Download - PVS in bloom
Download - PVS in bloom
Download - PVS in bloom
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
TECHNISCHES HANDBUCH<br />
Die Errichtung von Freiflächen-Photovoltaik Anlagen <strong>in</strong> marg<strong>in</strong>alen Gebieten<br />
Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM“ – E<strong>in</strong>e neue Herausforderung für die Inwertsetzung von Grundstücken im<br />
Rahmen e<strong>in</strong>es strategischen, ökologisch nachhaltigen Lösungsansatzes für die lokale Entwicklung.<br />
G. Nofuentes, J. V. Muñoz, D. L. Talavera, J. Aguilera and J. Terrados<br />
Ort der Publikation: Venedig, November 2010<br />
ISBN 9788890231001<br />
Die alle<strong>in</strong>ige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht<br />
unbed<strong>in</strong>gt die Me<strong>in</strong>ung der Europäischen Union wieder. Weder die EACI noch die Europäische<br />
Kommission übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der dar<strong>in</strong> enthaltenen Informationen.
INHALTSVERZEICHNIS<br />
1. Grundsätzliche Anmerkungen zu netzgekoppelten PV Systemen<br />
1.1. Übersicht<br />
1.2. DC (Gleichstrom) Bauteile (PV Module, Verkabelung, DC Anschlusskästen, DC<br />
Schalter<br />
1.3. AC (Wechselstrom) Bauteile (Wechselrichter & Energiemessgeräte)<br />
1.4. Metallausführungen und Schutzvorrichtungen (Erdungselektrode,<br />
Überspannungsableiter, Sicherungen etc.)<br />
1.5. E<strong>in</strong>ige elektrische Eigenschaften e<strong>in</strong>er typischen 1-MWp PV<br />
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 1<br />
2. E<strong>in</strong>schätzung des jährlichen Energieausstoßes e<strong>in</strong>es netzgekoppelten PV Systems<br />
2.1. Beurteilung der Menge der Sonnene<strong>in</strong>strahlung des Aufstellungsortes (verfügbare<br />
Datenquellen zur Sonnene<strong>in</strong>strahlung: Boden gestützte Messungen und Satelliten<br />
basierte Daten)<br />
2.2. E<strong>in</strong>schätzung des jährliches Stromertrages e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage<br />
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 2<br />
3. Dimensionierung von netzgekoppelten PV Systemen<br />
3.1. Auswahl des PV Moduls<br />
3.2. Bemessung der Nennleistung des PV Generators<br />
3.3. Bemessung der Nennleistung des Wechselrichters<br />
3.4. Bemessung der Anzahl der Module<br />
3.5. Bemessung der Anzahl der <strong>in</strong> Reihe geschalteten Module<br />
3.6. Bemessung der Anzahl der parallel geschalteten Module<br />
3.7. Bemessung der Verkabelung<br />
3.8. Bemessung der Schutzvorrichtungen (Sicherungen, Überspannungsableiter, DC<br />
Hauptschalter etc.)<br />
3.9. E<strong>in</strong>ige charakteristische Daten von errichteten PV Anlagen<br />
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 2<br />
ANHANG VON ABSCHNITT 3: TERMINOLOGIE<br />
4. Anpassung der Typologie von PV-Anlagen an spezifische Gelände<br />
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 4<br />
5. Wirtschaftliche E<strong>in</strong>schätzung von netzgekoppelten PV Systemen<br />
5.1. Repräsentive Zahlen für die Kosten von netzgekoppelten PVs <strong>in</strong> verschiedenen<br />
Ländern<br />
5.2. Bestehende Unterstützungsmaßnahmen für netzgekoppelte PV Anlagen für alle am<br />
Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM“ teilnehmenden Partnerländer<br />
1
5.3. Überprüfung des aussagekräftigsten und verständlichsten Profitabilitäts<strong>in</strong>dexes:<br />
Die Interne-Z<strong>in</strong>sfuß Methode, IZM (IRR)<br />
5.4. E<strong>in</strong>fach anwendbare Tabellen zur E<strong>in</strong>schätzung des IRR<br />
5.5. Kurzer Überblick über die steuerlichen Auswirkungen<br />
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 5<br />
ANHANG I von ABSCHNITT 5: TABELLEN ZUR EINSCHÄTZUNG DES IRR<br />
ANHANG II von ABSCHNITT 5: TERMINOLOGIE<br />
Anhang: Die wichtigsten technischen und vertraglichen Punkte, die e<strong>in</strong> künftiger PV<br />
Eigentümer bei Durchsicht e<strong>in</strong>es Kostenvoranschlages von e<strong>in</strong>em zertifizierten EPC<br />
Partnerunternehmen überprüfen und vergleichen soll.<br />
DANKSAGUNG<br />
2
1. Grundsätzliche Anmerkungen zu netzgekoppelten PV Systemen 1<br />
1.1. Überblick<br />
Die Photovoltaik (PV) Technologie wandelt Sonnenlicht unter Verwendung von<br />
Festkörperbauteilen, PV Module genannt, <strong>in</strong> elektrische Energie um. Diese Art der<br />
Energieerzeugung hat <strong>in</strong> den letzten Jahren e<strong>in</strong>drucksvolle Wachstumsraten <strong>in</strong> der<br />
Erneuerbaren-Energie Branche erzielt (s. Abb. 1.1.)<br />
DIE ENTWICKLUNG DER GLOBALEN PRODUKTION VON PV SOLARZELLEN (IN MWP)<br />
Abb. 1.1. Die globale Entwicklung der produzierten Stückzahl von PV Solarzellen. Der MW-Anstieg ist e<strong>in</strong>em<br />
exponentiellem Trend gefolgt (Quelle: EurObsev‟ER 2008)<br />
1 Die alle<strong>in</strong>ige Verantwortung für den Inhalt dieser [Webseite, Publikation usw.] liegt bei den AutorInnen. Sie gibt<br />
nicht unbed<strong>in</strong>gt die Me<strong>in</strong>ung der Europäischen Union wieder. Weder die EACI noch die Europäische Kommission<br />
übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der dar<strong>in</strong> enthaltenen Informationen.<br />
3
PV Systeme können <strong>in</strong> Inselanlagen (Stand-alone PV) und netzgekoppelte PV Systeme e<strong>in</strong>geteilt<br />
werden. Grundsätzlich ist bei Inselanlagen der produzierte Strom zum Selbstverbrauch<br />
vorgesehen, h<strong>in</strong>gegen wird bei letzteren der Strom an das öffentliche Netz verkauft. Das Projekt<br />
„PVs <strong>in</strong> BLOOM” legt se<strong>in</strong>en Fokus auf netzgekoppelte PV Systeme und deshalb s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> diesem<br />
Dokument Inselanlagen nicht Gegenstand der Untersuchungen. Netzgekoppelte PV Systeme<br />
speisen die gesamte produzierte Energie <strong>in</strong> das Stromversorgungsunternehmen e<strong>in</strong>, das eigentlich<br />
die Rolle e<strong>in</strong>es riesigen Energiespeichers übernimmt, denn <strong>in</strong> Industrieländern s<strong>in</strong>d die meisten<br />
PV Systeme an das Netz angeschlossen. Im Pr<strong>in</strong>zip s<strong>in</strong>d netzgekoppelte PV Systeme dadurch<br />
e<strong>in</strong>facher zu handhaben, weil ke<strong>in</strong>e Energie gespeichert werden muss.<br />
Der Grund, warum die gesamte Energiemenge e<strong>in</strong>gespeist wird, ist auf die großzügigen<br />
E<strong>in</strong>speisetarife des öffentlichen Netzes zurückzuführen, die sich für Solarstrom e<strong>in</strong> gutes Stück<br />
über dem Marktpreis bewegen. Ferner ist die Anzahl dieser Systeme weltweit stark gestiegen.<br />
Die Ursache für diese Entwicklung s<strong>in</strong>d hauptsächlich die ständig fallenden Anschaffungskosten<br />
für Photovoltaik Anlagen und e<strong>in</strong>e Vielzahl von Unterstützungsmaßnahmen <strong>in</strong> verschiedenen<br />
Ländern (z. B. Deutschland, Spanien und Italien).<br />
Diese Strategien oder politischen Maßnahmen werden mittels f<strong>in</strong>anzieller Anreize implementiert<br />
wie z. B. e<strong>in</strong>e Förderung pro kWp der <strong>in</strong>stallierten Kapazität oder e<strong>in</strong>e Zahlung pro produzierter<br />
