Bericht aus der Photovoltaik-Praxis

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1 Bericht aus der Photovoltaik-Praxis

2 Inhaltsverzeichnis Vorstellung Krannich Solar Grundlagen der Photovoltaik Modultechnik Kabel- / Steckverbindungen Grundlagen der Wirtschaftlichkeit / Ertragsberechnungen

3 Inhaltsverzeichnis Vorstellung Krannich Solar Grundlagen der Photovoltaik Modultechnik Kabel- / Steckverbindungen Grundlagen der Wirtschaftlichkeit / Ertragsberechnungen

4 Unternehmensgeschichte 1995 gründeten Kurt und Axel Krannich die Firma Krannich Solartechnik. Die Brüder installierten selbst Photovoltaik-Anlagen in der Größenordnung von 1 bis 10 kw wandelt sich der Installationsbetrieb zu einem Fachhandel für Photovoltaik-Anlagen, später zum Fachgroßhandel für Photovoltaik- Anlagen ein Logistik-Center in Weil der Stadt wird angemietet um das stetig wachsende Volumen an Modulen und Gestellmaterial professionell lagern und kommissionieren zu können.

5 Unternehmensgeschichte 2003 Die Lagerfläche wird auf qm erweitert, 2004 wird das Logistik-Center erworben hat Krannich Solar 16 Mega Watt Solarstrom in Deutschland und Europa auf die Dächer gebracht. Die Zahl der Mitarbeiter ist seit 1995 deutlich gewachsen und liegt derzeit bei 120 Personen.

6 Gegründet Holding Germany 1995 USA East Coast 2004 Spain 2004 Italy 2006 Korea 2006 Greece 2007 France 2007 USA West Coast 2007

7 Geschäftsfelder Komplette PV-Systeme Turn-key Power Plants (TPP seit 2006) Die Marken-Produkte

8 Komplette PV-Systeme 2005 Scheune in Mauren Aufdachanlage 78 kwp 2006 Einfamilienhaus in Neubulach Aufdachanlage 4,8 kwp

9 Erfolgreiche PV-Sonnenkraftanlagen 2006 Motilla del Palancar, Spanien Freilandanlage Roof system, 470,4 kwp 2006 Sierra Engarcerán, Spanien Freilandanlage Roof system, 300 kwp

10 Die Marken-Produkte

11 Grundlagen der Photovoltaik

12 Natürliches Energiepotenzial Die Kraft der Sonne Erdwärme Biomasse jährlicher Weltenergiebedarf Sonnenenergie Wasserkraft und Meeresenergie Windenergie

13 Mittlere Jahreseinstrahlung in Deutschland in kwh/m²

14 Strahlungsleistung bei unterschiedlichem Wetter Bewölkt Vorwiegend Diffusstrahlung Klarer Himmel, sonnig Vorwiegend Direktstrahlung Einstrahlung in W/m2

15 Sonnenbahn über Jahr und Tag (nördliche Hemisphäre) 21. Juni Zenit 21. September 21. März 21. Dezember W N S 08:33 06:20 04:00 O

16 Abhängigkeit des Ertrages von Ausrichtung und Neigung (nördliche Hemisphäre) Nord Jährliche Einstrahlung in % West Ost W Neigungswinkel S O Beispiel Süd Beispiel: 30 /45 Südwest/ 95%

17 Generatoren unterschiedlicher Neigung

18 Veränderlicher Schattenwurf über den Tag

19 Verschattung behindert die Erzeugung von Solarstrom

20 Vermeidung von Eigenverschattung bei Freiaufstellung und aufgeständerten Flachdachanlagen Höhe Abstand ca. 4-6 x Höhe

21 Art und Weise der Montage

22 Aufdach / Schrägdach / Flachdach 2006 Neubulach, Germany Einfamilienhaus Roof system, 4,02 kwp 2005 Rutesheim, Germany Rathaus Roof system, 12,15 kwp

