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1. Sonnenstrom (Photovoltaik)

Die Energiequelle Sonne liefert mindestens noch für die nächsten 5 Milliarden Jahre der Menschheit kostenlos Energie. Dabei bietet sie uns in Deutschland ca. 80 mal mehr Energie in Bezug auf unseren Verbrauch an!

Der Kernreaktor Sonne besitzt einen genügend großen Sicherheitsabstand ( 1AE) ist
Unerschöpflich und umweltfreundlich. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdgas, Erdöl und Uran sind dagegen nur begrenzt vorhanden und belasten über den CO2 - Ausstoß (Haupttreibhausgas) unser Klima!

Übrigens: Die Sonne schreibt uns keine Rechnung!
Ihre eigene Solaranlage macht Sie daher ein Stück weit unabhängiger von den absehbaren Steigerungen der Energiepreise. 


Es gibt zwei verschiedene Arten der Nutzung von Solaranlagen: 

1. Solarmodule (Photovoltaik) erzeugen elektrischen Strom 
2. Kollektoren (Solarthermie) gewinnen Wärme 


Sonnenstrom (Photovoltaik) --- Sonnenwärme (Solarthermie)

Abb. 1: Vergleich von Sonnenstrom und Sonnenwärme

Die Nutzung von Solarstrom (Photovoltaik) ist Gegenstand dieser Erklärungen. 


2. Aufbau einer Photovoltaikanlage:


Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Photovoltaik-Modulen (Solarmodulen), die Sonnenlicht in Gleichstrom umwandeln. Meist wird dieser Gleichstrom in üblichen 230-Volt / 50 Hz Wechselstrom umgeformt. 

Ein Photovoltaik-Modul wiederum besteht aus einzelnen Solarzellen. Meist 36 oder 72 Zellen aus monokristallinem oder polykristallinem Silizium je nach dem Herstellungsverfahren. Diese bestehen aus unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien, die die Eigenschaft haben, direkt aus dem Sonnenlicht Elektrizität zu erzeugen. Diese Eigenschaft basiert auf dem photovoltaischen Effekt. Daher wird diese Technik Photovoltaik genannt.




ZELLE ......................MODUL........................GENERATOR

Abb. 2: Begriffserklärung Zelle, Modul, Generator





Abb. 3:Prinzipielle Funktionsweise einer Photovoltaischen Anlage (PV-Anlage): 


Wenn auf eine Solarzelle Licht trifft, entsteht eine elektrische Spannung (1) zwischen der dem Licht zugewandten und der dem Licht abgewandten Seite. Wird der Stromkreis geschlossen, fließt elektrischer Strom (2). 


3. Die verschiedenen Arten von Solarzellen: 

Es wurden mehrere Arten von Solarzellen entwickelt, die sich im Aufbau und in der Effizienz der Energieumwandlung unterscheiden. 

Solarzellenmaterial:  Max. Zellwirkungsgrad etaZ Max. Modulwirkungsgrad etaM 
Hochleistungszellen  19,5 % 17,0 %
Monokristallines Silizium 18,0 % 14,2 %
Polykristallines Silizium 16,0 % 13,9 %
amorphes Silizium 7,5 % 7,0 %
CIS, CIGS 14,0 % 10,0 %
Cadmium - Tellurid 10,0 % 9,0 %

 
Kristalline Siliziumsolarzellen werden als monokristalline und polykristalline Solarzellen angeboten und ihr weltweiter Marktanteil beträgt über 85 Prozent. 
Für netzgekoppelte Solaranlagen werden in der Regel Module mit Solarzellen aus monokristallinem und polykristallinem Silizium eingesetzt. Der geringere Wirkungsgrad von polykristallinem Silizium wird dabei durch einen Preisvorteil ausgeglichen. 
Monokristalline Zellen haben außerdem bei diffuser Strahlung und im Schwachlichtbereich höhere Wirkungsgrade!
Auch aus diesem Grund und natürlich aus ökologischer Sicht lässt SIZ beim größten deutschen Modulhersteller, SOLON in Berlin, ein eigenes deutsches Modul mit monokristallinen Zellen produzieren

Hochleistungszellen sind meistens optimierte monokristalline Zellen, die durch neue aufwendigere Technologien z.B. bei Kontaktierung, Oberflächenbehandlung oder spezielle Halbleiterschichtung höchste Wirkungsgrad erreichen. Module mit Hochleistungszellen sind relativ neu auf dem Markt und teuerer als Standardmodule. 

