«Energie – sonnenklar»: Photovoltaik Technik und Infrastruktur

Kein Weg führt an der Gewinnung von umweltschonender Energie vorbei. Die fossilen Energiequellen sind endlich. Wir sind mehr denn je aufgefordert, umweltfreundliche Alternativen zu finden und einzusetzen. 

Solarzellen wandeln Sonnenstrahlung in elektrische Energie um – weitgehend ohne Abfall, ohne Lärm und ohne Abgase. Die «Photovoltaik » gilt als wichtiger Bestandteil der weltweiten Energieversorgung. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen solarthermischer und solarelektrischer (Photovoltaik) Nutzung der Sonnenenergie. In der Photovoltaik wandeln Solarzellen Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie um. 

Mit unserer aktuellen Informationsbroschüre «Energie sonnenklar» wollen wir insbesondere Immobilienbesitzern den Einstieg in diese zukunftsorientierte Technik erleichtern. Interessierte finden die wichtigsten Informationen, die als Entscheidungshilfe zur Installation einer Solarstromanlage dienen. In «Energie – sonnenklar» werden die aktuellen Punkte aus heutiger Sicht zusammengefasst, erläutert sowie die wichtigsten Voraussetzungen und Regeln für die Planung und Realisierung einer Solarstromanlage skizziert. Auch finanzielle Aspekte werden aufgezeigt. Fachpersonen aus den zuständigen Schweizer Verbänden und Organisationen haben zum Inhalt beigetragen.  

Sonnenland Schweiz?

Die Sonne strahlt in einer Stunde so viel Energie auf unseren Planeten, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr verbraucht. Mit nur 0,1 % der Sonnenenergie – in nutzbare Energie verwandelt – wäre der gesamte Weltenergiebedarf gedeckt.

Sonnenstrahlungskarte_Schweiz

Für die Energiegewinnung dieser Grössenordnung müssten 3 – 4 % der Wüstenfläche photovoltaisch genutzt werden.

Unsicherheitsfaktor «Wetter»

Der Standort einer Solaranlage hat einen direkten Einfluss auf die erzielbare Leistung und den Ertrag. Das Sonnenlicht setzt sich auf der Erdoberfläche aus einem direkten und einem diffusen Anteil zusammen. Je nach Bewölkungszustand und Tageszeit können sowohl die Strahlungsleistung als auch der Anteil an direkter und diffuser Strahlung stark variieren. Bei schönem Wetter dominiert die Direktstrahlung, bei starker Bewölkung oder Nebel ist vorwiegend Diffusstrahlung vorhanden (siehe Solardach-Rechner). Der durchschnittliche Anteil der Diffusstrahlung im Schweizer Mittelland beträgt ca. 50 %. Die Sonnenbahn variiert ausserdem in unseren Breitengraden sehr stark während eines Jahres: Die Sonne steigt im Sommer am Mittag auf ca. 67° Höhe, aber nur gerade auf 20° im Winter.

Potenzial Photovoltaik

Laut dem «Trends Report des IEA Photovoltaic Power System Programme» gab es Ende 2016 weltweit 306 GW installierte Leistung von Photovoltaikanlagen. Im Jahr 2017 wurden erneut ca. 100 GW Leistung zugebaut. Die Schätzungen des Europäischen PV-Industrieverbandes (EPIA) gehen von einem weiteren, wenn auch verlangsamten Wachstum aus. In Zukunft soll der globale PV-Markt auf deutlich über 100 GW jährlicher Zubaurate wachsen. Aufgrund des tages- und jahreszeitlich schwankenden Angebots wird die Solarenergie den Elektrizitätsbedarf nicht alleine decken können. In Kombination mit anderen, vorzugsweise erneuerbaren Energiequellen, z.B. Geothermie, Wasser- und Windkraft, Biomasse und Speichertechnologien, kann die Sonnenenergie jedoch einen hohen Anteil an die Energieversorgung beitragen.

