Photovoltaik

Vor einigen Jahren noch skeptisch belächelt, gehört Photovoltaiktechnik mittlerweile zu den wichtigsten und zukunftsfähigsten erneuerbaren Energielieferanten. Zwischen 1998 und 2015, beispielsweise, wuchs der Einsatz von Photovoltaik um durchschnittlich 38 % und diese Entwicklung wird sich auch nicht so schnell einstellen.

Musste man bisher die Anschaffung einer durch Sonnenenergie betriebenen Stromversorgung rein durch die Umweltfreundlichkeit begründen, ist die Technik nun an einem Punkt angelangt, wo das Preisverhältnis zwischen solarer und fossiler Energie zu kippen beginnt. Bald werden Photovoltaikanlagen nicht nur umweltschonenderen, sondern auch billigeren Strom produzieren.

 

1. Die Technik hinter der Sonnenenergie, Wechselrichter, Speicher

  • Wie aus Sonne Strom wird
  • Nennleistung kWp

2. Einsatz der PV-Anlage für maximalen Ertrag und Eigenverbrauch

  • Verschiedene Photovoltaik-Techniken und Wirkungsgrade
  • Die richtige Position – Himmelsrichtung und Neigungswinkel 
  • Stromspeicher oder Einspeisung?

3. Förderungen von Photovoltaikanlagen in Tirol und Österreich

  • Land Tirol
  • OEMAG
  • Kommunal Kredit Public Consulting bzw. Klima- und Energiefonds

4. Kostenpunkt, Preise und Einspeisetarife von Sonnenstrom

Visualisierung einr PV-Lösung der IKB.

Die IKB bietet zahlreiche intelligente Photovoltaiklösungen - nachhaltig, energieeffizient und verbrauchsoptimiert!

Die Technik hinter der Sonnenenergie, Wechselrichter, Speicher

Interessant wäre vielleicht zu Beginn zu erfahren, wie so eine Photovoltaikanlage überhaupt dazu kommt, Strom zu produzieren. Welche Geräte mit welchen Eigenschaften braucht es, um aus dem Sonnenlicht Strom zu gewinnen und welche Rolle spielt Sand dabei?

Der Begriff Photovoltaik bezeichnet die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Daher auch der Name, der sich aus dem griechischen Wort phos für ‚Licht‘ und der Einheit für elektrische Spannung ‚Volt’, nach Alessandro Volta benannt, zusammensetzt.

Um Strom zu erzeugen, werden mehrere Schichten mit verschiedenen chemischen Verbindungen benötigt. Das Grundmaterial ist in den meisten Photovoltaikzellen Silizium, das aus Sand gewonnen wird. Die Siliziumatome haben in ihrer Außenbahn 4 Elektronen und verbinden sich zu einem Gitter. Wenn Licht darauf trifft, lösen sich die Elektronen, verändern ihre Position und suchen sich neue Außenbahnen. Da aber immer gleich viele Elektronen, wie Leerstellen vorhanden sind, verändert sich nicht viel.

Deshalb wird bei einer der Siliziumschichten Bor hinzugefügt. Es hat in der Außenbahn nur 3 Elektronen. In der anderen Schicht wird Phosphor eingebaut, das 5 Elektronen in der Außenbahn hat. Durch das Ungleichgewicht der Ladung entsteht ein Minuspol bei der Borschicht und ein Pluspol bei der Phosphorschicht. Werden nun durch die Photonen, also das Licht, Elektronen gelöst, wandern diese zur Phosphorschicht, da die Elektronen negativ geladen sind.


Außen an den Photovoltaikzellen sind elektrische Leiter angebracht, die die Elektronen aufnehmen und so fließt der Strom in den Stromkreis. Diese entstandene Gleichspannung wird mit einem Wechselrichter zu Wechselspannung umgewandelt. Die Elektrizität wird dann im Stromkreis direkt genutzt, in Akkus gespeichert, oder ans Stromnetz abgegeben.


Die Elektronen fließen am Ende wieder an die Silizium-Bor-Zelle zurück, setzten sich also wieder am Negativpol ab, um von den Photonen wieder abgespaltet werden zu können. Dieser Kreislauf wird durch Photonen im Sonnenlicht in Gang gehalten.

