{"id":357,"date":"2016-02-01T11:24:32","date_gmt":"2016-02-01T10:24:32","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/?p=357"},"modified":"2020-08-28T09:49:14","modified_gmt":"2020-08-28T07:49:14","slug":"8-5-fotovoltaik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/8-5-fotovoltaik\/","title":{"rendered":"8.5 Fotovoltaik"},"content":{"rendered":"

8.5.1<\/span> Energetische Bedeutung<\/h2>\n

<\/a>Fotovoltaik (PV) hat sich von einer hochsubventionierten zu einer konkurrenzf\u00e4higen Stromquelle entwickelt. In den meisten \u00e4quatornahen L\u00e4ndern ist PV heute die g\u00fcnstigste Stromproduktionstechnologie. PV d\u00fcrfte mittelfristig nach der Wasserkraft zur wichtigsten Stromquelle der Schweiz werden. Das D\u00e4cherpotenzial (rund 50 TWh Stromproduktion) und das Fassadenpotenzial (17 TWh Stromproduktion) k\u00f6nnten den Schweizer Strombedarf in der Jahresbilanz decken. Die stromproduzierende Geb\u00e4udeh\u00fclle wird somit bei Neubauten genauso wie die W\u00e4rmed\u00e4mmung zur Selbstverst\u00e4ndlichkeit. Mit PV alleine wird sich allerdings die Stroml\u00fccke insbesondere im Winter nicht schliessen lassen.<\/p>\n

8.5.2\u00a0<\/span>Dimensionierungs\u00fcberlegungen<\/h2>\n

Die Dimensionierung von PV-Anlagen unterscheidet sich grunds\u00e4tzlich von der Dimensionierung einer Heizung oder einer Solarthermieanlage. Sie richtet sich weniger nach dem Bedarf im Geb\u00e4ude, sondern st\u00e4rker nach dem Potenzial des Geb\u00e4udes. Der Transport von Strom ist so effizient, dass es technisch gesehen keine grosse Rolle spielt, ob er im eigenen Geb\u00e4ude oder im Nachbargeb\u00e4ude produziert wird.<\/p>\n

Finanziell betrachtet ist die Dimensionierung etwas komplizierter. Eigenverbrauchter Solarstrom ist in fast allen Projekten profitabel, w\u00e4hrend die Einspeisung von Solarstrom meist noch ein Verlustgesch\u00e4ft ist. Es gilt also, einen Mittelweg zu finden: Ist die PV-Anlage zu gross dimensioniert, nimmt der Eigenverbrauchsanteil ab, ist sie zu klein, werden die Fixkosten und damit die Stromgestehungskosten unattraktiv hoch (Bild 8.11). Oft ist das Optimum jedoch recht breit. Insbesondere beeintr\u00e4chtigt eine nach dem Eigenverbrauch \u00fcberdimensionierte PV-Anlage die Wirtschaftlichkeit kaum, da die zus\u00e4tzlichen PV-Module die Anlage nur unwesentlich teurer machen. Damit ist es in den wenigsten F\u00e4llen sinnvoll, eine besonders kleine Anlage zu bauen.<\/p>\n

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Bild 8.11 Renditeoptimierung einer PV-Anlage<\/p>\n

8.5.3<\/span> Ausrichtung der PV-Module<\/h2>\n

Fr\u00fcher wurden die Module zur Ertragsoptimierung meist nach S\u00fcden ausgerichtet. Weil die Module heute so g\u00fcnstig geworden sind, lohnt sich dieser Aufwand meist nicht mehr. Es wird deshalb empfohlen, die Module gestalterisch m\u00f6glichst optimal dem Geb\u00e4ude anzupassen. In Bild 8.12 kann abgelesen werden, wie eine nicht optimale Ausrichtung der Module den Energieertrag beeinflusst.<\/p>\n

