Haben Sie sich dazu entschieden etwas für die Umwelt zu tun und nebenbei noch Geld zu sparen, dann sind Sie hier genau richtig. Wir informieren Sie über die verschiedenen Arten der erneuerbaren Energien und deren Funktion und Förderung. Bei Fragen zum Thema, sowie zum Einbau oder aktuellen Angeboten, stehen wir Ihnen gerne zur Seite.

Erneuerbare Energien

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Photovoltaik

 

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie, vornehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie. Sie ist seit 1958 zunächst in der Energieversorgung von Weltraumsatelliten mittels Solarzellen im Einsatz. Inzwischen wird sie zur Stromerzeugung auf der ganzen Welt eingesetzt und findet Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, an Schallschutzwänden oder auf Freiflächen. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos – das griechische Wort für Licht – und Volta – nach Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrotechnik – zusammen. Die Photovoltaik gilt als Teilbereich der umfassenderen Solartechnik, die auch andere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.

Eine photovoltaische Anlage hat sich grob gerechnet nach zehn Jahren amortisiert.

Funktion

Die Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter wird eine alleinige Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen, muss die Energie gespeichert werden. Ein bekanntes Beispiel für akkumulatorgepufferte Inselsysteme sind Parkscheinautomaten.

Kosten

Ein kWp schlüsselfertig installierte Leistung einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage kostet derzeit (Inbetriebnahme 2007) bei großen Freiflächenanlagen ca. 3250 €/kWp Netto, bei 4 kWp Dachanlagen je nach Montageaufwand zwischen 3900 €/kWp bis 6000 €/kWp Netto. Solch eine Anlage liefert in Süddeutschland nach dem aktuellen Stand der Technik einen Jahresertrag von ca. 850 bis 1200 kWh, in Abhängigkeit von Zellentyp, Ausrichtung, Dachneigung, Sonneneinstrahlung und Temperatur: Das Wetter bietet nicht jedes Jahr die gleichen Einstrahlungswerte, in Simulationsrechnungen geht man von den gemittelten Werten der letzten zehn Jahre für den jeweiligen Standort aus.

Für alle bei Photovoltaikanlagen entstehenden Kosten (Module, Wechselrichter, Installation, Wartung, Versicherung) sind generell nur die Nettopreise (ohne Mehrwertsteuer) zu betrachten, da der Betreiber einer solchen Anlage vom Finanzamt als Unternehmer betrachtet wird. Auch die im EEG genannten Einspeisevergütungen sind Nettovergütungen. Der Stromnetzbetreiber zahlt also zusätzlich die Mehrwertsteuer (in Deutschland 2007: 19 %) aus und machte diese in der eigenen Steuererklärung steuermindernd als Vorsteuer geltend. Der Solaranlageneigentümer führt die erhaltene Mehrwertsteuer an das Finanzamt ab.

 

Vergütung

Die Mindestvergütung beträgt für Solarstromanlagen, die im Jahr 2008  [2007/2006/2005/2004] installiert werden:

· generell, z. B. auf Freiflächen, 35,49 [37,96/40,6/43,4/45,7] Cent pro eingespeister Kilowattstunde (kWh),

auf einem Gebäude oder einer Lärmschutzwand bis einschließlich 30 kW 46,75 [49,21/51,80/54,53/57,4] Cent/kWh,

· auf einem Gebäude oder einer Lärmschutzwand ab 30 kW 44,48 [46,82/49,28/51,87/54,6] Cent/kWh und

· auf einem Gebäude oder einer Lärmschutzwand ab 100 kW 43,99 [46,30/48,74/51,30/54,0] Cent/kWh.

Die Vergütung erfolgt anteilig: Bei einer Dachanlage mit einer Spitzenleistung von 40 kW wird für 30 kW eine Vergütung von 46,75 [49,21/51,80/54,53/57,4] Cent/kWh gezahlt, für die restlichen 10 kW werden 44,48 [46,82/49,28/51,87/54,6] Cent/kWh gezahlt.