Wie effektiv dieser Prozess funktioniert, sagt uns die Nennleistung kWp. Dieser Wert steht für watt peak, also ‚Wattspitze‘, und damit wird die Spitzenleistung beschrieben, die unter idealen Einsatzbedingungen erreicht werden kann.  Je höher dieser Wert, desto effektiver ist die Solarzelle und man muss weniger Fläche bereitstellen.

Einsatz der PV-Anlage für maximalen Ertrag und Eigenverbrauch

Wie bereits erwähnt, werden Photovoltaikanlagen immer billiger und somit auch immer rentabler. Das zeigt sich auch in der Beliebtheit der Technik: 2016 kam die Menge der installierten PV-Anlagen in Österreich bereits auf 1.077 MWp Nennleistung.

Je nach genauer Technik und nach den genauen Materialien, die im Modul verbaut sind, weist die Anlage verschiedene Wirkungsgrade auf. Unter Wirkungsgrad versteht man das Verhältnis der erzeugten elektrischen Leistung zur eingestrahlten Lichtleistung. Laut einer Studie von Volker Quaschning von der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin ergibt monokristallines Silizium im Labortest maximal 25 % elektrische Leistung und polykristallines Silizium 20,4 %. Effizienter ist also das monokristalline Silizium, allerdings ist es auch etwas teurer. Um die Maximalenergie aus den Paneelen herauszuholen, muss zudem die sogenannte Verschattung möglichst niedrig gehalten werden. Die meisten Anlagen sind nämlich in Reihe geschaltet, was bedeutet, dass sie nur so viel Strom produzieren können, wie ihr schwächstes Glied. Es gibt Möglichkeiten, Leistungsoptimierer zusätzlich zu installieren, um auch hier die maximale Energie aus den einzelnen Modulen zu holen.

Wo und wie eine Solarstromanlage angebracht ist, entscheidet maßgeblich darüber, wie viele Photonen die Zellen erreichen und demnach auch wie viel Strom erzeugt werden kann. Dementsprechend ist es wichtig, die beste Ausrichtung zu wählen um den bestmöglichen Ertrag heraus zu bekommen.


Das Land Tirol stellt ein interessantes Werkzeug zur Verfügung, das Einsicht in die Sonneneinwirkung auf Dachflächen in Tirol gibt. So kann eingesehen werden, auf welchen Flächen sich eine Sonnenenergieanlage rentiert und wo nicht. Ganz grundsätzlich gilt natürlich eine südseitige Ausrichtung als besonders günstig. Der Optimalwinkel liegt bei etwa 30-35°.

In den letzten Jahren hat man sich vermehrt das sogenannte Lastprofil des Verbrauchs (also zu welchen Tageszeiten man wie viel Strom verbraucht) angeschaut und dementsprechend die Photovoltaikanlagen ausgelegt. So kann es vorkommen, dass eine Ost/West ausgerichtete Photovoltaikanlage bei Gebäuden, die eher in den Morgen- und/oder Abendstunden ihren höchsten Strombedarf haben, für die Abdeckung des Verbrauchs sogar besser geeignet ist.

Das wesentliche Problem an Photovoltaikanlagen ist noch die Stromspeicherung. Da die Sonne nicht durchgängig regelmäßig scheint und somit auch nicht immer genau die Strommenge liefert, die man benötigt, braucht man entweder einen Stromspeicher, oder eine externe Stromzufuhr, womit man wieder vom Strommix des Netzwerkes abhängig ist.

Um den Solarstrom optimal zu nutzen, gibt es mehrere Möglichkeiten: man erstellt eine Inselanlage mit Akku und smarter Verbrauchssteuerung (was allerdings den Preis um ein gutes Stück anhebt. Ansonsten wird der überschüssige Strom zum Marktpreis ins Stromnetz eingespeist.

Förderungen und Photovoltaikanlagen in Tirol und Österreich

Auch bei den diversen Geldmittelquellen hat man längst verstanden, wo die Energiewende hingeht und zahlreiche Fördertöpfe für die Errichtung von Photovoltaikanlagen gebildet. Dieser Abschnitt widmet sich den verschiedenen Förderstellen und den notwendigen Schritten.

