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Erneuerbare ...


Erneuerbare
Deutschland hat sich im Rahmen des Kyoto-Protokolls
verpflichtet, seinen Anteil an CO2-Treibhausgasemissionen bis 2012 um insgesamt 21% gegenüber 1990 zu reduzieren. Ein großes Ziel welches viele Maßnahmen bedingt ist z.B. den Anteil der erneuerbaren Energien zu fördern - wirtschaftlich als auch technologisch.

Seit Inkraftteten des Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG am 01. April 2000 (Novelliert zum 21. Juli 2004) mit nationalem Geltungsbereich für die Bundesrepublik Deutschland soll der Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2010 auf mindestens 12,5 % und bis zum Jahr 2020 auf mindestens 20 % erhöht und damit der CO2-Ausstoß um jährlich 50 Millionen Tonnen verringert werden.
Artikel 7 verpflichtet Deutschland, die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen, um sicherzustellen, dass die Netzbetreiber die Übertragung und Verteilung von Strom aus erneuerbaren Energien im Sinne der Richtlinie vorrangig gewährleisten.

Für Interessierte die sich gerne vollständig informieren möchten sind nachfolgende Dateien gedacht.
1. Download des gesamten Textes der konsolidierten Begündung des EEG als PDF-Datei (104 Seiten) ca. 600 KB
EEG2009_Begruendung_Konsolidierte Fassung

2. Download der Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland  - Gültig ab dem 01.01.02009 - als PDF-Datei (35 Seiten) ca. 100 KB
EEG2009_Richtlinien zur Förderung erneuerbarer Energien ab 01.01.2009


Sonne




Die Sonne ist die größte und sicherste Energiequelle. Sie steht garantiert noch 5 Milliarden Jahre zur Verfügung und liefert Energie zum Nulltarif


Solaranlagen nutzen die Sonnenenergie am effektivsten - doch noch nicht allerorts
Wichtige Voraussetzung zur optimalen Nutzung von Sonnenenergie ist, dass die Gemeinden ihre Bebauungspläne auf die Bedürfnisse von Sonnenhäusern hinsichtlich Himmelsrichtung, Dachneigung, Dacheindeckung usw. abstimmen.

Bauen nach der Sonne

Im unteren Diagramm erkennt man sehr deutlich die sich im Laufe des Jahres verändernden Einstrahlwinkel und die Sonnenscheindauer. Bauen nach der Sonne ist die beste und billigste Sonnenenergienutzung!

Sonnengang
Sonnenbahn im Laufe des Jahres in Deutschland, ~ 51º Nördliche Breite [Quelle: RWE Bauhandbuch]

Air Mass (AM) (AM = Luftmasse - ist ein Maß für die Länge des Weges, den das Licht eines Himmelskörpers durch die Atmosphäre zurücklegt, relativ zum kürzesten Weg vom Zenit zum Boden) in Zusammenhang mit Fotovoltaik

Das Spektrum der Solarstrahlung ist abhängig von dieser Weglänge des Lichts, und entsprechenden Längenmaßen sind entsprechende Spektren und Strahlungsleistungen zugeordnet.
Ein schräger Einfall des Sonnenlichts bedeutet eine Abschwächung der Strahlungsleistung und eine Änderung des Spektrums. Für vergleichende Messungen wurden verschiedene Spektren und Strahlungsleistungen definiert. AM 0 ist das Spektrum außerhalb der Atmosphäre (extraterrestrisches Spektrum) im Weltraum, die Strahlungsleistung beträgt dort 1367 W/m² (Solarkonstante). AM 1 ist das Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche fallenden Sonnenstrahlen, d. h. die Sonne muss dafür genau im Zenit stehen und die Strahlen legen damit den kürzesten Weg auf die Erdoberfläche zurück. Für AM 1,5 ergibt sich ein Zenitwinkel von etwa 48,2°. Bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m², aus diesem Grunde wurde AM 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen eingeführt. Das Spektrum AM 1,5 ist in der Norm IEC 904-3 (1989) Teil III festgehalten. Für Berlin ist zur Wintersonnenwende mittags der Zenitwinkel 76° und damit gilt hier AM 4,13. Für die Sommersonnenwende und bei Sonnenhöchststand ist der Zenitwinkel ca. 29°, das entspricht AM 1,14.