und verkaufter kWh – dieses Konzepte werden <strong>in</strong> Abschnitt 5 näher erläutert. In anderen Worten,<br />
diese f<strong>in</strong>anziellen Anreize gliedern sich generell <strong>in</strong> Generations-basierte (großteils durch<br />
großzügige E<strong>in</strong>speisetarife implementiert) und Investitions-fokussierte (Förderungen oder<br />
Rückzahlungen für Anfangs<strong>in</strong>vestition, Niedrigz<strong>in</strong>skredite) Incentives. Letzere lassen die<br />
Regierungen allmählich auslaufen.<br />
Nach dieser kurzen Annäherung an netzgekoppelte PV Systeme, wird im Anschluss daran e<strong>in</strong>e<br />
e<strong>in</strong>gehendere Untersuchung durchgeführt, die sich mit den Elementen und Funktionsweisen<br />
dieses Systems beschäftigt.<br />
Bauteile des netzgekoppelten PV Systems<br />
Bild 1.2. zeigt e<strong>in</strong>e vere<strong>in</strong>fachte Darstellung e<strong>in</strong>es netzgekoppelten PV Systems. Dieses System<br />
enthält im Regelfall folgende Elemente:<br />
1. PV Module, die normalerweise als PV Generator bezeichnet werden (e<strong>in</strong>ige PV<br />
Module <strong>in</strong> Serien- oder Paralleschaltung auf e<strong>in</strong>er Tragkonstruktion)<br />
2. Wechselrichter (e<strong>in</strong> Festkörperbauteil, das Gleichstrom von den Modulen <strong>in</strong><br />
Wechselstrom umwandelt, der dieselben Eigenschaften aufweist wie der Strom des<br />
öffentlichen Netzes)<br />
3. Stromzähler, der den an das Netz verkaufte Strom misst<br />
4. Stromzähler, der den vom Netz gekauften Strom misst<br />
5. Wechselstromlast von Elektrogeräten<br />
Die ersten netzgekoppelten PV Systeme wurden oft auf E<strong>in</strong>familienhäusern mit den oben<br />
beschriebenen Elementen <strong>in</strong>stalliert. Heute aber werden diese Anlagen immer öfter auf<br />
Wohnblöcken, Schulen, landwirtschaftlichen und <strong>in</strong>dustriellen Gebäuden etc. errichtet.<br />
Außerdem wird das im Bild 1.2. dargestellte System dort, wo großzügige E<strong>in</strong>speisetarife gezahlt<br />
werden, außer Kraft gesetzt und durch das vorteilhaftere <strong>in</strong> Bild 1.3. gezeigte System ersetzt,<br />
denn hier kann der Eigentümer den gesamten Strom an das öffentliche Netz verkaufen.<br />
Nutznießer dieses attraktiven Angebots s<strong>in</strong>d Energieversorgungsunternehmen, Betreiber- und<br />
4
Beteiligungsgesellschaften, die sich entschlossen haben, große netzgekoppelte Freiflächen PV-<br />
Anlagen zu errichten. Darüber h<strong>in</strong>aus haben sich Nachführsysteme besonders <strong>in</strong> Gebieten mit<br />
hoher Sonnene<strong>in</strong>strahlung unter Berücksichtigung der oben erwähnten f<strong>in</strong>anziellen Unterstützung<br />
als gew<strong>in</strong>nbr<strong>in</strong>gend erwiesen.<br />
(1)<br />
(2)<br />
(3)<br />
(4)<br />
(5)<br />
(5) Wechselstromverbraucher<br />
=<br />
~<br />
245,7<br />
kWh<br />
457,3<br />
kWh<br />
Stromnetz<br />
(1) PV Module<br />
(2) Wechselrichter<br />
(3) Messgerät<br />
( Strom verkauft<br />
an das Netz)<br />
(4) Messgerät<br />
( Strom gekauft<br />
vom Netz )<br />
Abb. 1.2. Vere<strong>in</strong>fachtes Layout e<strong>in</strong>es netzgekoppelten PV Systems<br />
PV-erzeugter Strom wird teilweise an das Stromnetz verkauft<br />
5
=<br />
~<br />
245,7<br />
kWh<br />
Stromnetz<br />
(1) PV Module<br />
(2) Wechselrichter<br />
(3) Messgerät<br />
(Strom an das Netz verkauft)<br />
Abb. 1.3. Vere<strong>in</strong>fachtes Layout e<strong>in</strong>es netzgekoppelten PV Systems<br />
Der gesamte PV- produzierte Strom wird an das Netz verkauft<br />
Berücksichtigt man die Eigenschaften des Stroms, kann das <strong>in</strong> Bild 1.3. gezeigte Diagramm<br />
allgeme<strong>in</strong> <strong>in</strong> zwei Teile geteilt werden.<br />
<br />
DC* Bauteile: Vom PV Generator bis zum Wechselrichter-E<strong>in</strong>gang, das wesentliche<br />
Merkmal dieses Elements besteht dar<strong>in</strong>, den Strom als Wechselstrom zu liefern. Hier s<strong>in</strong>d<br />
PV Module, Tragkonstruktion, Kabel und DC Anschlusskästen <strong>in</strong>kludiert.<br />
<br />
AC* Bauteile: Vom Wechselrichter zum öffentlichen Stromnetz, <strong>in</strong> diesem Teil wird der<br />
Strom als Gleichstrom geliefert. Hier s<strong>in</strong>d folgende Elemente <strong>in</strong>kludiert: Wechselrichter,<br />
Kabel, Schutzvorrichtungen und e<strong>in</strong> Messgerät, das den an das öffentliche Netz<br />
verkauften Strom messen soll.<br />
Diese E<strong>in</strong>teilung ist s<strong>in</strong>nvoll, wenn e<strong>in</strong> netzgekoppeltes System und dessen wesentliche<br />
Elemente beschrieben werden. Nichtsdestotrotz gibt es Schlüsselteile e<strong>in</strong>es netzgekoppelten<br />
PV Systems, die sich sowohl auf DC als auch auf AC Elemente beziehen, und das s<strong>in</strong>d die<br />
Metallausführungen und Erdungselektroden. Diese Elemente zählen zu den Schutzvorrichtungen<br />
von netzgekoppelten PV Systemen und dienen zum Schutz vor elektrischem<br />
Schock<br />
* DC = Gleichstrom<br />
* AC = Wechselstrom<br />
6
1.2. DC Bauteile<br />
PV Module, Kabel und Anschlusskästen s<strong>in</strong>d hier die wesentlichsten Teile. Die Eigenschaften<br />
des Gleichstroms und die Funktionsweise der Module s<strong>in</strong>d Neuland für Elektriker, die<br />
gewöhnlich mit Wechselstrom zu tun haben.<br />
1.2.1. PV Module<br />
PV Module s<strong>in</strong>d wahrsche<strong>in</strong>lich die wichtigsten Elemente e<strong>in</strong>es netzgekoppelten PV<br />
Systems, wenn die PV Module <strong>in</strong> Serien- oder Parallelschaltung zu e<strong>in</strong>em PV Generator<br />
werden. Zugleich werden Module durch die Verb<strong>in</strong>dung von PV Solarzellen <strong>in</strong> Serien- oder<br />
Parallelschaltung hergestellt, um e<strong>in</strong>e höhere Stromstärke und Stromspannung zu erzielen.<br />
Um die Zellen gegen mechanische Belastung, Bewitterung und Feuchtigkeit zu schützen,<br />
werden die Zellen <strong>in</strong> transparentes Verbundmaterial e<strong>in</strong>gebettet, das die Zellen auch<br />
elektrisch isoliert. Meistens wird Glas verwendet, aber je nach Verfahren können auch<br />
Plexiglas, Metall oder Kunststofffolien verwendet werden. Im Gegensatz dazu ist die<br />
elektrische Verb<strong>in</strong>dung von Dünnschichtzellen e<strong>in</strong> wesentlicher Bestandteil der<br />
Zellenherstellung und wird durch das E<strong>in</strong>schneiden von Rillen <strong>in</strong> die e<strong>in</strong>zelnen Schichten<br />
erzielt. Die Standardmodule haben Alum<strong>in</strong>iumrahmen, aber es gibt auch rahmenlose Module.<br />
Die <strong>in</strong> den PV Modulen bef<strong>in</strong>dlichen Solarzellen wandeln die Sonnene<strong>in</strong>strahlung direkt <strong>in</strong><br />
elektrische Energie um. Im Umwandlungsprozess erzeugt die e<strong>in</strong>fallende Energie des Lichts<br />
bei e<strong>in</strong>igen Materialien bewegliche geladene Teilchen, bekannt als Halbleiter, die durch die<br />
Gerätestruktur getrennt werden und elektrischen Strom erzeugen. Dieser Strom kann im<br />
Stromkreis verwendet werden.<br />
Das gebräuchlichste Material für PV Zellen ist Silizium (Si), e<strong>in</strong>es der am häufigsten<br />