Unterschiedliche Technologien

Die Entwicklung brachte eine grosse Vielfalt an Solarzellen-Technologien hervor. Sie werden grundsätzlich nach kristallinen Solarzellen und Dünnschichtzellen unterschieden. Kristalline Zellen erreichen den höchsten Wirkungsgrad. Mit einem Marktanteil von rund 80 % ist dies die bedeutendste Photovoltaiktechnologie. Dünnschichtzellen gibt es in vielen Varianten und aus unterschiedlichen Materialien und Zusammensetzungen. Sie ermöglichen die Anbringung auch auf flexible Unterlagen. Ihr Wirkungsgrad ist hingegen geringer als bei kristallinen Solarzellen.

Netzverbundanlage oder Insellösung

Ist eine Anlage mit dem öffentlichen Elektrizitätsnetz verbunden, spricht man von einer Netzverbundanlage. Der Solarstrom fliesst via Wechselrichter direkt in das öffentliche Stromnetz und wird entweder am Standort der Solarstromproduktion selbst verbraucht oder via Netz zu anderen Verbrauchern transportiert. In der Broschüre konzentrieren wir uns auf Netzverbundanlagen. Dabei kommen vermehrt auch Kombinationen von Solaranlagen mit Batteriesystemen zur Anwendung.

Inselanlagen sind nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden. Der gewonnene Strom wird bei der Inselanlage für den Eigenbedarf, also lokal direkt genutzt, oder in einem separaten Energiespeicher, meist in eine Batterie, gespeichert. Eine Inselanlage findet vor allem auf SAC-Hütten, Ferienhäusern oder z.B. auch Parkscheinautomaten Verwendung. 

Lebensdauer, Energierückzahlzeit 

Eine Solaranlage liefert während ihrer Lebenszeit von ca. 25 – 30 Jahren etwa 12-mal so viel Energie, wie zu ihrer Herstellung aufgewendet werden musste. Das heisst, dass die Energie zur Herstellung der Solaranlage (graue Energie) nach 2 – 3 Jahren zurückgewonnen ist. 

Recycling  

Für die Entsorgung ausgedienter Solarmodule gelten in der Schweiz die Bestimmungen des Umweltschutzgesetzes und damit das Verursacherprinzip. Mit der Revision der VREG (Verordnung über die Rückgabe, die Rücknahme und die Entsorgung elektrischer und elektronischer Geräte) sind Photovoltaikmodule seit 2015 denselben Auflagen wie etwa Haushaltgeräte, Computer oder Leuchten unterstellt. Der Branchenverband Swissolar ist mit der Stiftung Sens einen Rahmenvertrag eingegangen. Demnach bezahlen die gemäss Vertrag teilnehmenden Betriebe eine freiwillige, vorgezogene Recyclinggebühr. Wer nicht mitmacht, muss dem BAFU (Bundesamt für Umwelt) eine deutlich höhere Entsorgungsgebühr entrichten. Nach der Lebensdauer können die meisten in der Schweiz verbauten Photovoltaikmodule problemlos rezykliert werden. Die Materialien lassen sich für neue Module oder andere Produkte wiederverwenden. Die Solarbranche baut dazu europaweit Sammelstellen auf. Für Solarzellen, die statt Silizium Cadmium oder andere Schwermetalle enthalten, gelten besondere Entsorgungsvorschriften. Weitere Informationen liefert das BAFU.

 

Fachveranstaltungen

 

«Energie – sonnenklar», Photovoltaik: Technik und Infrastruktur,
Informationen für Immobilienbesitzer + Verwalter, Architekten + Elektroplaner, Fachleute + Gewerbe, EVU und Behörden (Info-Broschüre, PDF)

Solarstrom gestern und heute, Imagewandel, Kostenreduktionen und aktuelle Herausforderungen (Artikel, bulletin.ch)

Mehr Eigen­verbrauch mit Batteriespeichern? Photovoltaikanlagen (Artikel, bulletin.ch)

Wintersonne für die Versor­gungs­sicher­heit, Vorteile der alpinen Photovoltaik (Artikel, bulletin.ch)

In Zukunft wird das Gebäude zu einem Kernstück des Energiesystems (Blog)

Auf in die Energiezukunft (Blog)

Swissolar, Branchenverband (Web)

 

Quelle: Auszug aus «Energie – sonnenklar», Info-Broschüre, Electrosuisse
Foto: Pixabay

 

 

Kommentare zum Beitrag

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