Definiert man AM über den Höhenwinkel h der Sonne (Sonnenhöhe), so ergibt sich

\mathrm{AM} = \frac{1}{\sin h}

mit h als Winkel zwischen der Horizontalen und der Solarstrahlung am Beobachtungsort.


Fotovoltaikanlagen benötigen Licht um Strom zu erzeugen und belasten die Umwelt kaum
Durch die Erzeugung von 1000 kWh Sonnen-Strom pro Jahr werden der Umwelt ca. 700 kg CO2 erspart und der Klimaschutz aktiv gefördert.

Das Flächenmittel der Globalstrahlung für Deutschland lag im Jahr 2004 bei 1.057 kWh/m², 2003 waren es noch 1.170 kWh/m². Beide Werte lagen noch leicht über
dem vieljährigen Durchschnittswert von 1.037 kWh/m². Eine Fotovoltaikanlage generiert daraus einen jährlichen Energieertrag von real etwa 800-900 kWh/kWp.

Ein der Sonne optimal zugeneigter Solarstromgenerator, der in unseren Breiten mit einem Winkel der Module gegen die Waagrechte in der Größenordnung 20 – 40° nach Süden ausgerichtet ist, erhält etwa 10 – 15 % mehr Licht als eine waagrechte Ebene. Ist der Solargenerator der Sonne einachsig nachgeführt, so lassen sich zusätzlich etwa 22 % mehr Globalstrahlung auf die geneigte Ebene erzielen, bei zweiachsiger Nachführung sind es sogar etwa 27%.

Eine Anlage mit 5 kWp (kWpeak) Leistung produziert (im Bereich Wolfsburg) ca. 4250 kWh Solarstrom pro Jahr. Das entspricht einem spezifischen Wirkungsgrad von ca. 10% (der max. Nennwirkungsgrad einer Anlage liegt bei etwa 17%).
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Normierter Nennwert für 1 kWpeak = Sonneneinstrahlung von 1000 Watt/m², Sonnenstand AM 1,5 und einer Zellentemperatur von 25° C (also optimale Bedingungen voraussetzt -aber wenig mit der Realität gemein hat - denn die Sonne wandert und die Zelltemperatur steigt im Sommer auf weit über 25° C an)

Wirkungsgrad (η) von Fotovoltaik-Zellen:
  • monokristallin η=13-17%; polykristallin η=12-15%; amorph η=5-8 %
  • Als Wirkungsgrad einer Fotovoltaikzelle oder eines FV-Moduls wird das Verhältnis zwischen abgegebener elektrischer Leistung und der Sonneneinstrahlung bezeichnet. Also das Verhältnis zwischen aufgenommener und abgegebener Leistung. Je niedriger der Wirkungsgrad umso größer die benötigte Fläche.
Durch die aktuelle Förderpolitik der Bundesregierung, die der solaren Stromerzeugung eine hohe Bedeutung beimisst, wird die Entscheidung für eine Solarstromanlage u.U. auch finanziell attraktiv. Für Ihre Anlagen erhalten die Betreiber 20 Jahre lang eine garantierte Einspeisevergütung nach EEG. Es ist daher wirtschaftlich am sinnvollsten, den gesamten Solarstrom in das öffentliche Netz einzuspeisen.
Dafür erhalten Sie den erhöhten Vergütungssatz nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz, während Sie ihren für den Haushalt benötigten Strom weiterhin zu den wesentlich günstigeren Konditionen beziehen.
Als Fassadenanlage bezeichnet man Anlagen, die senkrecht am Gebäude angebracht sind. Meist sind dies amorphe oder Dünnschichtmodule, weil diese auch rahmenlos zu bekommen sind und das Erscheinungsbild zusammen mit den Fenstern einheitlicher wirkt. Im übrigen sind durch die geringeren Erträge die Vergütungen (+ 5 Cent pro kWh) etwas höher.