Mit einer Modulneigung von mindestens etwa 10\u00b0 wird eine gen\u00fcgende Selbstreinigung bei Regen erreicht. Heute werden oft eine Ost-West-Ausrichtung (teils Ost, teils West) und eine Neigung von 10\u00b0 verwendet. Dies erlaubt, eine Flachdachfl\u00e4che optimal auszunutzen. Bei wesentlich gr\u00f6sserer Modulneigung, z. B. auf einem Satteldach, kann mit einer Ost-West-Anlage ein gleichm\u00e4ssigerer Energieertrag \u00fcber den Tag erreicht werden.<\/p>\n

Hingegen haben nach S\u00fcden geneigte PV-Module einen deutlich h\u00f6heren Winterstromertrag als quasihorizontale oder solche mit Ost-West-Ausrichtung.<\/p>\n

An schneereichen Lagen und bei auf Winterertrag optimierten Anlagen ist es wichtig, dass der Schnee gut abrutschen kann.<\/p>\n

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Bild 8.12 J\u00e4hrliche hemisph\u00e4rische Einstrahlung Q<\/span>G<\/span> auf geneigte Fl\u00e4che f\u00fcr Bern (1991\u20132010) in kWh\/m2<\/sup> (Datenquelle: Meteonorm, Grafik: Christof Bucher)<\/p>\n

8.5.4 <\/span>Absch\u00e4tzung des Energieertrags<\/h2>\n

Die Momentanleistung und der j\u00e4hrliche Energieertrag einer PV-Anlage sind in erster N\u00e4herung linear abh\u00e4ngig von der Sonneneinstrahlung. Diese variiert von Tag zu Tag sehr stark, ist aber \u00fcber die Jahre mit einer Standardabweichung von rund 5 % deutlich konstanter als z.B. die Variation der Niederschl\u00e4ge, welche bei rund 15 % liegt.<\/p>\n

Der Ertrag einer PV-Anlage kann wie folgt abgesch\u00e4tzt werden:<\/p>\n

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E<\/em> \u00a0j\u00e4hrlicher Elektrizit\u00e4tsertrag in kWh
\nA<\/em>\u00a0 Modulfl\u00e4che in m2<\/sup>
\n\u03b7<\/em>mod<\/sub>\u00a0 Modulwirkungsgrad unter Standardbedingungen
\nQ<\/em>G<\/sub>\u00a0 j\u00e4hrliche hemisph\u00e4rische Einstrahlung auf die geneigte Fl\u00e4che in kWh\/m2<\/sup>
\nf<\/em>PR<\/sub>\u00a0 Korrekturfaktor (Performance Ratio)<\/p>\n

Die normierte DC-Leistung P<\/em>STC<\/sub> wird unter Standard-Testbedingungen (STC) ermittelt, d. h. bei einer Einstrahlung von 1000 W\/m2<\/sup>, einer Zelltemperatur von 25 \u00b0C und einer Air Mass von 1,5.<\/p>\n

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P<\/em>STC<\/sub>\u00a0normierte DC-Leistung in W (oft f\u00e4lschlicherweise als Watt-Peak Wp bezeichnet)<\/p>\n

Daraus ergibt sich die einfache Energieertragsformel<\/p>\n

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Der Korrekturfaktor f<\/em>PR<\/sub>, genannt Performance Ratio, ist in erster N\u00e4herung standortunabh\u00e4ngig und bewegt sich bei einer neuen Anlage im Bereich von 80% bis 85%. Im Verlauf der Lebensdauer der Anlage nimmt die Performance Ratio um rund f\u00fcnf Prozentpunkte ab. Die Einstrahlung Q<\/em>G<\/sub> f\u00fcr das Schweizer Mittelland kann in Bild 8.12 abgelesen werden. Simulationen mit dem kostenlosen Solarrechner [Sol] erlauben auch, monatliche Ertr\u00e4ge zu ermitteln.<\/p>\n

8.5.5<\/span> PV-Module<\/h2>\n

PV-Module als Massenprodukt geh\u00f6ren heute mit Grosshandelspreisen von unter 50 CHF\/m2<\/sup>\u00a0zu den g\u00fcnstigen Materialien in der Baubranche. Die Wirkungsgrade sind in der Vergangenheit kontinuierlich gestiegen und liegen heute typischerweise im Bereich von 18 % bis 20 %. Die Module lassen sich in folgende Kategorien einteilen:<\/p>\n