vorkommenden Elemente auf der Erde. Die ersten gewerblich erhältlichen Zellen waren<br />
monokristall<strong>in</strong>e Siliziumzellen, <strong>in</strong> denen alle Siliziumatome perfekt angeordnet waren, <strong>in</strong>dem<br />
sie e<strong>in</strong>en organisierten Kristall bildeten. Um Kosten zu sparen, wurden neue Produktionstechniken<br />
entwickelt, aus denen wiederum die polykristall<strong>in</strong>en Solarzellen entstanden s<strong>in</strong>d.<br />
Dieses Material enthält viele Kristalle und die Atome s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> verschiedenen Richtungen<br />
angeordnet.<br />
Monokristall<strong>in</strong>e Polykristall<strong>in</strong>e Dünnschicht<br />
amorphes Si<br />
CIS<br />
CdTe<br />
Effizienz ~15-18 % Effizienz ~13-16 % Effizienz ~8-10 %<br />
Abb. 1.4. Die zur Zeit gängigsten Solarzellen auf dem Markt<br />
7
Dank dieser Technologien kann man Solarzellen leichter, kostengünstiger, schneller und mit<br />
weniger hochre<strong>in</strong>em Silizium herstellen. Somit kann man durch die Entwicklung von<br />
Dünnschichttechnologien weitere Kostene<strong>in</strong>sparungen erzielen, <strong>in</strong>dem man den Materialaufwand<br />
bei der Solarzellenproduktion reduziert Abgesehen von Silizium, werden Cadmiumtellurid<br />
(CdTe), Kupfer-Indium-Diselenid (CIS), amorphes Silizium etc. zur Produktion von Solarzellen<br />
herangezogen. Es s<strong>in</strong>d nun schon viele verschiedene Solarzellen auf dem Markt erhältlich, und es<br />
werden noch mehr h<strong>in</strong>zukommen.<br />
Die verschiedenen Modularten werden je nach Technologie der e<strong>in</strong>gebauten Solarzellen<br />
unterteilt. Deshalb ist es nicht außergewöhnlich, <strong>in</strong> der Literatur monokristall<strong>in</strong>e Si Module,<br />
polykristall<strong>in</strong>e Si Module, amorphe Si Module, CdTe Module, CIS Module etc. zu f<strong>in</strong>den.<br />
Nachfolgend f<strong>in</strong>den Sie e<strong>in</strong>e ausführliche Erörterung der wichtigsten, marktüblichen<br />
Solarzellentechnologien.<br />
Kristall<strong>in</strong>e Silizium Technologie<br />
Silizium ist das wichtigste Material für kristall<strong>in</strong>e Solarzellen. Silizium ist das zweithäufigste<br />
Element auf der Erde, obwohl es niemals hochre<strong>in</strong> ist. Es ist <strong>in</strong> Form von Siliziumdioxid an<br />
Sauerstoff gebunden. Daher ist e<strong>in</strong>e Trennung der beiden Elemente durch e<strong>in</strong>en chemischen<br />
Prozess notwendig, um metallurgisches Silizium mit e<strong>in</strong>er Re<strong>in</strong>heit von 98 % zu erhalten.<br />
Aufgrund se<strong>in</strong>es niedrigen Re<strong>in</strong>heitsgrades kann dieses Silizium nicht zur Solarproduktion<br />
verwendet werden. Somit ist e<strong>in</strong> weiteres Re<strong>in</strong>igungsverfahren notwendig, um hochgradig re<strong>in</strong>es<br />
Silizium (Re<strong>in</strong>heit zum<strong>in</strong>dest 99,9999999 %) zu gew<strong>in</strong>nen. Dieses hochgradig re<strong>in</strong>e Silizium<br />
kann nun auf verschiedene Arten verarbeitet werden, um monokristall<strong>in</strong>e oder polykristall<strong>in</strong>e<br />
Zellen zu produzieren. Es ist nicht giftig, und stellt für die Umwelt ke<strong>in</strong>e Gefahr dar.<br />
Die Siliziumsolarzellen s<strong>in</strong>d die gebräuchlichsten Arten von Solarzellen. Ihre Effizienz ist aber<br />
wegen verschiedener Faktoren begrenzt. Die Energie von Photonen nimmt bei höheren<br />
Wellenlängen ab. Die höchste Wellenlänge, bei der die Photonenenergie noch immer groß genug<br />
ist, um freie Elektronen zu produzieren ist 1,15 µm (gilt nur für Silizium). E<strong>in</strong>e E<strong>in</strong>strahlung mit<br />
höheren Wellenlängen verursacht nur e<strong>in</strong> Erhitzen der Solarzellen ohne jede Stromproduktion.<br />
Jedes Photon kann die Produktion e<strong>in</strong>es e<strong>in</strong>zigen Elektron-Loch-Paars bewirken. Sogar bei<br />
niedrigeren Wellenlängen produzieren Photone ke<strong>in</strong>e Elektron-Loch-Paare, aber sie erhöhen die<br />
Temperatur der Solarzellen. Die höchste erzielte Effizienz e<strong>in</strong>er Silizium Solarzelle liegt <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em<br />
Forschungslabor bei rund 23 %, h<strong>in</strong>gegen steigt dieser Prozentsatz für andere Halbleitermaterialien<br />
auf bis zu 30 % an. Tatsächlich hängt die Effizienz vom Halbleitermaterial ab. Die Verluste<br />
werden durch Metallkontakte auf der Oberseite e<strong>in</strong>er Solarzelle verursacht und zusätzlich wird<br />
e<strong>in</strong> Teil der Sonnene<strong>in</strong>strahlung auf der Oberseite (Glas) zurückgeworfen. Kristall<strong>in</strong>e Solarzellen<br />
s<strong>in</strong>d im Normalfall etwa 0,3 mm dicke Scheiben, die aus e<strong>in</strong>em Siliziumblock mit e<strong>in</strong>em<br />
Durchmesser von 10 bis 15 cm herausgesägt werden. Sie produzieren ca. 35 mA Strom pro cm 2<br />
Fläche (zusammen bis zu 2 A/Zelle) bei e<strong>in</strong>er Spannung von 550 mV bei voller Beleuchtungsstärke.<br />
Die Effizienz von Solarzellen im Labor übersteigt 20 % im Gegensatz zu 15 % bei<br />
herkömmlich produzierten Solarzellen. Es gibt vielerlei Arten von Silizium Solarzellen:<br />
Monokristall<strong>in</strong>e, polykristall<strong>in</strong>e (beide Arten s.o.) und amorphe Solarzellen. Zur Herstellung<br />
amorpher Si-Solarzellen ist es jedoch notwendig, e<strong>in</strong> spezielles Herstellungsverfahren zu<br />
entwickeln. Daher werden im Regelfall die Solarzellen nur <strong>in</strong> monokristall<strong>in</strong>e, polykristall<strong>in</strong>e und<br />
<strong>in</strong> Dünnschicht Solarzellen gegliedert.<br />
8
Dünnschichtzellen<br />
In den letzten Jahren hat die Entwicklung von Dünnschichtverfahren zur Produktion von<br />
Solarzellen an Bedeutung gewonnen. Bei dieser Technologie wird e<strong>in</strong>e dünne Schicht<br />
photoaktiver Halbleiter auf e<strong>in</strong> Substrat (gewöhnlich Glas) aufgetragen. Die gebräuchlichsten<br />
Materialien s<strong>in</strong>d: Amorphes Silizium (a-Si), dünne multikristall<strong>in</strong>e Siliziumschichten auf<br />
kostengünstigem Trägermaterial, Kupfer-Indium Diselenid (CIS) und Cadmiumtellurid (CdTe).<br />
Im Vergleich zur kristall<strong>in</strong>en Siliziumtechnologie weist dieses Verfahren durch Materialreduktion,<br />
Energieverbrauch und Prozessautomatisierung e<strong>in</strong> enormes Kostene<strong>in</strong>sparungspotential auf.<br />
Amorphes Silizium unterscheidet sich vom kristall<strong>in</strong>en <strong>in</strong>sofern als sich bei kristall<strong>in</strong>em Silizium<br />
die Siliziumatome nicht im exakten Abstand vone<strong>in</strong>ander bef<strong>in</strong>den, wobei diese zufällige<br />
Anordnung der Atomstruktur e<strong>in</strong>en gewaltigen E<strong>in</strong>fluss auf die elektronischen Eigenschaften des<br />
Materials hat. Der Herstellungsprozess besteht <strong>in</strong> der Abscheidung von verschiedenen<br />
Oxidschichten, a-Si Schichten und e<strong>in</strong>er metallischen Kontaktschicht auf kostengünstigem Glas.<br />
Die Effizienz von amorphen Solarzellen liegt normalerweise zwischen 6 und 8 %. Die<br />
Lebensdauer von amorphen Zellen ist niedriger als jene von kristall<strong>in</strong>en Zellen. Amorphe<br />