Grafik - Einspeisevergütung
Für eine vergrößerte Darstellung in einem neuen Fenster klicken Sie hier

Sinnvoll ist der Einbau eines Datenloggers, dieser erfasst Daten und Kanäle der Wechselrichter und versieht sie mit einem Zeitstempel. Die Daten werden dann zeitlich gespeichert und warten auf den Abruf. Somit erhalten Sie eine langfristige Übersicht über Erträge und Messwerte. Sie können Fehlerquellen orten und vermeiden, oder zumindest schnell erkennen und beheben. Sie können Trends erkennen und Stunden, Tage, Wochen und Monate vergleichen. Das "datenloggen" bei Fotovoltaik ist eine sinnvolle und sehr nützliche Methode der Daten- und Messwerterfassung.

Die Kosten für eine Dachintegrierte Fotovoltaik-Anlage mit einer Leistung bis 10 kWp einschl. Montage, Netzeinspeisung und Inbetriebnahme liegen zur Zeit bei etwa 5.000 Euro/kWp.
Ab einer Leistung von 10 kWp sinken die Kosten um ca.15% auf etwa 4.500 Euro/kWp.
Die benötigte Montagefläche für eine FV-Anlage mit einer Nennleistung von 1,0 kWp beträgt rund 8,0 m². Für 5,0 kWp sind es also rund 40,0 m² FV-Anlagen-Fläche (z.B. Dachfläche).
Die Lebensdauer/Nutzungsdauer einer Fotovoltaik-Anlage liegt bei der heutigen Technik realistisch bei etwa 20-25 Jahren.
Nach etwa 6 Monaten ist der für die Herstellung eines FV-Moduls (je m²) benötigte Energieeinsatz neutralisiert (Energierücklaufzeit).
Der Erntefaktor (f) für Solarstromanlagen (= Energierücklaufzeit bezogen auf die Nutzungsdauer = wieviel Mal innerhalb der Lebensdauer die Energiemenge erzeugt wird die zur Herstellung benötigt wurde) beträgt nach 20 Jahren Nutzungszeit etwa fmin= 15 und fmax= 120.

2006 stiegen die Preise für Fotovoltaikanlagen weiter an.
Rechnet man heute eine Rendite von etwa 7,5% (für das unternehmerische Risiko) in die Investition hinein, dann wird man feststellen, dass sich eine solche Anlage zu den aktuellen Anschaffungskosten und der Einspeisevergütung (5% degressiv pro Jahr) über die Lebensdauer nicht rechnet. Dazu müssten die Anlagenpreise bis auf unter 4.000 Euro/kWp (Brutto) sinken. Was i.M. bleibt ist einzig die Motivation "sauberen Strom" zu erzeugen und ins Netz einzuspeisen - um langfristig für einen höheren Anteil an ÖKO-Strom zu sorgen.

Für Interessierte: Das physikalische Prinzip von Fotovoltaik können Sie hier nachlesen:
fotovoltaik.pdf

Thermische Solaranlagen benötigen solare Wärme zur Trink-Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung
Die Nutzung von Solaranlagen ist auch in Deutschland durchaus ratsam. Allerdings sind der Sonnenenergienutzung bei uns Grenzen gesetzt.
Einfluss darauf haben vor allem die Jahreszeit bedingten Witterungsverhältnisse sowie regionalen Schwankungen.

Der krasseste Gegensatz ist das Angebot und der Bedarf von Raumwärme - denn gerade im Winter zur Heizperiode steht nicht genügend Sonnenwärme zur Verfügung. Es muss mit anderer Technik nachgeheizt werden.

Allerdings kann die Nutzung der Sonnenenergie zur Warmwasserversorgung relativ günstig sein, da Warmwasser über das ganze Jahr benötigt wird.