Neben den kristallinen Solarzellen werden Dünnschichtsolarzellen (amorphes Silizium, CIS- oder Cadmium Tellurit - Zellen) angeboten. Diese haben geringer Wirkungsgrade als kristalline Zellen. Module aus amorphem Silizium finden vorrangig Anwendung im Freizeitbereich (Kleinanwendungen, Camping, Boot) oder bei Systemen mit Dachintegration und großen Hallendächern.


4. Typen von Solaranlagen

Es lassen sich zwei unterschiedliche Typen von Photovoltaikanlagen ausmachen: 

1. Netzgekoppelte Anlagen 
2. Inselanlagen 


4.1 Wie funktioniert eine Netzgekoppelte Solaranlage:
(SIZ-Schema)

Abb. 4: Aufbau und Funktionsweise einer netzgekoppelten Solarstromanlage 

Legende
Solargenerator (1) 
Wechselrichter (3) 
Zähler (4) 
Netzanschluss (5) 


MODULE
Die Solarzellen in den elektrisch verdrahteten Modulen erzeugen auf direktem Weg elektrische Energie aus dem auftreffenden Licht. Es handelt sich dabei um Gleichstrom, wie er in jeder Art von Batterie zur Verfügung steht. 
Die monokristallinen SIZ - Module PEG 180 und PEG 190 und P220/6+/07 (Vorteile Solon) sind mit besonders stabilen Doppelstegrahmen, und modernen monokristallinen 6 Zoll Zellen ausgestattet. Auf unsere Module erhalten Sie 25 Jahre Leistungsgarantie! Innerhalb von 10 Jahren beträgt die Modulleistung 90% und innerhalb von 25 Jahren 80% der Mindestausgangsleistung bei Auslieferung. Außerdem bieten wir Ihnen polykristalliene Module mit modernen Q-Cells 6 Plus Zellen in den Leistungsklassen 200-230 Wp an.
Abb. 5: Solarmodul PEG 190

WECHSELRICHTER
Die Module werden im Generatoranschlusskasten zum Solargenerator miteinander verschaltet oder direkt an Stringwechselrichter angeschlossen. Mittels Wechselrichtern wird der vom Solargenerator erzeugte Gleichstrom in netzüblichen Wechselstrom (230 Volt / 50 Hz Wechselspannung) umgewandelt, damit Sie die Energie im Haushalt verbrauchen oder ins Netz abgeben können. Um auf eine Freischaltstelle (Anlagen 1-30 KWp) verzichten zu können und einen besonders hohen Wirkungsgrad zu erhalten und um kaum im Teillastbereich fahren zu müssen, arbeitet SIZ hauptsächlich mit SMA-Stringwechselrichter, die von uns optimal an die Strings mit PEG - Modulen angepasst werden (evtl. Link Fragebogen)


ZÄHLER
Ins öffentliche Stromnetz eingespeister Solarstrom wird nach dem "Erneuerbare Energien Gesetz" (EEG) vom Versorgungsnetzbetreiber 20 Jahre lang besonders hoch vergütet. (Bsp. 20 Jahre lang 46 Ct./KWh für Anlagen, die 2003 ans Netz gehen) Die Abrechnung erfolgt über einen separaten Einspeisezähler bei. (Link Fördermittel ?) 
Durch diese erhöhte Einspeisevergütung haben sich Photovoltaikanlagen innerhalb kürzester Zeit gerechnet. Zusätzlich dürfen für solche Anlagen auf Wohnhäuser zinsgünstige Darlehen über die Kreditanstalt für Wiederaufbau beantragt werden. (CO2-Minderungsprogramm)
Gerne erhalten Sie von SIZ eine aussagekräftige, kostenlose Wirtschaftlichkeitsrechnung!



4.2 Inselanlagen

Sogenannte Inselsysteme (Wochenendhaus, Campingbus, Segelboot usw.) brauchen keinen Wechselrichter zur Umwandlung in Netz-Wechselstrom (230V/50Hz), da sie an kein Netz gekoppelt sind. 