Solarzellen haben e<strong>in</strong>e Stromdichte von bis zu 15 mA/cm 2 und die Spannung der Zelle ohne<br />
Anschlussleistung von 0,8 V stellt e<strong>in</strong>en höheren Wert dar als jener von kristall<strong>in</strong>en Zellen für<br />
diesen Parameter. Die Spektralempf<strong>in</strong>dlichkeit hat im Wellenlängenbereich des blauen Lichts<br />
Höchstwerte: Deshalb ist für amorphe Solarzellen e<strong>in</strong>e fluoreszierende Lampe die ideale<br />
Lichtquelle. Der größte Nachteil von amorphem Silizium ist se<strong>in</strong>e ger<strong>in</strong>ge Effizienz (6-8 %), die<br />
sich <strong>in</strong> den ersten 6-12 Monaten der Betriebszeit sogar noch verr<strong>in</strong>gert. Danach pendelt sich die<br />
Effizienzrate auf e<strong>in</strong>en stabilen Wert e<strong>in</strong>. Bezug nehmend auf die dünnen multikristall<strong>in</strong>en<br />
Siliziumschichten, wird e<strong>in</strong> leitfähiges, keramisches Substrat das Silizium enthält mit e<strong>in</strong>er<br />
dünnen Schicht polykristall<strong>in</strong>em Silizium beschichtet. Bei der Herstellung müssen niedrige<br />
Temperaturen herrschen, damit hochqualitative Halbleiter produziert werden, die e<strong>in</strong> großes<br />
Kostene<strong>in</strong>sparungspotential aufweisen. Cadmiumtellurid (CdTe) ist e<strong>in</strong> Dünnschichtmaterial, das<br />
durch Abscheidung oder Sputtern hergestellt wird. Für die Photovoltaik ist Cadmiumtellurid <strong>in</strong><br />
H<strong>in</strong>kunft e<strong>in</strong> viel versprechendes Grundlagematerial. Der Produktionsnachteil liegt dar<strong>in</strong>, dass<br />
Cadmium giftig ist, obwohl e<strong>in</strong>ige Hersteller hier e<strong>in</strong>e versicherungstechnische Lösung <strong>in</strong>sofern<br />
unterstützen, als die F<strong>in</strong>anzierung der geschätzten, zukünftigen Wiedergew<strong>in</strong>nungs- und<br />
Recycl<strong>in</strong>gkosten ihrer Module nach Ablauf der Verwendungsdauer übernommen wird. Die<br />
Effizienz von Solarzellen unter Laborbed<strong>in</strong>gungen liegt bei bis zu 16 %, während handelsübliche<br />
Zellen e<strong>in</strong>e Effizienz von bis zu 8 % aufweisen.<br />
Kupfer-Indium Diselenid (CulnSe2 oder CIS) ist e<strong>in</strong> Dünnschichtmaterial mit Effizienzraten von<br />
ungefähr 13 % bei marktüblichen Modulen und bis zu etwa 17 % bei Modulen unter<br />
Laborbed<strong>in</strong>gungen. Dies ist e<strong>in</strong> viel versprechendes Material, obwohl es aufgrund von<br />
produktionstechnischen Verfahren und ger<strong>in</strong>gem Vorkommen wenig genutzt wird. Tabelle 1.1.<br />
fasst die Hauptmerkmale von handelsüblichen Solarzellen zusammen.<br />
9
Tabelle 1.1. Hauptmerkmale von handelsüblichen Solarzellen<br />
Material Effizienz Nennleistung Degradation nach 22<br />
Jahren Freibewitterung<br />
Farbe<br />
Monokristall<strong>in</strong>es<br />
15-22 % 14,8 % (Tedlar TM und EVA Dunkelblau<br />
Si<br />
Verkapselung)<br />
Multikristall<strong>in</strong>es<br />
13-15% 6,4 % (Transparente Silizium- Blau<br />
Si<br />
Verkapselung)<br />
Amorphes Si 8-15 % k.A. Rot-blau, schwarz<br />
CdTe 6-9 % k.A. Dunkelgrün, schwarz<br />
CIS 7,5-9,5 k.A. schwarz<br />
a Source: Ewan D. Dunlop and David Halton. The Performance of Crystall<strong>in</strong>e Silicon Photovoltaic Solar<br />
Modules after 22 Years of Cont<strong>in</strong>uous Outdoor Exposure. Prog. Photovolt: Res. Appl., DOI: 10.1002/pip.627<br />
(Quelle: “Die Leistungsfähigkeit von kristall<strong>in</strong>en Silizium Photovoltaik Solarmdodulen nach 22 Jahren<br />
kont<strong>in</strong>uierlicher Freibewitterung”, Prog. Photovolt: Forschung und Anwendungen)<br />
Heute bietet der PV Markt e<strong>in</strong>e enorme Bandbreite an Energieleistungen bei PV Modulen. Man<br />
kann PV Module mit e<strong>in</strong> paar Watt bis zu mehreren hundert Watt erstehen, wobei es e<strong>in</strong>e große<br />
Anzahl von Anbietern <strong>in</strong> der ganzen Welt gibt. Was kristall<strong>in</strong>e Zellen betrifft, so besteht e<strong>in</strong>e<br />
charakteristische Standardanlage aus 36-72 Zellen mit 75-270 Wp. Manchmal können Solarzellen<br />
unter Betriebsbed<strong>in</strong>gungen abgeschattet se<strong>in</strong> und die Temperatur kann steigen, bis e<strong>in</strong><br />
Materialschaden e<strong>in</strong>tritt. Dies nennt man den Hot Spot-Effekt, und tritt dieser e<strong>in</strong>, dann reduziert<br />
sich die Nennleistung der Module dramatisch. Um Hot Spots zu vermeiden, müssen<br />
Bypassdioden e<strong>in</strong>gebaut werden. E<strong>in</strong>e Bypassdiode schützt im Regelfall 18-20 Solarzellen.<br />
1.2.2.Verkabelung<br />
Die Verkabelung e<strong>in</strong>er PV Anlage dient dazu, den elektrischen Strom vom PV Generator zum<br />
Wechselrichter und von dort zum Energieversorgungsunternehmen zu liefern. Das heißt, die<br />
Verkabelung ist sowohl bei den DC Bauteilen als auch bei den AC Bauteilen notwendig.<br />
Besonderes Augenmerk muss auf die DC Verkabelung gelegt werden, weil die Eigenschaften des<br />
Gleichstroms bei e<strong>in</strong>em Kurzschluss mehr Gefahrenpotential <strong>in</strong> sich bergen als jene des<br />
Wechselstroms. Deshalb ist es ratsam, bei allen Drähten e<strong>in</strong>en Isolierungsgrad der Kategorie II zu<br />
verwenden, sodass alle Kabeln e<strong>in</strong>e doppelte Beschichtung zum Schutz gegen Wettere<strong>in</strong>flüsse<br />
haben. Darüber h<strong>in</strong>aus ist es wegen des elektrischen Stroms (meistens höher als <strong>in</strong> AC<br />
Elementen), der im DC Teil fließt, empfehlenswert, e<strong>in</strong>en passenden Kabelabschnitt zu<br />
verwenden, um Produktionsverluste zu vermeiden. Somit muss man der Empfehlung folgen, dass<br />
der Spannungsabfall <strong>in</strong> der Verkabelung nicht mehr als 1,5 % beträgt. Im Abschnitt 3 kommen<br />
wir auf diesen Punkt zurück, um auf die passende Dimensionierung des Kabelquerschnitts <strong>in</strong><br />
e<strong>in</strong>er PV Installation e<strong>in</strong>zugehen.<br />
Es ist auch ratsam, den positiven und den negativen Pol zu trennen und klar zu unterscheiden, um<br />
e<strong>in</strong> korrektes Kabeldesign zu gewährleisten. In diesem S<strong>in</strong>ne muss sich die Farbe des positiven<br />
Pols von jener des negativen unterscheiden, wobei dem positiven Pol meistens warme Farben<br />
(rot) und dem negativen meistens kalte Farben (schwarz) zugeordnet werden. Im AC Bauteil soll<br />
man verschiedene Farben zwischen Phasen und auch Neutralleiter verwenden.<br />
10
1.2.3. Anschlusskästen<br />
Anschlusskästen s<strong>in</strong>d die Bauteile, <strong>in</strong> denen die Stränge des PV Generators angeschlossen<br />
werden. Die Anschlusskästen haben e<strong>in</strong>e zweifache Aufgabe. Erstens stellen sie e<strong>in</strong>e wetterfeste<br />
Verb<strong>in</strong>dung zwischen den Strängen dar, und zweitens enthalten sie verschiedene<br />
Schutzvorrichtungen, die sehr empfehlenswert zum Schutz gegen Stromausfall und<br />
Witterungsprobleme wie z. B. Kurzschluss durch Feuchtigkeit oder Degradation durch lang<br />
anhaltende Sonnene<strong>in</strong>strahlung s<strong>in</strong>d. In Abbildung 1.6. sehen Sie die Funktionsweise der im PV<br />