Eine Solaranlage ist aber nur dann sinnvoll, wenn das Wohngebäude entsprechend ausgerichtet auf dem Grundstück steht und über ein Schrägdach zwischen 20 und 50 Grad (optimal = 37 Grad) in südlicher Richtung verfügt. Hiervon ist der Wirkungsgrad der Solaranlage sehr stark abhängig. Auch eine zwischen Südost und Südwest ausgerichtete Dachfläche ist noch gut geeignet, oder eine Flachdachmontage mit variablen oder festem Neigungswinkel. Selbst eine vertikale Wandmontage mit 90 Grad ist möglich, allerdings nimmt hierdurch der Wirkungsgrad der Anlage bereits um ca. 25 % ab. Um den Wirkungsgrad auf das normale Maß zu erhöhen, müsste die Kollektorfläche also um etwa 25 % vergrößert werden. Eine gute (Hinter)Lüftung für Solarmodule ist sehr wichtig, denn fotovoltaische Solargeneratoren erwirtschaften mit steigender Temperatur schlechtere Erträge.

Der gebräuchlichste Kollektor ist heute der Flachkollektor. Sein Kernstück ist der Absorber (beschichtete Kupferbleche und Rohre). Er besitzt eine vordere Abdeckung aus Sicherheitsglas sowie seitlich und rückseitig eine temperaturbeständige Dämmung. Diese Komponenten werden von einem stabilen Rahmengehäuse zusammengehalten. Daneben gibt es Vakuum-Röhrenkollektoren. Hier verlaufen die Absorberbleche durch Glasröhren, in denen ein Vakuum herrscht. Durch das Vakuum sind die Wärmeverluste des Röhrenkollektors geringer als beim Flachkollektor und er ist dadurch besonders effektiv in der kälteren Jahreshälfte.
Neben diesen verglasten Kollektoren gibt es noch so genannte Schwimmbad-Absorber. Sie bestehen in der Regel aus schwarzen Kunststoffschläuchen (Absorbermatten), die für Freibäder oder private Swimmingpools eingesetzt werden.

Der Energieertrag von thermischen Solaranlagen (Ort=Braunschweig) für Nutzwärme liegt real bei maximal 350 kWh pro m². Anlagen mit Vakuumröhren erzielen auf gleicher Fläche etwa 30 % mehr Energieertrag als Flachkollektoren, kosten allerdings auch etwa 20 % mehr als ein Flachkollektor. Im Gebäudebestand betragen die spezifischen Systemkosten 2006 inkl. Montage und Mwst. ca. 1.000 Euro je m² für Flachkollektoranlagen bzw. 1.500 Euro je m² für Vakuumkollektoranlagen. Hinzu kommen die Kosten für den solaren Warmwasserspeicher, der je nach Auslegung der Gesamtanlage ein entsprechendes Volumen hat.

Pro Person braucht man für die Trinkwasser-Erwärmung etwa 1,5 m² Flachkollektor- und etwa 1,0 m² Röhrenkollektorfläche. So kann eine 4-6 m² große Solarkollektorfläche bereits einen etwa 60 %igen Deckungsanteil der Trink-Warmwasserversorgung für einen 4 Personen Haushalt (mit etwa 200 ltr. Trink-Warmwasserverbrauch pro Tag) aufweisen. Zur Heizungsunterstützung wird die Solaranlage und der Warmwasserspeicher entsprechend größer ausgelegt.

Statisch kann eine Solaranlage ebenso problemlos in oder auf der Dachfläche verbaut werden wie an massiven Außenwänden. Pro m² Kollektorfläche ist mit einem Gewicht zwischen 15-25 kg zu rechnen. Eine Baugenehmigung zur Errichtung einer Solaranlage benötigt man i.d.R. nicht.

Eine auf Ihre Bedürfnisse ausgelegte Solaranlage kann Ihnen einen hohen Nutzen verschaffen. Lassen Sie sich unabhängig beraten.
Für die Errichtung einer Solaranlage für Ihren Neubau oder das bestehende Gebäude können auch Sie Fördergelder beantragen.

Hier ein externer LINK zu einer Seite die sich kritisch mit thermischen Solaranlagen auseinandersetzt.

Mit diesem Thema geht es bald weiter ...
Aus Biomasse wird Strom und Kraftstoff


Rappsfeld in der Blüte

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