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Katharina – Madlene Katharina – Madlene KraftKraft

Schwerpunkt PhotovoltaikSchwerpunkt Photovoltaik

Photovoltaik Photovoltaik

Warum Warum ??

Die Energieressourcen der Erde,

unserer Erde, sind nicht unerschöpflich !!!

• UranUran

• ErdölErdöl

• ErdgasErdgas

• SteinkohleSteinkohle

ca. 40 Jahre

ca. 45 Jahre

ca. 200 Jahre

ca. 60 Jahre

Die Erwartungen über die Verfügbarkeit unserer Energien

beträgt bei

Stand 2004

• BraunkohleBraunkohle

ca. 135 Jahre

Deshalb mit Deshalb mit PhotovoltaikPhotovoltaik die die unerschöpfliche unerschöpfliche Energiequelle der Energiequelle der ZukunftZukunft nutzen nutzen

Die Sonne ist ein gigantisches und nahezu unerschöpfliches Kraftwerk. Jahr für Jahr liefert sie der Erde über 219.000 Billionen Kilowattstunden Energie

zum Nulltarif. Dies ist 3.000-mal mehr, als die gesamte Weltbevölkerung heute verbraucht.

In Deutschland liegt die jährliche mittlere Sonneneinstrahlung bei rund 1.000 kWh/m2. Dies ist mehr als die Hälfte der Intensität, die auf die Sahara trifft und entspricht einem Energiegehalt von jährlich rund 100l Öl auf jeden Quadratmeter der Bundesrepublik gerechnet. Schon beim heutigen Stand der Technik wäre das genug, um Solarenergie zur tragenden Säule der deutschen Energieversorgung auszubauen.

Was ist Photovoltaik ?Was ist Photovoltaik ?

Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen.in elektrische Energie mittels Solarzellen.

Dieser Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits Dieser Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexander Berquerel entdeckten Photoeffekt.1839 von Alexander Berquerel entdeckten Photoeffekt.

Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für das Licht und dem Namen des dem griechischen Wort für das Licht und dem Namen des

Physikers Alessandro Volta.Physikers Alessandro Volta.

Das Sonnenlicht besteht aus Photonen. Die Solarzelle dient dazu diese Das Sonnenlicht besteht aus Photonen. Die Solarzelle dient dazu diese einzufangen. Wird nun ein Siliziumatom von einem Photon getroffen, so einzufangen. Wird nun ein Siliziumatom von einem Photon getroffen, so reißt dies Elektronen aus ihrer Bahn. Dadurch wird in der reißt dies Elektronen aus ihrer Bahn. Dadurch wird in der Photovoltaikzelle elektrische Spannung hervorgerufen.Photovoltaikzelle elektrische Spannung hervorgerufen.

Da diese Spannung bzw. dieser Strom meist nicht ausreicht, werden mehrere Da diese Spannung bzw. dieser Strom meist nicht ausreicht, werden mehrere Solarzellen zu größeren Einheiten, so genannten Modulen zusammengefasst. Solarzellen zu größeren Einheiten, so genannten Modulen zusammengefasst. Mehrere Module ergeben wiederum ein Paneel. Dabei werden die Zellen, je nach Mehrere Module ergeben wiederum ein Paneel. Dabei werden die Zellen, je nach dem ob man höhere Ströme bzw. höhere Spannungen haben möchte, parallel oder dem ob man höhere Ströme bzw. höhere Spannungen haben möchte, parallel oder in Reihe geschaltet. in Reihe geschaltet.

Heute gibt es drei Arten von Solarzellen, die für eine Serienproduktion reif Heute gibt es drei Arten von Solarzellen, die für eine Serienproduktion reif sind:sind:

Wie funktioniert Photovoltaik?

3.      Amorphe Solarzellen3.      Amorphe Solarzellen

Amorphe Solarzellen, auch Dünnschichtzellen genannt, entstehen durch das Amorphe Solarzellen, auch Dünnschichtzellen genannt, entstehen durch das Aufbringen von sehr dünnen Siliziumschichten auf ein anderes Material, meist auf Aufbringen von sehr dünnen Siliziumschichten auf ein anderes Material, meist auf Glas. Die Schichten sind weniger als ein fünfzigstel so dick wie ein menschliches Glas. Die Schichten sind weniger als ein fünfzigstel so dick wie ein menschliches Haar. Die Produktionskosten sind vergleichsweise gering, die Wirkungsgrade Haar. Die Produktionskosten sind vergleichsweise gering, die Wirkungsgrade erreichen nur 5 bis 7 % im Labor sind allerdings schon etwa die doppelten Werte erreichen nur 5 bis 7 % im Labor sind allerdings schon etwa die doppelten Werte erzielbar.erzielbar.

1.      Monokristalline Solarzellen: 1.      Monokristalline Solarzellen:

Diese werden aus monokristallinem, d.h. hochreinem Silizium hergestellt. Das Diese werden aus monokristallinem, d.h. hochreinem Silizium hergestellt. Das Silizium wird mittels diverser Prozesse in eine hochreine Form gebracht und dann Silizium wird mittels diverser Prozesse in eine hochreine Form gebracht und dann dosiert verunreinigt, d.h. dotiert. dosiert verunreinigt, d.h. dotiert. Monokristalline Solarzellen haben zwar den höchsten Wirkungsgrad von 14 bis 17 Monokristalline Solarzellen haben zwar den höchsten Wirkungsgrad von 14 bis 17 %, sind aber vergleichsweise teuer herzustellen da dies aus einem Kristall %, sind aber vergleichsweise teuer herzustellen da dies aus einem Kristall hergestellt wird..hergestellt wird..