Generatoranschlusskasten bef<strong>in</strong>dlichen Bauteile.<br />
1. Jeder Strang vom PV Generator muss getrennt zum Anschlusskasten geführt werden.<br />
Positive Leitungen werden an e<strong>in</strong>er Seite gebündelt und negative an e<strong>in</strong>er anderen Seite.<br />
Durch diese Maßnahme entsteht e<strong>in</strong> räumlicher Sicherheitsabstand zwischen negativem<br />
und positivem Pol, durch den Kurzschlüsse vermieden und Wartungsarbeiten leicht<br />
durchgeführt werden können.<br />
2. Jeder Strang hat e<strong>in</strong>e Sicherung, die die Leitung gegen Rückstrom schützt. Rückströme<br />
können durch e<strong>in</strong>e Störung <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Strang entstehen und der Strom e<strong>in</strong>es anderen<br />
Strangs kann durch den fehlerhaften Strang fließen.<br />
3. Überspannungsableiter (Varistoren) leiten mögliche Überspannungen ab, die im PV<br />
Generator auftreten könnten (wie z. B. <strong>in</strong>duzierte Spannungen <strong>in</strong> Kabelschleifen durch<br />
Blitzschlag nahe der Installation).<br />
4. Der DC Schalter ist sehr empfehlenswert, um den DC Strom vom Generator zum<br />
Wechselrichter zu unterbrechen.<br />
5. Alle Metallausführungen und Ausgangsleistungen von Varistoren müssen an die<br />
Erdelektrode angeschlossen se<strong>in</strong>.<br />
6. Die Ausgangsverkabelung muss zum Wechselrichter oder zu e<strong>in</strong>em anderen<br />
Anschlusskasten führen. Ganz offensichtlich ist der Leitungsquerschnitt hier höher als bei<br />
den Strangkabeln.<br />
11
Abb. 1.6. Modernster DC Anschlusskasten. Alle Elemente s<strong>in</strong>d übersichtlich angeordnet und frei zugänglich<br />
(1) Positive und negative DC E<strong>in</strong>gangsleistung - E<strong>in</strong>zelleitungen<br />
(2) Varistoren schützen gegen Überspannungen<br />
(2) Strangsicherungen schützen gegen Überströme<br />
(3) DC Schalter<br />
(4) Ausgangsleistungen von Varistoren und Metallausführungen mit Erdungsanschluss<br />
(5) Positive und negative DC Ausgangsleistung<br />
1.3. AC Bauteil<br />
Der/die Wechselrichter, AC Verkabelung, der DC Hauptschalter (und sowohl der<br />
magnetothermische Schalter und der Fehlerstrom-Schutzschalter) zusammen mit den<br />
Messgeräten s<strong>in</strong>d die wichtigsten Elemente im AC Teil. Der Wechselrichter ist das maßgebliche<br />
Element, weil der Messzähler meistens von der Elektrikfirma ausgewählt und e<strong>in</strong>gebaut wird.<br />
Eigentlich wandelt der Wechselrichter den Gleichstrom <strong>in</strong> Wechselstrom um, der dieselben<br />
Merkmale wie der Strom im öffentlichen Netz hat. Deshalb ist/s<strong>in</strong>d der/die Wechselrichter ganz<br />
wesentliche Elemente bei PV Anlagen.<br />
1.3.1. Wechselrichter<br />
Netzgekoppelte Wechselrichter nennt man auch netzgebundene Wechselrichter. Dieses Gerät<br />
(Abb. 1.2. und 1.3.) verb<strong>in</strong>det die PV Anlage mit dem Netz oder sowohl mit Netz als mit dem<br />
Wechselstromverbraucher e<strong>in</strong>es Gebäudes. Hauptsächlich wird der Wechselrichter zur<br />
12
Umwandlung des Solargleichstroms <strong>in</strong> Wechselstrom verwendet, der, wie oben schon ausgeführt,<br />
dieselben Merkmale aufweist wie der Strom im öffentlichen Netz. Die Leistung dieser Geräte hat<br />
sich <strong>in</strong> den letzten Jahren deutlich verbessert, was nur mehr ger<strong>in</strong>ge Leistungsverluste während<br />
des Umwandlungsprozess nach sich zieht. Bei Freiflächenanlagen, die zu den netzgekoppelten<br />
PV Anlagen gehören, wird der Wechselrichter direkt an das Netz angeschlossen, wie <strong>in</strong> Abb. 1.3.<br />
beschrieben, sodass der gesamte produzierte Strom <strong>in</strong>s Versorgungsnetz e<strong>in</strong>gespeist wird.<br />
Abb. 1.7. Bild e<strong>in</strong>es 100 kW Wechselrichters während e<strong>in</strong>es Qualitätschecks<br />
Netzgekoppelte PV Systeme mit Wechselrichtern bis zu 5 kW s<strong>in</strong>d im Regelfall<br />
E<strong>in</strong>phasensysteme. S<strong>in</strong>d es mehr als 5 kW, werden Dreiphasen-Wechselrichter (s. Abb. 1.7.)<br />
verwendet. Will man aus dieser Strom-Spannungskennl<strong>in</strong>ie des PV Generators das Maximum<br />
herausholen, muss der Wechselrichter am MPP* betrieben werden. Dieser Punkt ändert sich<br />
unaufhörlich <strong>in</strong> Abhängigkeit der Umweltbed<strong>in</strong>gungen. Daher müssen die passenden<br />
elektronischen Elemente im Wechselrichter immer den Punkt maximaler Leistung verfolgen und<br />
den Gleichstrome<strong>in</strong>gang maximieren.<br />
Wechselrichter haben oft e<strong>in</strong>en e<strong>in</strong>gebauten Trafo, der die netzgekoppelte PV Anlage vom Netz<br />
freischaltet. Trafolose Wechselrichter s<strong>in</strong>d kle<strong>in</strong>er und leichter, aber nicht <strong>in</strong> allen Staaten ist der<br />
E<strong>in</strong>bau derartiger Geräte gesetzlich erlaubt (<strong>in</strong> Spanien z. B. verbietet die Gesetzgebung den<br />
Gebrauch von trafolosen Wechselrichtern, <strong>in</strong> Deutschland s<strong>in</strong>d sie erlaubt).<br />
*MPP = Punkt maximaler Leistung<br />
13
Der Umwandlungswirkungsgrad (η) ist das Verhältnis zwischen Ausgang von Wechselstrom und<br />
E<strong>in</strong>gang von Gleichstrom. Dieser Parameter berücksichtigt die durch den Trafo entstandenen<br />
Verluste – wenn dieser Bauteil <strong>in</strong> den Wechselrichter - ohmsche Elemente, Schalterteile etc.<br />
e<strong>in</strong>gebaut wird. Es ist zu beachten, dass der Umwandlungswirkungsgrad vom E<strong>in</strong>gang des<br />
Gleichstroms abhängt: Das ist besonders bei niedriger E<strong>in</strong>strahlung auf den PV Generator<br />
bemerkenswert, was e<strong>in</strong>e niedrigere Last am Wechselrichter bewirkt. Hersteller zeigen<br />
gewöhnlich e<strong>in</strong>e Kurve mit dem Umwandlungswirkungsgrad versus Wechselstromausgang:<br />
Hochmoderne Wechselrichter erzielen vielleicht <strong>in</strong> dieser Kurve e<strong>in</strong>e Spitze von 95 %. Um aber<br />
gut fundierte, Effizienz-basierte Vergleiche von Wechselrichtern zu erzielen, hat man den Euro-<br />
Wirkungsgrad (η Euro ) herangezogen, damit man e<strong>in</strong>e vernünftige Berechnung der Effizienz unter<br />
Berücksichtigung der klimatischen Gegebenheiten erstellen kann.<br />
Der Euro-Wirkungsgrad ist e<strong>in</strong> Parameter gewichtet für das europäische Klima unter<br />
Berücksichtigung verschiedener Lastbed<strong>in</strong>gungen bezogen auf das Klima. Der Parameter η Euro<br />
wird folgendermaßen dargestellt:<br />
η Euro = 0,03 η 5% + 0,06 η 10% + 0,13 η 20% + 0,1 η 30% + 0,48 η 50% + 0,2 x η 100% (1.1)<br />
Der tiefgestellte Index des Parameters η bezieht sich auf die Effizienz des Wechselrichters bei e<strong>in</strong>er<br />
Last, die durch e<strong>in</strong>en Prozentanteil der AC Nennlast ausgedrückt wird (100 %), das η 100%<br />
entspricht. Es muss betont werden, dass die verschiedenen Gewichtungen, die jedem η Wert bei<br />
unterschiedlicher Last zugeordnet wurden, im H<strong>in</strong>blick auf das zentraleuropäische Klima<br />
ausgeführt worden s<strong>in</strong>d. Modernste Wechselrichter können heute vielleicht schon e<strong>in</strong>en η Euro Wert<br />
von 92 – 96 % erzielen.<br />
1.3.2 Energiemessgeräte<br />
