkitsbwrtug Fa. Elktro Wilhlm tomm. Disr Aahmwrt hat sich aus d Msswrt gut bstätigt. Ertrag icl. Brücksichtigug vo Vrschattug für d Zitraum bis Ed 211: Mit dis Wrt wrd all Brchug durchgführt. 28

29 Ertragsvrlust durch Altrug Di Fa. Elktro Wilhlms ght i ihrr Wirtschaftlichkitsbwrtug vo ir Vrschlchtrug vo twa -,3 %/a aus. Es ist zu vrmut, dass dr Proztsatz aus Erfahrugswrt dr vo Fa. Wilhlm vrbaut PV- Modul stamm ka. Jdoch ist bi d achfolgd Brchug i hr kosrvativr Hraghswis gwählt word. 1 Jahr: -1,48 %/a 25 Jahr: -,88 %/a. Laut Hrstllragab hab Samsug S-Ergy Modul i Listugsgarati vo 9 % ach 1 Jahr ud vo 8 % ach 25 Jahr. Dabi hadlt s sich um di maximal zu rwartd Rduzirug ds Alagrtrags. Mit dr Zisforml brcht tspricht dis folgd Ertragsibuß: Zwisch d bid Wrt: um 1 %/a (Hrstllr) ud,3 %/a (Alagbaur) wird dr Wrt vrmutlich lig. I Alhug a Erfahrugswrt adrr Mssug wird hir vo,5 %/a ausggag [4]. Zu Vrglichszwck wird für di Schu zwisch,3 %/a ud,9 %/a variirt. Kost dr Wartug Di Kost dr Wartug schätzt Fa. Wilhlm mit jährlich,5 % dr Alagkost, wobi di rst 2 Jahr ach dr Ibtribahm wartugsfri sid. I d rstlich 18,5 Jahr mit Wartug rgb sich damit bispilswis ca. 41 für di Wartug dr Alag auf dr Schu. Dr Jahrswrt ligt bi twa 22 /a. Altrativ ka di Wartug auch mit typisch Kostsätz j istallirtr PV-Fläch gschätzt wrd, sih Kapitl Nimmt ma als typisch Wrt 2 /m² a [], rgb sich für di imalig Riigug dr Alag auf dr Schu Wartugskost vo ca. 24. Im Vrglich dr bid Qull ka davo ausggag wrd, dass Fa. Wilhlm für di Schu (ud auch di Alag auf Elm) twa i jährlichs Wartugsitrvall utrstllt hat. Dis wird i all Wirtschaftlichkitsbwrtug bso utrstllt. Di jährlich Wartugskost wrd mit,5 % dr Alagkost ab dm 2. Jahr ach Ibtribahm agstzt. Ertragsvrlust durch Vrschmutzug I di Btrachtug dr Fa. Wilhlm ist ki zusätzlichr Ertragsvrlust aufgrud vo Vrschmutzug igrcht. Trotz Aufwdug für di Riigug dr Modul muss jdoch davo ausggag wrd, dass i Ertragsmidrug für Vrschmutzug auftritt. Wi hoch dis ist, hägt vo dr Eibausituatio ud dm Wartugsitrvall ab. Im Schitt sollt vo 8 % Ertragsvrlust durch Vrschmutzug ausggag wrd [4], sih Kapitl Dis Aahm passt auch gut mit dr Abschätzug zur Wirtschaftlichkit dr Wartug zusamm. Ei Wartug wird wirtschaftlich sivoll durchgführt, w im zurückligd Zitraum sit dr ltzt Wartug twa % Ertragsmidrug rricht sid. Im Folgd wird vo im mittlr Ertragsvrlust vo % zwisch zwi Wartugsitrvall ausggag, dr sich trotz rglmäßigr Wartug istllt. Zu Vrglichszwck wird für di Schu zwisch %/a ud 1 %/a variirt. 29

30 Alagkost ud Kapitalhrkuft Schu: 45.29,93 Elm Süd: ,79 Elm Ost: 54.5,33 Di Alagkost rgb sich aus d Agbot ud Rchug dr Fa. Elktro Wilhlm. Si blauf sich für di PV-Alag iklusiv Motag oh Umsatzstur auf: Fa. Wilhlm ght vo ir Fiazirug zu 9 % aus Frmdkapital ud zu 4 % aus Eigkapital aus. Hirvo wird bi d witr Btrachtug abgwich. Es wird vo 1 % Frmdfiazirug ausggag. Krditzis, Laufzit ud Tilgug Di Fa. Wilhlm ght vo im Krditzis vo 3,4 %/a aus, wobi das rst Jahr