2.      Polykristalline Solarzellen2.      Polykristalline Solarzellen::

Diese sind preiswerter als die Zellen aus hochreinem Silizium herzustellen, haben Diese sind preiswerter als die Zellen aus hochreinem Silizium herzustellen, haben dafür aber einen geringeren Wirkungsgrad von 13 bis 15 %.dafür aber einen geringeren Wirkungsgrad von 13 bis 15 %. (Mehrere Kristalle)

Solarzellen bestehen fast immer aus Silizium (Quarzsand) nur wenige werden Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) hergestellt. CIS - Zellen sind Dünnfilm-Solarzellen aus mehreren Schichten von unterschiedlich dotiertem

Kupfer-Indium-Diselenid (CIS).

Zur Herstellung einer Solarzelle wird dieses Halbleitermaterial "dotiert" und so verschiedene Schichten mit positiven oder

negativen Ladungsträgerüberschuss gebildet.

Am Übergang der beiden Schichten baut sich ein elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Über Kontakte kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden.

Funktionsweise einer Solarzelle

Eine Photovoltaikanlage besteht aus miteinander verschalteten Solarstrommodulen. Bei Lichteinfall erzeugen die Module einen Gleichstrom. Die Leistung hängt von der Menge der verschalteten Modulen und der Intensität der Sonneneinstrahlung ab.

Der erzeugte Gleichstrom wird zu einem Wechselrichter geführt und von diesem in Wechselstrom umgewandelt. Dieser wird von einem separaten Zähler erfasst und in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Wie funktioniert die Netzeinspeisung?

Die Netzeinspeisung graphisch dargestellt

Der ideale Neigungswinkel beträgt 28°.Von 15 – 45° gibt geringfügige Ertragsverluste, unter 15° besteht die Gefahr der Verschmutzung und somit Ertragsverluste

Voraussetzung für ein optimale Funktionalität sind absolut Verschattungsfrei Flächen !

Generell sind alle Dach- eindeckungen geeignet.

(Allerdings muss der Dachzustand eine mindestens 20-jährige Nutzung der Flächegewährleisten.)

Geeignete Geeignete EinsatzgebieteEinsatzgebiete sind Dachflächensind Dachflächen

Die Ausrichtung der Photovoltaik-Anlage

Aber ganz Wichtig ist !!!

Ausrichtungs- und Ertragsbeispiele

Die Ermittlung der Anlagenerträge hängt im wesentlichen von dem regionalen Standort der Anlage ab. In Hessen liegen die Erträge zwischen 800 und 1000 kWh pro Jahr u

graphisch Dachstellung über die Globalstrahlung 1981-2004Mittlere Jahressummen in kWh/m²

Rentabilität und ErtragRentabilität und Ertrag

Größe des Solargenerators

Investitionskosten

Nebenkosten

Jahresertrag pro kWp

Einahmen pro Jahrnach Abzug der NebenkostenGesamteinnahmen in 20 Jahren

Anlagengrösse 1 30Anlagenkosten 4.050,00 121.500,00 DC Montagekosten 515,00 15.450,00 Zubehör 120,00 3.600,00 AC Montagekosten 150,00 4.500,00 Gesamtkosten 4.835,00 145.050,00 BetriebskostenVersicherung 1.458,00 Wartung 526,00 Einspeise-Zählermiete 30,00

Einnahmen / Ausgaben kWh pro kWp / Jahr 875,00 Vergütung pro kWh / € / 0,544 Vergütung pro kWp / € / Jahr 476,00 x 30 kWp Anlagengröße 14.280,00 abzüglich Wartung / Versicherung etc. 2.014,00 Einnahmen pro Jahr 12.266,00 Amortisationszeit in Jahre 11,8Gesamteinnahmen in 20 Jahren 245.320,00 Überschuß vor Steuer 100.270,00

RentabilitätsberechnungDer Energieversorger ist verpflichtet durch das Gesetz der erneuerbaren Energie (EEG) den erzeugten Der Energieversorger ist verpflichtet durch das Gesetz der erneuerbaren Energie (EEG) den erzeugten Storm der PV-Anlage abzunehmen und zahlt Ihnen für eine Dachanlage bis zu 30 KWp , wenn die PV-Storm der PV-Anlage abzunehmen und zahlt Ihnen für eine Dachanlage bis zu 30 KWp , wenn die PV-Anlage noch 2005 in Betrieb geht, pro KW für 20 Jahre 54,5 Cent. Die Einspeisevergütung sinkt jährlich Anlage noch 2005 in Betrieb geht, pro KW für 20 Jahre 54,5 Cent. Die Einspeisevergütung sinkt jährlich um 5 % das heißt, geht die PV-Anlage 2006 in Betrieb erhält man für 20 Jahre 51,8 Cent usw.um 5 % das heißt, geht die PV-Anlage 2006 in Betrieb erhält man für 20 Jahre 51,8 Cent usw.

1 KILOWATT peak = ca. 10 m² Dachfläche 1 KILOWATT peak = ca. 10 m² Dachfläche

Flächenbedarf

Anlage mit 3,75 KilowattAnlage mit 3,75 Kilowatt Anlage mit 55,5 Anlage mit 55,5 KilowattKilowatt

Beispielanlagen

Wir hoffen wir haben Ihr Interesse Wir hoffen wir haben Ihr Interesse geweckt.geweckt.

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