Der Energiezähler (Abb. 1.8.) ist das Element, das den von der PV Anlage produzierten<br />
Wechselstrom misst. Dieses Gerät wird unmittelbar vor dem Anschlusspunkt an das Netz nach<br />
dem Wechselrichter e<strong>in</strong>gerichtet. Aus offensichtlichen Gründen, damit er weder vom Lieferanten<br />
noch vom Eigentümer manipuliert werden kann, wird der Energiezähler vom Energieversorgungsunternehmen<br />
<strong>in</strong>stalliert und gewartet.<br />
14
Abb. 1.8. Dreiphasen-Energiezähler mit e<strong>in</strong>em Überwachungs- und Kommunikationssystem<br />
Heutzutage haben fast alle <strong>in</strong>stallierten Messgeräte e<strong>in</strong> Überwachungssystem zur Aufzeichnung<br />
der Zählerstände, die sowohl für den Anlageneigentümer als auch für<br />
Stromversorgungsunternehmen zugänglich s<strong>in</strong>d.<br />
1.4. Metallausführungen und Erdungselektrode<br />
Sowohl AC als auch DC Bauteile haben leitfähiges Metallmaterial, das für Menschen zugänglich<br />
se<strong>in</strong> kann. Die Erdungselektrode ist e<strong>in</strong>e Schutzvorrichtung, damit das leitfähige Metall ke<strong>in</strong>en<br />
elektrischen Schlag verursachen kann und ke<strong>in</strong>e Menschen zu Schaden kommen. Es kann<br />
tatsächlich gefährlich werden, wenn e<strong>in</strong> DC oder AC Kabel e<strong>in</strong>en Isolierungsfehler aufweist und<br />
mit e<strong>in</strong>em Metallteil <strong>in</strong> Kontakt kommt. Daher müssen derartige Risikosituationen vermieden<br />
werden <strong>in</strong>dem die Metallteile e<strong>in</strong>er PV Anlage wie z. B. Wechselrichtergehäuse, Modulrahmen,<br />
DC Anschlusskästen mit der Erdungselektrode verbunden s<strong>in</strong>d, denn diese würde im Fall e<strong>in</strong>er<br />
schadhaften Isolierung die Rolle e<strong>in</strong>es Ableiters übernehmen und folglich das Risiko e<strong>in</strong>es<br />
elektrischen Schlages ausschalten. Zusätzlich ist e<strong>in</strong>e Anschlussklemme des<br />
Überspannungsableiters an die Erdungselektrode angeschlossen: Durch das Element werden<br />
Überströme abgeleitet, die durch diese Überspannungsableiter geführt werden.<br />
Obwohl sie ke<strong>in</strong> aktives Teil von netzgekoppelten PV Systemen darstellt, ist die an die<br />
Metallteile angeschlossene Erdungselektrode der Schlüssel zur Lösung von Sicherheitsproblemen<br />
<strong>in</strong> Bezug auf Isolierungsmängel, Überströme und Überspannungen. Nachdem PV Anlagen aus<br />
Sicherheitsgründen oft ungeerdet s<strong>in</strong>d, wobei viele Staaten dieses Vorgehen gesetzlich<br />
unterstützen – ist ke<strong>in</strong>er der beiden Pole (positiv oder negativ) an die Erdungselektrode<br />
angeschlossen, und daher soll auf e<strong>in</strong> korrektes Design dieses Bauteiles Augenmerk gelegt<br />
werden. Es ist höchst ratsam, dass der Widerstand der Erdungselektrode nicht mehr als 37 Ohm<br />
15
eträgt. Darüber h<strong>in</strong>aus muss die Verb<strong>in</strong>dung zwischen allen Metallteilen und der<br />
Erdungselektrode leicht ersichtlich und zugänglich se<strong>in</strong>, um die Systemsicherheit überprüfen zu<br />
können (Abb. 1.8.). DC Sicherungen und Überspannungsableiter s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> DC Verteilerkästen<br />
untergebracht – s. Unterabschnitt 1.2.3.; Wechselstromüberspannungsableiter s<strong>in</strong>d auch an der<br />
E<strong>in</strong>gangs- und Ausgangsseite des Wechselrichters angeschlossen.<br />
Abb. 1.8. Anschlussstelle zwischen der Erdungselektrode und verschiedenen Metallteilen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er PVAnlage<br />
1.5. E<strong>in</strong>ige elektrische Eigenschaften e<strong>in</strong>er typischen 1 MWp netzgekoppelten PV Anlage<br />
Nimmt man die Vielzahl der am Markt erhältlichen Geräte zum Bau e<strong>in</strong>er PV Anlage <strong>in</strong>nerhalb<br />
des im Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM“ angepeilten Leistungsbereiches (50 kWp – 2 MWp) und die<br />
unterschiedlichen, technischen Lösungen für e<strong>in</strong>e vorgegebene Spitzenleistung, so ist es<br />
schwierig, dem Leser e<strong>in</strong>ige spezifische elektrische Eigenschaften e<strong>in</strong>es solches Systems näher<br />
zu br<strong>in</strong>gen. Nichtsdestotrotz versuchen wir am Beispiel e<strong>in</strong>er typischen PV Anlage mit rund<br />
1 MWp Leistung e<strong>in</strong>en E<strong>in</strong>druck von e<strong>in</strong>er derartigen Anlage mit Spannungs-, Strom- und<br />
Leistungsvermögen zu vermitteln.<br />
E<strong>in</strong>e weit verbreitete technische Lösung zur Errichtung großflächiger PV Anlagen (mit e<strong>in</strong>er<br />
Nennleistung von 1 MWp oder mehr) könnte <strong>in</strong> der Unterteilung <strong>in</strong> kle<strong>in</strong>ere PV Subsysteme<br />
bestehen. E<strong>in</strong>e hochmoderne, gangbare Methode könnte zehn 120 MWp Subsysteme enthalten.<br />
Jeder PV Generator e<strong>in</strong>es Subsystems wird an e<strong>in</strong>en dreiphasigen 100 kW Wechselrichter<br />
16
angeschlossen, während jedes Wechselrichterpaar an e<strong>in</strong>en 400 kVA 380 V /20 kV 2<br />
Transformator angeschlossen wird (5 Trafos werden <strong>in</strong>sgesamt benötigt). Abbildung 1.9.<br />
beschreibt das Elektroschema für e<strong>in</strong>e 1,2 MWp PV Anlage. Hier können aber die zehn<br />
Energiemessgeräte (e<strong>in</strong>es pro Wechselrichter) auch durch e<strong>in</strong> e<strong>in</strong>ziges Messgerät, und zwar am<br />
Hochspannungsausgang des Transformators, ersetzt werden. Wo der Energiezähler <strong>in</strong>stalliert<br />
wird, entweder am Niederspannungse<strong>in</strong>gang oder am Hochspannungsausgang des Trafos, hängt<br />
eigentlich mehr mit der Rechtslage als mit technischen E<strong>in</strong>schränkungen zusammen.<br />
5 X<br />
=<br />
~<br />
=<br />
~<br />
245,7<br />
kWh<br />
345,2<br />
kWh<br />
400 kVA 380 /20 kV<br />
Transformator<br />
I D<br />
R<br />
G<br />
Zwei 120 kWp<br />
PV Generatoren<br />
Zwei 100 kW<br />
3 - phasige<br />
Wechselrichter<br />
Abb. 1.9. Elektroschema e<strong>in</strong>er möglichen technischen Lösung für e<strong>in</strong>e 1,2-MWp PV Anlage<br />
In Tabelle 1.2. s<strong>in</strong>d die wichtigsten elektrischen Merkmale e<strong>in</strong>es PV Generators jedes e<strong>in</strong>zelnen<br />
der zehn möglichen Subsysteme unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen erfasst.<br />
Tabelle 1.2. Die wichtigsten elektrischen Merkmale e<strong>in</strong>es PV Generators unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen e<strong>in</strong>er<br />
typischen PV Anlage mit rund 1 MWp werden <strong>in</strong> diesem Abschnitt beschrieben. Die Werte für diese elektrischen<br />
Eigenschaften s<strong>in</strong>d unter Bedachtnahme modernster kristall<strong>in</strong>er Module und Wechselrichter gewählt worden - was<br />
wiederum die Wahl der Module mit Serien- und Parallelschaltung bee<strong>in</strong>flusst, die zum Zeitpunkt der Erstellung<br />
dieses Dokuments auf dem Markt erhältlich waren.<br />
Nennleistung<br />
(Wp)<br />
Leerlaufspannung<br />
(V)<br />
Kurzschluss-<br />
Strom (A)<br />
Spannung am Punkt<br />
maximaler Leistung (V)<br />
120 000 790 205 631 190<br />
Strom am Punkt<br />