tilgugsfri ist. Dr Zis ist fst übr di 15 Jahr Krditlaufzit agomm. Kosrvativ grcht wird dr Krdit ab dm 1. vollstädig Jahr gtilgt ud läuft da übr 2 Jahr (höhr Zislast). Außrdm wird zum Ausglich dr Usichrhit dr Zistwicklug ach d 1 Jahr Zisbidug i Zis vo 5 %/a agomm. Zu Vrglichszwck wird für di Schu zwisch 3,4 %/a mit 1 Jahr Laufzit ud 4,5 %/a mit 2 Jahr Laufzit variirt. Mit dis Variatio soll gzigt wrd, dass dis sich rhblich auf di Gwi ir PV- Alag auswirk. Dr ralistisch Wrt wird mit 4,5 %/a [13] ud 15 Jahr Laufzit agsh. Das bdutt, dass das glih Gld übr i Zitraum vo 15 Jahr mit im Zis vo 4,5 %/a zurückgzahlt wird. Eispisvrgütug Schu:,3914 /kwh (1 % Eispisug) odr,227 /kwh (1 % Slbstutzug) Elm:,3884 /kwh (1 % Eispisug) odr,191 /kwh (1 % Slbstutzug) Di Sätz für di Eispisvrgütug btrag: Pris ud Prisstigrug für Strom Da sowohl Variat mit ud oh slbst gutzt Strom itrssat für d Kud si kö, muss di Prisstigrug ds Stroms dr ächst 2 Jahr brcht wrd. Dr hutig Pris für Strom wird mit,155 /kwh (Mittlwrt ds Jahrs 21) agstzt. Dr Prisstigrugsidx lag i d ltzt 1 Jahr i Nurkrod bi 7, %/a [1]. J ach Qull ligt di progostizirt Prisstigrug für Strom i d ächst 2 Jahr zwisch 3 ud 9 %/a. Agsichts dr immr stärkr astigd Ergipris, aufgrud dr Subvtioirug vo rgrativ Ergi, wär i Brchug mit 3 % Prisstigrug rcht kosrvativ. Dshalb wrd für di witr Btrachtug dri vrschid Szari mit 4, ud 8 %/a grcht, um dutlich zu mach, wlch Auswirkug dr Strompris auf di Wirtschaftlichkit ir PV-Alag mit Slbstutzug hat. Witr Kost ud Vrsichrug Di Fa. Elktro Wilhlm stzt zusätzlich Vrsichrugskost i Höh vo,3 % dr Alagkost a. Dis Kost wrd i all witr Btrachtug so agomm ud auch icht variirt. 3

31 .2 Ergbiss für di Schu E trsag l.ila rgu,ig udvrschm utzug,ikw h Z ir u i dcu T glutv bid Tabll zig di Gsamtrgbiss utr vrschid W a rstp u g d rsig ch rug,i Di achfolgd ig E i s v r g ü t u,i ssg aa m trg bis,i Di+-1.i 4 d jwils 3 Variat gädrt Paramtr sid i d 3 farbig Raddat. A u b i, 2 2, 2 8, 3 4 E i w iah m i G i 1,, ggübrgstllt.,, ,, F olre ah m K oisst Ta akbt i 3 E rg /b si drw irtsspalt chaftlichkitsbw rt,7u gfürdisch1,u bieispis1u,1 4 g R alistrtio schv(o m lrd irf lg )w iirdd.j d 2 r Jai hr 2 4urorwirtschafttjdsJahrca. d C rs lk sittiä gai s prdrizs tw srt tz7t.i 3 i t.m Jaudsd low t slig f E Rigwivotwa11Ct (G w rs taa attlsictu h d F öschu rdu rug g ).Strom 1 % Eispisug Schu 1% Slbstutzug bstrfal m itlrrfal schlchtstrfal bstr Fall mittlrr Fall schlchtstr Fall KostdrAlaS g l:4 1r,a 4u 1chsvrgütug:,227 78kW h/a bs4 tv.2 4 rb Z iausf,iz it% /artilgug,ia L di 1,, 1,,Alag: 5 2,, Kost E rrttrra g ssm d rru g w g A lt ru m g,iu % /g a,i% 3 dr ,41 Istallatio Ed Jui 21 rzugtr Strom oh Abzüg: kwh/a E a g m i d u g w g V r s c h t z u 1 V r t u r u g d s S t r o m p r i s s,i % / a 4 8 Eispisvrgütug,3914 /kwh E A A b g d,iru,ihkw h Errrtttrrra ag go hc c m ui kg W E a g ii ll..ila llutt rrgu g ud V rschm utzug,ikw h iw Z s u d T g,i rbtu g rsrig ch rug g,i Zis, i S a si t d u tu