Die Vergütung für eine installierte Anlage bleibt über 20 Jahre konstant und wird bis zum Ende des 20. auf den Inbetriebnahmezeitpunkt folgenden Jahres gezahlt (also bis 31. Dezember 2027 für eine 2007er Anlage). Der Vergütungssatz sinkt um jeweils 5 Prozent pro Jahr (für Freiflächenanlagen seit 2006 um 6,5 Prozent), gemessen an den Werten des jeweiligen Vorjahres, bleibt dann aber für die Anlage über 20 Jahre konstant. Eine Mitte 2008 installierte 4 kWp-Dachanlage, die bei einem angenommenen Ertrag von 850 kWh/Jahr/kWp durchschnittlich pro Jahr 3.400 kWh Strom liefert, erwirtschaftet somit 20,5 Jahre * 0,4675 €/kWh * 3.400 kWh/Jahr = 32.600 €. Für Solaranlagen werden zudem günstige KfW-Kredite angeboten, wodurch kein Eigenkapital für die Anlagenkosten eingesetzt werden muss. Der Betreiber einer Solaranlage kann sich zudem als Unternehmer beim Finanzamt einstufen lassen und muss daher keine Mehrwertsteuer für sämtliche mit der Anlage im Bezug stehenden Kosten bezahlen. Auch die EEG-Vergütungen sind in Netto-Preisen angegeben.

Bei Fassadenanlagen (genauer: Anlagen, die nicht auf dem Dach oder als Dach eines Gebäudes angebracht sind und einen wesentlichen Bestandteil eines Gebäudes bilden) gibt es 5 Cent/kWh zusätzlich, da mit einem geringeren Ertrag zu rechnen ist als bei Dachanlagen. Der Gesetzgeber will damit PV-Module als Gestaltungselement für Architekten und Bauherren interessanter machen. Die sichtbaren Fassaden-PV-Anlagen haben einen stärkeren Multiplikatoreneffekt als Dachanlagen, da sie eher im Blickfeld der Betrachter liegen. Fassadenanlagen haben damit auch eine Image-Funktion für Architekten, Bauherren und Nutzer, indem sie deren Bekenntnis zu erneuerbaren Energien vermitteln.

Eine Fassadenanlage darf nicht nachträglich von außen auf die Fassade oder einen Balkon angebracht werden, um die für Fassaden erhöhte Vergütung zu erhalten, da sie so nicht der Forderung entspricht, ein wesentlicher Bestandteil des Gebäudes zu sein. Eine solche Anlage wird als normale Gebäudeanlage vergütet.

 

Solarförderung und Finanzierung

Solarthermie

 

Solarthermie ist die Umwandlung der solaren Einstrahlung in Wärme. In der Solartechnik wird dieser Effekt zur direkten Erwärmung von Räumen, sowie zur indirekten Erwärmung von Räumen, Trinkwasser, Trocknung von Lebensmitteln usw. über thermische Solaranlagen verwendet.

Bei der sog. 'passiven Nutzung' in der Solararchitektur erwärmt die Sonne direkt, also ohne technische Apparate, ein Gebäude z. B. durch entsprechend ausgerichtete Fensterflächen oder durch sogenannte Transparente Wärmedämmung, bei der das Sonnenlicht die äußerste Dämmschicht durchdringen kann und so die dahinter liegende Mauer erwärmt.

Von sog. 'aktiver Nutzung' spricht man, wenn entsprechend konstruierte Absorberflächen Sonnenwärme sammeln und diese mit Hilfe eines Mediums (Wasser, Luft, Frostschutz) z. B. zu einem Wärmespeicher transportiert wird, aus dem sie dann zeitverzögert ihrer Nutzung zugeführt wird. Im Haushalt findet die Sonnenwärme vorwiegend zur Erwärmung von Wasser und der Raumluft bzw. den Räumen Verwendung. In der Industrie ist darüber hinaus noch die Umwandlung in chemische Energie, elektrische Energie und mechanische Energie anzutreffen. Zunehmend werden solar betriebene Absorptionskältemaschinen für die Gebäudeklimatisierung eingesetzt.

Eine IEA-Studie im Jahr 2005 ermittelte einen weltweiten Energiebeitrag der Solarthermie von 70 Gigawatt. Eine typische Anwendung ist der Sonnenkollektor. Solarthermische Anwendungen sind umso effizienter, je mehr von der Sonneneinstrahlung tatsächlich absorbiert wird und je weniger der dabei entstehenden Wärme durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung oder Wärmeübertragung verloren geht. Um eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen, verfügen mittlerweile die marktüblichen Absorber von Sonnenkollektoren über eine selektive Beschichtung. Diese hat eine besonders hohe Aufnahmefähigkeit (Absorptionsgrad) für den Spektralbereich des Sonnenlichts, in dem die meiste Energie eingestrahlt wird, während die Abstrahlung infraroter Wärme-Strahlung durch einen geringen Emissionsgrad minimiert wird. Einfache schwarze Farbe nimmt dagegen Strahlung so gut auf, wie sie Wärmestrahlung abgibt.