maximaler Leistung (A)<br />
2 Die Zahl für die Hochspannungsseite des Trafos kann je nach dem nationalen Stromverteilungssystem variieren.<br />
Die Nennleistung des Trafos ist ganz bwusst bis zur zweifachen Anschlussleistung des Wechselrichters<br />
überdimensioniert.<br />
17
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 1<br />
<br />
Im Abschnitt 1 wurden die wesentlichen Merkmale e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage<br />
ausführlich beschrieben, wobei hierfür e<strong>in</strong>e passende Unterteilung vorgenommen worden<br />
ist. Somit kann man sagen, dass jedes dieser Systeme aus etwa drei verschiedenen Teilen<br />
besteht, von denen jedes beschrieben wurde. Weiters g<strong>in</strong>g man auch auf die leitfähigen<br />
Elemente näher e<strong>in</strong>.<br />
Gleichstrom (DC) Bauteil: Es erstreckt sich vom PV Generator bis zum<br />
Wechselrichtere<strong>in</strong>gang, wobei hier der wichtigste Punkt der elektrische Strom ist, der als<br />
Gleichstrom geliefert wird. PV Module, Tragstrukturen, Schutzvorrichtungen, Drähte,<br />
Kabeln und DC Anschlusskästen s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> diesem DC Bauteil <strong>in</strong>kludiert. In diesem<br />
Abschnitt wurde besonderes Augenmerk auf die Eigenschaften (Effizienz, Verkapselung,<br />
Degradation etc.) und verschiedene Arten von PV Solarzellen und PV Modulen<br />
(monokristall<strong>in</strong>e, polykristall<strong>in</strong>e oder Dünnschicht) gelegt.<br />
<br />
<br />
<br />
Wechselstrom (AC) Bauteil: Es erstreckt sich vom Wechselrichter bis zum Anschluss an<br />
das öffentliche Stromnetz. Hier wird der elektrische Strom als Wechselstrom geliefert.<br />
Inkludiert s<strong>in</strong>d Wechselrichter, Drähte, Kabeln, Schutzvorrichtungen und e<strong>in</strong><br />
Energiemessgerät, das den an das öffentliche Netz gelieferten Strom messen soll. Die<br />
Effizienz des Wechselrichters wurde <strong>in</strong> diesem Abschnitt hervorgehoben und mit<br />
Gleichungen zur Berechnung dieses Parameters ergänzt.<br />
Metallausführungen und Erdungselektrode: Dieser Teil soll Menschen vor elektrischen<br />
Schlägen schützen. Hier wurden Begriffe wie Überströme und Überspannungen bei PV<br />
Anlagen beschrieben und jene Bauteile präsentiert, die derartige Fehlfunktionen<br />
verh<strong>in</strong>dern sollen.<br />
E<strong>in</strong>ige elektrische Eigenschaften e<strong>in</strong>er typischen 1 MWp PV Anlage werden vorgestellt,<br />
um dem Leser die Konzeption e<strong>in</strong>er derartigen PV Anlage näher zu br<strong>in</strong>gen.<br />
2. E<strong>in</strong>schätzung der jährlichen Energiemenge, die von e<strong>in</strong>em netzgekoppelten<br />
PV System produziert wird<br />
Obwohl die Kosten für e<strong>in</strong>e typische Freiflächem PV Anlage <strong>in</strong> der Größe von 50 kWp bis 2<br />
MWp (der Größenbereich, mit dem sich das Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM” befasst) <strong>in</strong> den Jahren<br />
2007 – 2009 um etwa 35 % drastisch gesunken s<strong>in</strong>d, zw<strong>in</strong>gt die benötigte Anfangs<strong>in</strong>vestition den<br />
künftigen Eigentümer <strong>in</strong> vielen Fällen zur Aufnahme e<strong>in</strong>es Kredits. Die künftige<br />
Energieproduktion der Anlage ist die beste Garantie für den Eigentümer - und natürlich für die<br />
Bank - um den Kredit zur Gänze auch wieder zurückzahlen zu können. Dieser Umstand könnte<br />
helfen, Verständnis dafür zu wecken, wie wichtig e<strong>in</strong>e realistische E<strong>in</strong>schätzung der jährlichen<br />
Energieproduktion e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage ist. In diesem Abschnitt wird die<br />
Kalkulationsmethode des jährlichen Energieertrages e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage<br />
vorgestellt. Weiters werden nachstehend die bestehenden onl<strong>in</strong>e Instrumente zur Evaluierung<br />
Sonnene<strong>in</strong>strahlung (der größte Unsicherheitsfaktor) ausführlich dargelegt.<br />
19
2.1. E<strong>in</strong>schätzung der Sonnene<strong>in</strong>strahlung des Geländes (verfügbare Datenquellen über<br />
E<strong>in</strong>strahlung: Boden-basierte Messungen und Satelliten-gestützte Daten).<br />
Es ist bekannt, dass das Wissen um die E<strong>in</strong>strahlung der erste Schritt zur E<strong>in</strong>schätzung der<br />
jährlichen Produktion e<strong>in</strong>er PV Anlage ist. Das heißt, dass es notwendig ist, über die jährliche<br />
e<strong>in</strong>fallende Sonnene<strong>in</strong>strahlung auf den PV Generator Bescheid zu wissen. Zusätzlich müssen<br />
hier sowohl die Modulneigung (β, oder Neigungsw<strong>in</strong>kel, der zwischen 0º und 90º liegt) und die<br />
Ausrichtung (α, oder Azimut, Osten = -90º, Süden = 0º, Westen = 90º) berücksichtigt werden,<br />
weil sich die jährliche E<strong>in</strong>strahlung auf e<strong>in</strong>er Fläche mit e<strong>in</strong>em beliebigen Neigungsw<strong>in</strong>kel und<br />
Azimutw<strong>in</strong>kel stark von der E<strong>in</strong>strahlung auf e<strong>in</strong>e horizontale Oberfläche (die am häufigsten<br />
vorkommenden E<strong>in</strong>strahlungsdaten <strong>in</strong> Solar-Datenbanken) unterscheiden kann. Es gibt e<strong>in</strong>ige<br />
Methoden, um ersteren Parameter aus dem letzteren zu ermitteln, aber dies ist nicht Gegenstand<br />
dieser Arbeit. Jedoch ist es nützlich zu wissen, dass im Falle e<strong>in</strong>es zum Äquator gerichteten PV<br />
Generators – also nach Süden - (α = 0º), oder nach Norden gerichtet (α = 180º) für nördliche<br />
bzw. südliche Hemisphären - mit e<strong>in</strong>em etwas niedrigerem Neigungsw<strong>in</strong>kel als der lokale<br />
Breitengrad (β opt ) des Standorts ist, die jährlich gesammelte globale E<strong>in</strong>strahlung und folglich<br />
auch die Stromerzeugung maximiert. Ab.2.1. zeigt die Merkmale von Neigungsw<strong>in</strong>kel β und<br />
Azimutw<strong>in</strong>kel α.<br />
Abb. 2.1. Neigung und Ausrichtung e<strong>in</strong>es PV Generators (Quelle: IDAE. 2002, Institut für Energie und<br />
Energiee<strong>in</strong>sparung, “Errichtung von PV Anlagen” Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica, Pliego de<br />
Condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red. IDAE, Madrid, p.53 )<br />
Bevor wir mit der Kalkulation der Sonnene<strong>in</strong>strahlung beg<strong>in</strong>nen, ist es <strong>in</strong>teressant, den<br />
Unterschied zwischen Bestrahlung oder E<strong>in</strong>strahlung (H) und Bestrahlungsstärke (G) zu erörtern.<br />
Abb. 2.2. kann dabei hilfreich se<strong>in</strong>. Abb. 2.2.-A stellt e<strong>in</strong>e Grafik e<strong>in</strong>er gemessenen Bestrahlungsstärke<br />
versus Zeit während e<strong>in</strong>es sonnigen Tages dar. Wie abgebildet, besteht die Bestrahlungsstärke<br />
aus Watte<strong>in</strong>heiten pro Quadratmeter (W/m 2 ), das heißt, die Bestrahlungsstärke ist die<br />
e<strong>in</strong>fallende Sonnenenergiedichte. Nachdem die Bestrahlungsstärke nichts anderes als<br />
Sonnenlichtenergie pro Quadratmeter ist, muss der Momentanwert der Bestrahlungsstärke<br />
hervorgehoben werden. Bei Abb. 2.2.-B ist die Fläche unter letzterer Bestrahlungsstärke-Kurve<br />