z ud S gv vm üz tu %/a ,4 4,5 5, vg rlsm ts ro b u gs,iko st,i a m t r g b i s,i +1, 44 Tilgug, i 7 A u sgaahb ii Laufzit dr , , a ig E m, 2, 2 3, 2 kw i ii 2, ,2 473 wg 1,1 148 Altrug, i %/a F a t o re a h m / K o s t i Ertragsmidrug,, 8, 3,3,5,9 Tabl4 ErgbissdrW irtschaftlichkitsbwrtugfürdischubieigvrbrauch /kwh /kwh /kwh / Gwi rwirtschaftt, w IstallatioEd Jui 21 rzugtrstromoh Abzüg:133 /kwh Stromprishut:,155 /kwh /kwh /kwh /kwh / Ertragsmidrug wg Vrschmutzug, i % Ertrag oh Abmidrug, i kwh Ertrag icl. Altrug, i kwh

32 Dr Fall dr Slbstutzug ds Stroms schidt dutlich bssr ab als di Eispisug. Es muss jdoch di Eispisvrgütug rricht wrd, di sich ach dm EEG für i vor istallirt Alag rgibt. Außrdm wurd 1 % Slbstutzug utrstllt. Disr Umstad ist i Nurkrod möglich, da ur übr i groß Hauptzählr abgrcht wird. Solag di istallirt PV- Alag icht mhr als d kompltt Vrbrauch dr Stiftug dck, ka vo 1% Slbstutzug ausggag wrd. So rgb sich ralistisch fast. Gwi für di Alag auf dr Schu. Jd Kilowattstud rzugt Stroms lifrt lagfristig i mittlr Rigwi vo twa 24 Ct (Gwi aus dr staatlich Fördrug ud dr vrmid Strombzugskost)..3 Variat: Auswirkug ds.o-vrtrags auf di Schu Di achfolgd Tabll zigt di Gsamtrgbiss utr dr Aahm dr vo.o vrtraglich vorgschlag Vrgütug bi Slbstvrbrauch vo,177 /kwh. Disr Wrt ist zu idrig ud tspricht icht dm EEG für Alag mit Istallatio ud Ibtribahm vor dm Schu 1 % Slbstutzug bstr Fall mittlrr Fall schlchtstr Fall Kost dr Alag: ,41 Istallatio Ed Jui 21 rzugtr Strom oh Abzüg: kwh/a Slbstvrbrauchsvrgütug:,177 /kwh Strompris hut:,155 /kwh Zis, i %/a Laufzit dr Tilgug, i a Ertragsmidrug wg Altrug, i %/a Ertragsmidrug wg Vrschmutzug, i % Vrturug ds Strompriss, i %/a Ertrag oh Abmidrug, i kwh Ertrag icl. Altrug, i kwh Ertrag icl. Altrug ud Vrschmutzug, i kwh Zis ud Tilgug, i Wartug ud Vrsichrug, i Slbstutzugsvrgütug, i vrmid Strombzugskost, i Gsamtrgbis, i Ausgab i /kwh Eiahm i /kwh Gwi i /kwh Faktor Eiahm/Kost i / 3,4 4,5 5, ,3,5, ,224 -,28 -,344,551,472,412,327,192,7 2,4 1,9 1,2 Tabll 5 modifizirt Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eigvrbrauch Utr asost mittlr Bdigug würd ma bi 1 % Slbstutzug ds Stroms i Vrgütug vo ca vrlir. Jd Kilowattstud rzugt Stroms lifrt lagfristig i mittlr Rigwi vo twa 19 statt 24 Ct (Gwi aus dr staatlich Fördrug ud dr vrmid Strombzugskost). Es ist zwar im Momt ki Slbstutzug vorgsh, dis ka sich abr ggf. ach Nutzugsädrug dr Schu odr Umbau ds Eispispukts och ädr. Dahr sollt dr Vrtrag gädrt wrd, sih Kapitl

33 .4 Variat: Istallatio dr Schu-Alag 211 Di achfolgd bid Tabll zig di Gsamtrgbiss für di Schu, w si zu d vrmidrt Fördrsätz rst 211 as Ntz ggag wär. Dis Vorausstzug würd rhblich Vrgütugsibuß zur Folg hab ud im schlchtst Fall di btrachtt Alag uwirtschaftlich mach. Schu % Eispisug bstr Fall mittlrr Fall schlchtstr Fall Kost dr Alag: ,41 Istallatio Ed Jui 21 rzugtr Strom oh Abzüg: kwh/a Eispisvrgütug,2874 /kwh Zis, i %/a Laufzit dr Tilgug, i a Ertragsmidrug wg Altrug, i %/a