Deshalb kann eine einfache PV-Anlage Gleichstromverbraucher wie z.B. Radio, Fernseher, Beleuchtung, usw., direkt ohne Umwandlung betrieben werden. Nachts oder an trüben Tagen kann mittels Akkumulatoren die gespeicherte Sonnenenergie verwendet werden.
Zum Schutz der Akkus vor Überladung und Tiefentladung werden passende Laderegler ausgewählt. Bei größeren Inselanlagen kann durch sogenannte Inselwechselrichter ebenfalls 230 Volt erzeugt werden! Wir verwenden hierfür ausschließlich echte Sinuswechseltrichter. Steca-Laderegler



5. Anlagendimensionierung

Zur Anlagendimensionierung erhalten Sie von SIZ eine Zusammenstellung aller notwendigen Komponenten, speziell auf Ihr Dach angepasst. Um dies so durchführen zu können, benötigen wir von Ihnen lediglich eine Dachskizze der nach Süden zeigenden freien Fläche unter Angabe von Dachneigung und Himmelsrichtung und gewünschter Anlagengröße! 
Zu unserem Fragebogen


6. Bauliche Voraussetzungen

  • Möglichst verschattungsfreier Standort 

  • Dachausrichtung von Ost bis West, geneigtes Süddach ist optimal 

  • Die Neigung eines Süddaches von 10° - 40° bietet einen optimalen Energieertrag, aber auch andere Dachneigungen bis zu Fassadenlösungen sind möglich. 

  • Bei freistehenden Anlagen z. B. auf Flachdächern auf ausreichende Statik des Dachstuhles achten 

  • Genügend Fläche (mindestens 10 m², je größer die Fläche umso wirtschaftlicher kann die Anlage realisiert werden) 

  • Eine gute Hinterlüftung der Solarmodule optimiert den Energieertrag der Anlage

7. Erträge von Photovoltaikanlagen

Welchen Ertrag kann man erwarten? 
Die Größe einer PV-Anlage wird nach der Leistung des Solargenerators in kWp angegeben. Dieser Wert beschreibt die Modulleistung unter genormten Testbedingungen. 

Erfahrungsgemäß erzeugt eine 1 kWp PV-Anlage in Deutschland im Jahr zwischen 600 und 1000 kWh Strom, abhängig von der Region (Nord-/Süddeutschland), der Ausrichtung, den Wetterbedingungen und der Anlagentechnik. Klimatisch bedingte Schwankungen der solaren Einstrahlung, die den Ertrag beeinflussen, betragen ca. ± 10% im Jahr. Optimal errichtete Kleinanlagen erreichen heute um 850 kWh pro kWp (Niedersachsen) bis 1000 kWh pro kWp in Südbayern. 
Auf Grund unserer Erfahrungen, der guten leistungsfähigen SIZ-Modulen und der angepassten Anlagenkomponenten liegen die PEG - Module allesamt im oberen Leistungsdrittel!


Abb. 6: Verteilung der Jahreserträge einer Photovoltaikanlage

Deutlich sichtbar ist die jahreszeitliche Verteilung der Energieerträge: Wie nicht anders zu erwarten, sind die Sommererträge erheblich größer als im Winter. 

Konkret bringt eine Solarstromanlage in Deutschland im Sommerhalbjahr etwa zwei Drittel des Jahresertrages. 

Bei entsprechender Auslegung sind die SIZ Photovoltaik-Anlagen auch finanziell ein gutes Investment. Lassen Sie sich ein Angebot von uns unterbreiten. Mit dem Zusatz "Wirtschaftlichkeitsrechnung erwünscht" erhalten Sie kostenlos eine entsprechende Rentabilitätsrechnung. Zu unserem Fragebogen


8. Wo und wie werden Sie unterstützt?

Durch uns: 
• Sie finden vielfältige Informationen auf unserer Internetseite
• Wir bieten ein umfangreiches Leistungsangebot: 
  Berechnungsprogramme, Auslegungen Ihrer geplanten Anlage
  kostenlose Beratung in unseren Ausstellungsräumen
  Hilfestellungen bei Errichtung der Solaranlage
  Vor-Ort-Termin
  Energiegutachten