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Photovoltaik ist eine Umwandlung der Energieform Sonnenlicht (Photo = Licht) in die Energieform Elektrizität (Volta = elektr. Spannung). Solarzellen gewinnen aus dem Sonnenlicht direkt elektrische Energie.
Eine Kombination der Photovoltaik (PV) mit anderen regenerativen Energien (wie Windkraft, Wasserkraft, Biomasse) und bestehenden konventionellen Energietechniken/ Speichersystemen ermöglicht ein energetisches Nutzungspotential, durch welches ein großer Anteil der von der herkömmlichen Energiewirtschaft eingesetzten fossilen Energieträger ersetzt und die Reduktionsziele für einen wirksamen Klimaschutz erreicht und übertroffen werden können.
Aktuell wird durch bestehende Reglementarien (Erneuerbare-Energien-Gesetz) eine gesetzlich garantierte attraktive Vergütung für die Einspeisung von Solarstrom in das Niederspannungsnetz des regionalen Energieversorgers gewährt.
Die Photovoltaik bietet unter den erneuerbaren Energien die vielseitigsten Einsatzmöglichkeiten. PV-Anlagen sind als netzgekoppelte Anlagen (gesetzlich garantierter Einspeisevergütung) und Inselbetriebslösungen (Eigenbedarfsdeckung und/oder Überschussnetzeinspeisung) realisierbar. Der aus der Netzeinspeisung generierte monetäre Ertrag kann zugleich zur Refinanzierung von Investitionsmaßnahmen eingesetzt werden.
Beim Neubau und der Gebäudesanierung bieten sich gute Chancen mit einer PV-Anlage die energetische Performance, das Erscheinungsbild und sogar den Raumkomfort von Gebäuden aufzuwerten.
Bei PV-Anlagen sind bauphysikalische, energetische und solartechnische Aspekte in Vorbereitung der Ausführungsplanung zu beachtet. Zur Planung und Installation der PV-Systeme stehen technisch und ästhetisch hochwertige Komponenten, spezielle Befestigungssysteme und rationelle Montagesysteme zur Verfügung.
Solarmodule können eigentlich überall an Gebäuden montiert oder integriert werden - auf Schrägdächern, Flachdächern, in Lichtsheds oder Überkopfverglasung, in Sonnenschutz- oder Verschattungselementen etc. Hierfür gibt es eine Vielzahl von Standard-Montagesystemen, Integrationsformen und Architekturlösungen.
Oft werden Solaranlagen zusätzlich zur Dachhaut oder Fassadenverkleidung am Gebäude befestigt. Bei den integrierten Systemen werden Bauteile des Daches oder der Fassade durch Solarmodule komplett ersetzt. Die PV-Anlage wird so zum unverzichtbaren Bestandteil der Gebäudehülle, die Solarmodule sind damit zugleich die regendichte Hülle des Gebäudes.
PV-Anlagen sind nach verschiedenen technologischen Konzepten (Herstellungstechnologie in Form von multikristallinen Solarzellen und amorpher bzw. Dünnschicht-Technologie) sowie verschiedenen Ausführungskonzepten (gekapselte Solarmodule und auf Trägermaterial laminierte Ausführung) wählbar.
Die Auswahlkriterien sind wesentlich durch Nutzungs-/ Infrastrukturvoraussetzungen und technische Aspekte bestimmt. Die Performance (generierter Ertrag) der PV-Anlage ist weiterhin vom Verschaltungskonzept abhängig.
Vorteile / Nachteile der Photovoltaik:
- VORTEILE
- die Sonne ist ein krisensicherer Rohstoff
- die Stromerzeugung erfolgt ohne Emissionen und ohne Lärm, ohne bewegte Teile
- verringert den Treibhaus-Effekt, da fossile Energien substituiert werden
- hohe Akzeptanz in der Öffentlichkeit
- eine PV-Anlage kann netzgekoppelt und/ oder im Inselbetrieb genutzt werden
- die Solarenergie kann dezentral, direkt am Ort des Verbrauchers erzeugt werden
- die PV-Anlage verursacht keinen Landschaftsverbrauch, da sie in bestehende Gebäude integriert werden kann
- eine Solarzelle eröffnet attraktive architektonische Gestaltungsoptionen und führt zu Synergieeffekten (z.Bsp. transparente Fassadenelemente)
- die PV ist durch den modularen Aufbau für nahezu alle Generatorgrößen (im mW- und MW-Bereich) einsetzbar und wartungsfrei
- die Entsorgung von Siliziumzellen ist problemlos
- bei netzgekoppelten PV-Anlagen besteht eine kostengünstige Nutzung des bestehenden Stromnetzes als Energiezwischenspeicher
- NACHTEILE
- hohe Kosten bei der Herstellung der PV-Module, da eine Massenproduktion (> 20 MW jährlich) zur Zeit erst im Aufbau ist
- heutige monokristallinen Silizium Solarzellen benötigen einen relativ hohen Energieaufwand bei der Herstellung
- Dünnschichttechnologien und neue multikristalline Zellentechnologien mit unzureichend bewertbarer Nachhaltigkeit und (noch) geringem Wirkungsgrad
- das Sonnenlicht ist eine fluktuierende Energiequelle, wodurch bei viele Anwendungen ein zusätzlicher Energiespeicher eingesetzt werden muss
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