23 Indach 2004 Lindau, Germany Mehrfamilienhaus Dachintegriert, 8 kwp

24 Fassade 2005 Stutensee, Germany Schulzentrum Fassaden integriert, 28,8 kwp

25 Freiland Power Plant Systems 2006, 3500 kwp, Cuenca

26 Modultechnik

27 Mono-, Poly- und CIS-Module 60M125 60P156 CIS

28 Unterschied Mono-, Poly- und CIS-Modul Monokristalline Siliziumsolarzelle Das Ausgangsmaterial für monokristalline Siliziumsolarzellen stellt ein aus einer Siliziumschmelze gezogener Einkristall dar. Die von diesem zylinderförmigen Einkristall heruntergesägten Siliziumscheiben werden dann im Zellherstellungsprozess zu monokristallinen Siliziumsolarzellen weiterverarbeitet. Im Vergleich zur polykristallinen Zelle ist die Herstellung einer monokristallinen Siliziumsolarzelle etwas energieintensiver und aufwändiger. Die Wirkungsgrade monokristalliner Siliziumsolarzellen liegen allerdings mit 14 bis 18 % im Mittel etwas höher als die von polykristallinen Siliziumsolarzellen.

29 Unterschied Mono-, Poly- und CIS-Modul Polykristalline Siliziumsolarzelle Polykristalline Siliziumsolarzellen sind in Blöcke gegossenes Solarsilizium. Es entstehen relativ große Kristalle mit sichtbaren Korngrenzen. Aus den Blöcken werden zunächst Quader und von diesen Quadern dann die einzelnen Siliziumscheiben herausgesägt und dann im Zellherstellungsprozess zu polykristallinen Siliziumsolarzellen weiterverarbeitet. Der Wirkungsgrad einer polykristallinen Siliziumsolarzelle ist mit 12 bis 16 % meist etwas geringer als der Wirkungsgrad monokristalliner Siliziumsolarzellen. Das Herstellungs-verfahren ist aber kostengünstiger und weniger energieintensiv.

30 Unterschied Mono-, Poly- und CIS-Modul Dünnschichtsolarzelle (CIS-Solarzelle) Dünnschichtsolarzellen sind im Gegensatz zu konventionellen mono- oder polykristallinen Siliziumsolarzellen etwa um den Faktor 100 dünner. Sie müssen allerdings üblicherweise auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Für die jeweiligen Solarzellenmaterialien sind unterschiedliche industrielle Herstellungsverfahren vom Bedampfen des Trägermaterials im Hochvakuum bis zu Sprühverfahren verfügbar. Durch Dünnschichtsolarzellen wird langfristig eine wesentliche Preissenkung von Photovoltaikanlagen erwartet. Materialeinsparung, Erforschung neuer Halbleitermaterialien, Niedertemperaturprozesse, die deutlich energieeffizienter sind, und ein hoher Automatisierungsgrad ermöglichen in einigen Jahren niedrigere Herstellungskosten.

31 Aufbau eines gerahmten Moduls 1 Aluminiumrahmen, 2 Dichtung, 3 Glas, 4 Einbettung in EVA (Ethylen-Venyl-Acetat), 5 Kristalline Zelle, 6 Tedlar-Folie

32 Aufbau einer Kupfer-Indium-Sulfit (CIS) Solarzelle 1 ZnO, 2 Cu, 3 In, 4 Metallischer Rückseitenkontakt, 5 Glasplatte

33 Wirkungsgrade unterschiedlicher Zelltypen Zelltyp Aufbau Wirkungsgrad Entwicklungsstand einzelne Zelle (Labormuster)* Modul Monokristallines Silizium Gleichmäßige Kristallstruktur,»Einkristall«24,7 % % Industrielle Produktion Polykristallines (multikristallines) Silizium Abschnittsweise gleichmäßige Kristallstruktur 19,8 % % Industrielle Produktion Kupfer-Indium- Diselenid (CIS) Dünnschichttechnik, auf unterschiedlichsten Trägermaterialien einsetzbar 18 % % Industrielle Produktion * Achtung: Einzelzellen als Labormuster schneiden meistens erheblich besser ab als komplette Module. Für die praktische Bewertung einer Anlage ist deshalb der Modulwirkungsgrad zu verwenden. ** Als Modul nicht am Markt erhältlich. *** in stabilisiertem Zustand.

