Präsentation von Katharina – Madlene Kraft Schwerpunkt Photovoltaik

Warum ?

Die Erwartungen über die Verfügbarkeit unserer Energien beträgt bei Die Energieressourcen der Erde, unserer Erde, sind nicht unerschöpflich !!! Die Erwartungen über die Verfügbarkeit unserer Energien beträgt bei Uran ca. 40 Jahre Erdöl ca. 45 Jahre Erdgas ca. 60 Jahre Steinkohle ca. 135 Jahre Braunkohle ca. 200 Jahre Stand 2004

Deshalb mit Photovoltaik die unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft nutzen

Die Sonne ist ein gigantisches und nahezu unerschöpfliches Kraftwerk 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 ? Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für das Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Dieser Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexander Berquerel entdeckten Photoeffekt.

Wie funktioniert Photovoltaik? Das Sonnenlicht besteht aus Photonen. Die Solarzelle dient dazu diese einzufangen. Wird nun ein Siliziumatom von einem Photon getroffen, so reißt dies Elektronen aus ihrer Bahn. Dadurch wird in der Photovoltaikzelle elektrische Spannung hervorgerufen. Da diese Spannung bzw. dieser Strom meist nicht ausreicht, werden mehrere Solarzellen zu größeren Einheiten, so genannten Modulen zusammengefasst. Mehrere Module ergeben wiederum ein Paneel. Dabei werden die Zellen, je nach dem ob man höhere Ströme bzw. höhere Spannungen haben möchte, parallel oder in Reihe geschaltet. Heute gibt es drei Arten von Solarzellen, die für eine Serienproduktion reif sind:

1.      Monokristalline Solarzellen: Diese werden aus monokristallinem, d.h. hochreinem Silizium hergestellt. Das Silizium wird mittels diverser Prozesse in eine hochreine Form gebracht und dann dosiert verunreinigt, d.h. dotiert. Monokristalline Solarzellen haben zwar den höchsten Wirkungsgrad von 14 bis 17 %, sind aber vergleichsweise teuer herzustellen da dies aus einem Kristall hergestellt wird.. 2.      Polykristalline Solarzellen: Diese sind preiswerter als die Zellen aus hochreinem Silizium herzustellen, haben dafür aber einen geringeren Wirkungsgrad von 13 bis 15 %. (Mehrere Kristalle) 3.      Amorphe Solarzellen Amorphe Solarzellen, auch Dünnschichtzellen genannt, entstehen durch das Aufbringen von sehr dünnen Siliziumschichten auf ein anderes Material, meist auf Glas. Die Schichten sind weniger als ein fünfzigstel so dick wie ein menschliches Haar. Die Produktionskosten sind vergleichsweise gering, die Wirkungsgrade erreichen nur 5 bis 7 % im Labor sind allerdings schon etwa die doppelten Werte erzielbar.

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.

Funktionsweise einer Solarzelle 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.

Wie funktioniert die Netzeinspeisung? 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.

Die Netzeinspeisung graphisch dargestellt

Geeignete Einsatzgebiete sind Dachflächen 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 Fläche gewährleisten.)

Die Ausrichtung der Photovoltaik-Anlage Aber ganz Wichtig ist !!! Die Ausrichtung der Photovoltaik-Anlage

Ausrichtungs- und Ertragsbeispiele

Rentabilität und Ertrag 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 1981-2004 Mittlere Jahressummen in kWh/m²

Rentabilitätsberechnung 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-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. Größe des Solargenerators Investitionskosten Nebenkosten Jahresertrag pro kWp Einahmen pro Jahr nach Abzug der Nebenkosten Gesamteinnahmen in 20 Jahren

Flächenbedarf 1 KILOWATT peak = ca. 10 m² Dachfläche

Beispielanlagen Anlage mit 3,75 Kilowatt Anlage mit 55,5 Kilowatt

Wir hoffen wir haben Ihr Interesse geweckt.