2018 wurde die Förderung für Solarstromspeichersysteme für neue und alte Photovoltaiksysteme bis 7,5 kWp verlängert. Die Förderhöhe beträgt 1.700 Euro für die ersten 2 kWh Speicherkapazität und wird abfallend bis maximal 3.000 Euro für die 3. bis 6. kWh gewährt. Zusätzlich werden bis zu 500 Euro Förderung für eine intelligente Steuerung gewährt. In Summe können bei Erfüllung der Voraussetzungen maximal 3.500 Euro bezogen werden. Die intelligente Steuerung wird auch unabhängig vom Batteriespeicher gefördert.
Um den Förderantrag online stellen zu können, benötigt man eine Erklärung des Fachunternehmens und die Abschlussrechnung. Die Anlage kann bei Antragsstellung also schon errichtet bzw. erweitert sein.
Der Rahmen der Wohnbauförderung sieht ebenso Zuschüsse für umweltfreundliches Bauen vor. So hat man mit einer Photovoltaikanlage gute Chancen auf die Zuschüsse für eine Solaranlage und für energiesparende und umweltfreundliche Maßnahmen.

Die Abwicklungsstelle für Ökostrom AG hat zweierlei Fördermöglichkeiten: die Investitionsförderung, oder die Tarifförderung.

Entscheidet man sich dafür, den Solarstrom, den man nicht selbst nutzt (bzw. nutzen kann) ins Netz einzuspeisen (= Tarifförderung), braucht man zuerst die Baugenehmigung für die Photovoltaikanlage und erfragt den Einspeisezählpunkt beim Netzbetreiber. Anschließend kann man damit den Antrag stellen und das Kontingent wird nach Prüfung zugewiesen.


Man geht dann einen „Vertrag über die Abnahme und Vergütung von Ökostrom“ ein, in dem die Förderzusage und der Einspeisetarif, bzw. die generellen Konditionen festgelegt werden. Wichtig ist, dass erst dann mit dem Bau begonnen werden darf. Die Inbetriebnahme meldet der Netzbetreiber bei der OeMAG.

 

Bei Photovoltaikförderungen der Kommunal Kredit Public Consulting bzw. des Klima- und Energiefonds verläuft die Antragsstellung in 2 Schritten: Registrierung und Antragsstellung. Mit dem baureifen oder bereits umgesetzten Projekt kann man sich online registrieren. Dabei gilt das first-come-first-serve-Prinzip. Die Förderungsmittel sind für die registrierten Projekte reserviert.

Mit der Registrierung erhalten Antragsteller einen Link, der 12 Wochen lang gültig ist. Damit anschließend an die Fertigstellung der Antrag eingebracht werden kann, muss binnen von 3 Monaten die Anlage gebaut werden. Die eigentliche Antragsstellung erfolgt also erst nach der Umsetzung.

Kostenpunkt, Preise und Einspeisetarife von Sonnenstrom

Es kann natürlich nicht genau gesagt werden, mit welchen Kosten und Ersparnissen beim Bau einer Photovoltaikanlage genau zu rechnen ist, da die Kosten von zahlreichen Faktoren abhängen. Generell gilt aber, dass diese Kosten kontinuierlich sinken. Auch durch die eben beschriebenen Fördermöglichkeiten wird die PV-Anlage erschwinglicher und amortisiert sich früher.

Ganz grob kann man beim Einbau der Anlage mit in etwa EUR 1.500,- bis EUR 2.000,- pro kWp (1 kWp entspricht grob einer Dachinstallation von ca. 7 m2) rechnen. Diese Preisspanne gilt hauptsächlich für kleine PV-Anlagen bis in etwa 5 kWp. Die sogenannten Stromgestehungskosten (das sind jene Kosten, die bei der Energieumwandlung von einer Energieform in elektrischen Strom entstehen), liegen bei Photovoltaikanlagen mit, im Schnitt 10 ct pro kWh in etwa einen Cent über den fossilen Brennstoffen.

Photovoltaik wird voraussichtlich immer billiger, was man von den fossilen Brennstoffen höchstwahrscheinlich nicht behaupten kann. 
Entscheidet man sich für die Einspeisevariante, hat man außerdem die Möglichkeit, sich den Strom bezahlen zu lassen. Die Einspeisetarife variieren dabei nach Größe der Anlage und danach, ob der Einspeisetarif gefördert ist. 

IKB-Photovoltaik-Referenzanlage in Mils bei Innsbruck.

Nachhaltig, kontinuierlich, kompetent.

Die IKB in Zahlen:

858 648 kWh

Energie werden durch die IKB-Photovoltaikanlagen erzeugt.

302 343 862 kWh

Energie werden in den IKB-Wasserkraftwerken erzeugt.

80 000 Haushalte

ca. beziehen nachhaltigen IKB-Strom.