34 Wechselrichtertechnik

35 Wechselrichtertechnik Solarmodule erzeugen Gleichstrom. Sollen herkömmliche Haushaltsgeräte verwendet werden oder die Einspeisung in ein Netz erfolgen, muss der Gleichstrom von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden. Wechselrichter können je nach Schaltung sowohl für die Erzeugung von einphasigem Wechselstrom als auch für die Erzeugung von dreiphasigem Wechselstrom ausgelegt sein. KACO Powador 5000xi SMA 8000er high KOSTAL PIKO 10.1

36 Unterschied trafo- und trafolose Wechselrichter Man unterscheidet dabei in Wechselrichter mit einem internen Transformator (Trafo) und Wechselrichter, die ohne Trafo betrieben werden. Einsatzgebiet bei einem Wechselrichter mit Trafo: Bei Dünnschichtmodulen Einsatzgebiet bei einem trafolosem Wechselrichter: Bei Mono- und Poly-Modulen Abb. zeigt den Wirkungsgrad eines Wechselrichters mit Trafo Abb. zeigt den Wirkungsgrad eines Wechselrichters ohne Trafo

37 Prinzip einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage 1 Solargenerator, 2 Generatoranschlusskasten (GAK), 3 Wechselrichter, 4 Einspeise- und Bezugszähler, 5 Netzanschluss, 6 Verbraucher

38 Planung und Dimensionierung von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen: 1. Festlegung der Anlagengröße Investitionsvolumen klären Größe und Ausrichtung der Dachfläche, Position von Dachaufbauten feststellen Verschattungsfreiheit des Daches bzw. des Teils, auf dem die Anlage installiert werden soll, überprüfen, dazu eventuell vorhandene Antennen oder Blitzfangstangen versetzen

39 Planung und Dimensionierung von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen: 2. Auswahl der Solarmodule Entscheidung für einen Modultyp (monokristalline, polykristalline oder Dünnschichtmodule) Festlegen der Modulanzahl in Abhängigkeit von der gewünschten Anlagengröße bzw. der Dachgröße

40 Planung und Dimensionierung von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen: 3. Auswahl des Wechselrichters Wahl des Wechselrichters entsprechend der Anlagenleistung, den Modulspannungen und dem zulässigen Eingangsstrom Gewährleistung, Garantie und Service des Wechselrichterherstellers bei der Auswahl der Wechselrichter beachten

41 Grundlagen der Wirtschaftlichkeit / Ertragsberechnungen

42 Kostenaufteilung einer netzgekoppelten Photovoltaik- Anlage mit einer Leistung von 5 k Wp in Deutschland Module Wechselrichter Installationsmaterial Montage Planung und Dokumentati on

43 Aktuelle Einspeisevergütung in Deutschland für Strom aus Photovoltaikanlagen Jahr Jahr 2009 Jahr 2010 Anlagen auf Freiflächen 35,49 Ct/kWh?? Anlagen auf Gebäudedach, (bis 30 kw p ) 46,75 Ct/kWh?? Anlagen auf Gebäudedach, (über 30 bis 100 kw p ) 44,48 Ct/kWh?? Anlagen auf Gebäudedach, (über 100 kw p ) 43,99 Ct/kWh?? Bonus für»gebäudeintegrierte Fassadenanlagen«+ 5,00 Ct/kWh?? 1 Die Einspeisevergütung für Photovoltaikanlagen, die nach dem Jahreswechsel erstmals ans Stromnetz angeschlossen werden, sinkt im Vergleich zu den Vergütungssätzen des Vorjahres um 5 % bei Freiflächenanlagen ab 2006 um 6,5 %.

44 Beispielrechnung

45 Beispielrechnung

46 Beispielrechnung

47 Beispielrechnung

48 Ertragsberechnung

49 Worin liegen die Vorteile der Photovoltaik? Photovoltaik ist ein sicheres, weitgehend risikoloses Geschäft. Investition und Ertrag sind überschaubar und langfristig kalkulierbar. Photovoltaiksysteme sind einfach und schnell zu installieren und bieten für unterschiedliche Gewerke ein lukratives Geschäftsfeld. Zweistellige Zuwachsraten sorgen für neue Umsatzchancen im Handwerk. Das sichert vorhandene und schafft neue Arbeitsplätze. Photovoltaikanlagen sind dank der garantierten Einspeisevergütung des EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) eine lohnende Geldanlage, mit der eine gute Rendite erzielt werden kann. Photovoltaische Stromerzeugung ist robust, fehlertolerant und extrem wartungsarm

50 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!