Ertragsmidrug wg Vrschmutzug, i % Ertrag oh Abmidrug, i kwh Ertrag icl. Altrug, i kwh Ertrag icl. Altrug ud Vrschmutzug, i kwh Zis ud Tilgug, i Wartug ud Vrsichrug, i Eispisvrgütug, i Gsamtrgbis, i Ausgab i /kwh Eiahm i /kwh Gwi i /kwh Faktor Eiahm/Kost i / 3,4 4,5 5, ,3,5, ,224 -,28 -,344,287,287,287,3,8 -,57 1,28 1,3,83 Tabll Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eispisug Ralistisch rgibt sich bi 1 % Eispisug da i Nullsummspil. Wi i Kapitl 3. Fördrmittl ud EEG brits rläutrt, wird sit 21 vrsucht, di Btribr zur Slbstutzug azurg ud di Azahl dr Alag di zu 1% ispis zu vrrigr. Schu % Slbstutzug bstr Fall mittlrr Fall schlchtstr Fall Kost dr Alag: ,41 Istallatio Ed Jui 21 rzugtr Strom oh Abzüg: kwh/a Slbstvrbrauchsvrgütug:,1543 /kwh Strompris hut:,155 /kwh Zis, i %/a Laufzit dr Tilgug, i a Ertragsmidrug wg Altrug, i %/a Ertragsmidrug wg Vrschmutzug, i % Vrturug ds Strompriss, i %/a Ertrag oh Abmidrug, i kwh Ertrag icl. Altrug, i kwh Ertrag icl. Altrug ud Vrschmutzug, i kwh Zis ud Tilgug, i Wartug ud Vrsichrug, i Slbstutzugsvrgütug, i vrmid Strombzugskost, i Gsamtrgbis, i Ausgab i /kwh Eiahm i /kwh Gwi i /kwh Faktor Eiahm/Kost i / 3,4 4,5 5, ,3,5, , ,224 -,28 -,344,529,45,389,34,17,45 2,3 1,1 1,13 Tabll 7 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für di Schu bi Eigvrbrauch 33

34 Dr Fall dr Slbstutzug ds Stroms schidt dutlich bssr ab als di Eispisug, w auch icht gaz so gut wi bi Ibtribahm 21. Es ist trotz drzit brits vrmidrtr staatlichr Zuschüss wstlichr Gwi zu vrzich. Jd Kilowattstud rzugt Stroms würd lagfristig i mittlr Rigwi vo twa 17 Ct (Gwi aus dr staatlich Fördrug ud dr vrmid Strombzugskost) lifr..5 Ergbiss für Elm Di achfolgd bid Tabll zig di Gsamtrgbiss utr vrschid Raddat für di Alag auf dm Dach ds Gbäuds Elm. Di i d jwils 3 Variat gädrt Paramtr sid i 3 farbig Spalt ggübrgstllt. Elm 1 % Eispisug bstr Fall mittlrr Fall schlchtstr Fall Kost dr Alag: ,12 Istallatio Ed Jui 21 rzugtr Strom oh Abzüg: 2888 kwh/a Eispisvrgütug,3884 /kwh Zis, i %/a Laufzit dr Tilgug, i a Ertragsmidrug wg Altrug, i %/a Ertragsmidrug wg Vrschmutzug, i % Ertrag oh Abmidrug, i kwh Ertrag icl. Altrug, i kwh Ertrag icl. Altrug ud Vrschmutzug, i kwh Zis ud Tilgug, i Wartug ud Vrsichrug, i Eispisvrgütug, i Gsamtrgbis, i Ausgab i /kwh Eiahm i /kwh Gwi i /kwh Faktor Eiahm/Kost i / 3,4 4,5 5, ,3,5, ,221 -, ,388,388,388,18,114,5 1,7 1,41 1,15 Tabll 8 Ergbiss dr Wirtschaftlichkitsbwrtug für Elm bi Eispisug Ralistisch wrd i d 2 Jahr.3 Gwi rwirtschaftt, w dr Strom vollstädig igspist wird, wovo i Nurkrod abr icht auszugh ist. Dr Fall dr Slbstutzug ds Stroms schidt auch bi dism Gbäud dutlich bssr ab als di Eispisug, als Istallatiosdatum dr Alag wird Ed Jui 21 vrtraglich vo o akzptirt. Es rgb sich da ralistisch twa Gwi übr d Gsamtzitraum. Jd Kilowattstud rzugt Stroms lifrt lagfristig i mittlr Rigwi vo twa 21 Ct (Gwi aus dr staatlich Fördrug ud dr vrmid Strombzugskost). Dr Gwi ligt twa 3 Ct utr dm Ergbis für di Schu. 34