 

Funktion

 

Die direkte Nutzung der Solarenergie in thermischen Solaranlagen geschieht über Sonnenkollektoren. Handelsübliche Kollektoren erreichen Wirkungsgrade zwischen 60 und 70 Prozent (einzelne Hersteller geben für bestimmte Modelle auch höhere Werte an). Das heißt, sie können bis zu 60 bis 70 Prozent der auf die Kollektorfläche auftreffenden Sonnenenergie in nutzbare Wärme umwandeln. In diesen Kollektoren wird meist ein Wasser-Propylenglykol-Gemisch (Verhältnis 60:40) als Wärmeträgermedium verwendet. Durch den Zusatz von 40 Prozent Propylenglykol wird ein Frostschutz bis -23 °C und darunter ein Gefrieren ohne Volumenzunahme (keine Frostsprengung) erreicht, sowie eine Siedetemperatur, die je nach Druck 150 °C und mehr betragen kann. Bei höheren Temperaturen gehen viele Kollektoren in Stillstand und liefern keine Energie mehr. Die jährlich nutzbare Wärmeenergie, die ein Solarkollektor von 6 m² im privaten Wohnungsbau liefert, liegt bei circa 2.100 Kilowattstunden (circa 350 kWh/m²). Größere Kollektorflächen haben tendenziell niedrigere Nutzungsgrade, da der Wärmebedarf im Sommer oft nicht mit dem Angebot mitwächst. Die größere Fläche wird jedoch in den sonnenärmeren Zeiten benötigt.

Durch die Bündelung der Sonnenenergie mit Spiegeln, wie es in den meisten Sonnenwärmekraftwerken geschieht, können am Brennpunkt Temperaturen bis zu 1300 °C erzielt werden, die industriell gut nutzbar sind. Die hohen Energiekonzentrationen werden mit einem Dampfkraftwerk oder einem Stirlingmotor in mechanische Energie und anschließend mit einem Stromgenerator in elektrische Energie umgewandelt. Manchmal ist die gewonnene Solarenergie eine zusätzliche Energiequelle in einem konventionellen Kraftwerk. Aufgrund des notwendigen hohen Direktstrahlungsanteils ist diese Anwendung eher für südeuropäische Regionen sinnvoll. Mit dem Solarkraftwerk Andasol 1 wird zurzeit ein solches Kraftwerk in Andalusien gebaut.

Neben dem Endprodukt elektrischer Strom besteht noch die Möglichkeit, die thermische Energie in der Solarchemie zu nutzen. Ein für die solare Wasserstoffwirtschaft wichtiges Forschungsergebnis ist die kürzlich am DLR gelungene thermische Spaltung von Wasserdampf in Wasserstoff (siehe auch Wasserstoffherstellung). Mit Hilfe eines Katalysators konnte die für diesen Vorgang benötigte Temperatur von einigen tausend Grad Celsius auf unter 1400 °C gesenkt werden.

In Österreich sind solarthermische Großanlagen schon weit verbreitet. Man kombiniert Sonnenkollektor, Bioheizwerk und konventionelle Ersatz- oder Spitzenenergiekraftwerke. Da die Solarthermie im Frühjahr und Herbst nur wenig Energie und im Winter fast gar keine Energie liefert, schaltet man in dieser Zeit ein Hackschnitzel-Heizwerk oder auch eine Pelletheizung zu und nutzt so die vorhandenen Installationen ganzjährig. Der Wärmespeicher ist der zentrale Sammelpunkt, wo die benötigte Energie für einen Großverbraucher – etwa ein Krankenhaus oder eine große Wohnanlage – aus den vorhandenen Energiequellen kombiniert wird. Man dimensioniert die Anlage so, dass im Sommer die Sonnenkollektoren alleine genug Energie liefern und kann so das Anfahren des Bioheizwerkes im Sommer vermeiden. Wenn es gelingen würde, Wärmespeicher zu bauen, die mindestens 80 % der im Sommer gesammelten Solarenergie monatelang bis in den Winter speichern können, wäre es möglich, die Heizkosten für Wohnhäuser etwa zu halbieren (Puffer).

Ein weiterer Einsatz ist die aktive solare Klimatisierung, bei der eine Absorptionskältemaschine zur Kühlung von Gebäuden mit Sonnenwärme betrieben wird.

 

Funktionsprinzip Solaranlage als PowerPoint-Präsentation

 

 

Entscheidungshilfe Solarwärme-kostenfreie Checkliste vom Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (PDF, 95 kB)

 

 

Solarförderung und Finanzierung

 

 

 

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