und X-Achse <strong>in</strong> Rot gehalten: Diese Fläche ist die E<strong>in</strong>strahlung, die während dieses Tages<br />
aufgefangen wurde. Folglich hat die E<strong>in</strong>strahlung E<strong>in</strong>heiten von W•s/ m 2 or kWh/m 2 : Das heißt,<br />
gesammelte Energie pro Quadratmeter während e<strong>in</strong>es bestimmten Zeitabschnitts. Wenn diese<br />
20
estimmte Zeitperiode e<strong>in</strong> Tag oder e<strong>in</strong> Jahr ist, können die Begriffe „Tägliche<br />
Sonnene<strong>in</strong>strahlung“ oder „Jährliche Sonnene<strong>in</strong>strahlung“ verwendet werden.<br />
Zeit<br />
(Senkrecht: irradiance = Bestrahlungsstärke (W/m²))<br />
Zeit<br />
Abb. 2.2. Diagramm A stellt die gemessene Bestrahlungsstärke während e<strong>in</strong>es sonnigen Tages dar, und der rote Bereich von<br />
Diagramm B ist gleich die gesammelte E<strong>in</strong>strahlung während e<strong>in</strong>es sonnigen Tages<br />
Zieht man die statistischen Informationen des E<strong>in</strong>strahlungsprofils des Standortes heran, so<br />
werden bei der Auslegung von PV Modulen für die tägliche E<strong>in</strong>strahlung (Hda(0) und Hma(0)<br />
weith<strong>in</strong> jährliche oder monatliche Durchschnittswerte verwendet. Wie oben beschrieben, s<strong>in</strong>d<br />
diese Durchschnittswerte <strong>in</strong> den meisten Solardatenbanken nur für horizontale Oberflächen<br />
verfügbar. Für Installationen <strong>in</strong> sonnigen europäischen Klimazonen mit e<strong>in</strong>em optimalen<br />
Neigungsw<strong>in</strong>kel, ist die Gleichung 2.1. jedoch e<strong>in</strong>e Faustregel, die allgeme<strong>in</strong> die horizontale<br />
E<strong>in</strong>strahlung im Jahresdurchschnitt-H(0)- und die jährliche Durchschnittse<strong>in</strong>strahlung, gesammelt<br />
auf e<strong>in</strong>er dem Äquator zugewandten Fläche, β opt – mit geneigter Oberfläche – H(0,β opt ):<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
H(<br />
0,<br />
)[ kWh·m ·year ] 1.<br />
15H(<br />
0 )[ kWh·m ·year ] (2.1)<br />
opt<br />
Das bedeutet offensichtlich, dass:<br />
H<br />
da<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
( 0,<br />
)[ kWh·m ·day ]· 365 1.<br />
15H<br />
( 0 )[ kWh·m ·day ]· 365 (2.2)<br />
opt<br />
Das ist:<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
H ( 0,<br />
)[ kWh·m ·day ] 1.<br />
15H<br />
( 0 )[ kWh·m ·day ] (2.3)<br />
da<br />
opt<br />
da<br />
da<br />
Wenn auf Oberflächen gesammelte E<strong>in</strong>strahlungen mit e<strong>in</strong>em beliebigen Azimutw<strong>in</strong>kel α und<br />
e<strong>in</strong>em Neigungsw<strong>in</strong>kel β bewertet werden sollen, -H(α,β)- können e<strong>in</strong>ige Diagramme <strong>in</strong> der<br />
Literatur von großer Hilfe se<strong>in</strong>. Folglich soll die Abb. 2.3. den letzteren Wert aus H(0) ableiten<br />
und dann kann dieser Wert kann für ähnliche Breitengrade wie jene von Spanien (z. B.<br />
südeuropäische Länder) angewandt werden. Zum besseren Verständnis für den E<strong>in</strong>satz dieses<br />
Wertes wurde e<strong>in</strong> Beispiel dargestellt.<br />
(Quelle: IDAE. 2002, „Errichtung e<strong>in</strong>er PV Anlage. Technische Spezifikationen zum PVAnschluss ”)<br />
21
Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica. Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas IDAE.<br />
Madrid, p.55)<br />
Abb. 2.3. Prozentuales Verhältnis zwischen der täglichen E<strong>in</strong>strahlung im Jahresdurchschnitt auf e<strong>in</strong>e beliebig<br />
ausgerichtete Fläche und der maximale Wert dieses Parameters <strong>in</strong> Madrid (α = 0 ° and β =35 °)<br />
Neigungsw<strong>in</strong>kel<br />
Azimutw<strong>in</strong>kel<br />
Der konzentrische Kreisumfang stellt den Neigungsw<strong>in</strong>kel dar, während die Radien die<br />
Ausrichtung (Azimutw<strong>in</strong>kel) der Oberfläche <strong>in</strong> Abb. 2.3. angeben. Angenommen, zum Beispiel,<br />
der Standort ist Jaén <strong>in</strong> Spanien ((37°N Breitengrad, 3ºW Längengrad), wo Hda(0) =<br />
4,9 kWh·m -2 day -1 , Hda(0) ist im Zentrum des Kreises (blauer Punkt). Es stammt von der<br />
Kennfarbe der Zahl Hda(0) =0,85·Hda(0°,35°). Folglich, Hda(0°,35°)=Hda(0) / 0,85= 5,8<br />
kWh·m -2 year -1 (schwarzer Punkt). Nehmen wir nun e<strong>in</strong>e Oberfläche mit = -30º y = 60º (roter<br />
Punkt) an. Nach der Kennfarbe der Zahl, Hda(-30°,60º)=0,85·Hda(0°,35°)= 4,93 kWh·m -2 year -1 .<br />
Die weiße Fläche im Zentrum deutet darauf h<strong>in</strong>, dass die gesammelte E<strong>in</strong>strahlung h<strong>in</strong>sichtlich<br />
ger<strong>in</strong>ger Abweichungen von der optimalen Ausrichtung und dem Neigungsw<strong>in</strong>kel relativ wenig<br />
Sensitivität zeigt.<br />
Es gibt <strong>in</strong> der Literatur auch noch andere Diagramme für die die oben angeführte Thematik.<br />
Abb.2.4. zeigt zum Beispiel die durchschnittliche, jährliche E<strong>in</strong>strahlung (kWh·m -2·year -1 ) <strong>in</strong><br />
Berl<strong>in</strong>, gemäß Azimut und Neigungsw<strong>in</strong>kel der betreffenden Oberfläche. Die relative Form der<br />
Höhenl<strong>in</strong>ien - nicht die spezifischen Werte der durchschnittlichen jährlichen E<strong>in</strong>strahlung -<br />
könnte für das zentraleuropäische Klima gelten.<br />
22
Neigungsw<strong>in</strong>kel <strong>in</strong> °<br />
Osten<br />
Abb. 2.4. Durchschnittliche, jährliche E<strong>in</strong>strahlung (kWh·m -2·year -1 ) <strong>in</strong> Berl<strong>in</strong>, gemäß Azimut und Neigungsw<strong>in</strong>kel,<br />
(Quelle: DGS and Ecofys, 2005, Plann<strong>in</strong>g and Install<strong>in</strong>g Photovoltaic Systems. A guide for <strong>in</strong>stallers, architects and<br />
eng<strong>in</strong>eers. James & James, London, p. 13)<br />
( „Planung und Installation e<strong>in</strong>es PV Systems. E<strong>in</strong> Leitfaden für Energieanlagenelektroniker, Architekten und<br />
Ingenieure. James & James, London, S. 13”)<br />
Süden<br />
n<br />
Westen<br />
E<strong>in</strong>e zweiachsige Nachführung kann <strong>in</strong> Südeuropa e<strong>in</strong>en E<strong>in</strong>strahlungsgew<strong>in</strong>n von bis zu 40 %<br />
erbr<strong>in</strong>gen, im Vergleich zu statischen Flächen mit optimaler Ausrichtung und Neigung (0,β opt ).<br />
Diese Steigerung fällt <strong>in</strong> Mitteleuropa aufgrund der hohen Bewölkung auf ca. 30 %. E<strong>in</strong>e<br />
e<strong>in</strong>achsige Nachführung kann <strong>in</strong> Südeuropa je nach Track<strong>in</strong>gmethode E<strong>in</strong>strahlungsgew<strong>in</strong>ne von<br />
25-33 % br<strong>in</strong>gen, im Vergleich zu statischen Oberflächen mit optimaler Ausrichtung und<br />
Neigung (0,β opt ), Dieser Zuwachs fällt <strong>in</strong> Mitteleuropa auf rund 20 %, auch aus den oben<br />
angeführten Gründen.<br />
Abgesehen von den oben angeführten Methoden, gibt es e<strong>in</strong>ige zweckdienliche Software-Tools,<br />
die sich für die Evaluierung der E<strong>in</strong>strahlung auf beliebig geneigte und ausgerichtete Oberflächen<br />
e<strong>in</strong>es spezifischen Geländes (je nach Breiten- und Längengrad) eignen. Der Großteil dieser<br />
Software-Tools arbeitet mit Datenbanken aus zwei Quellen: Boden-basierte und Satelliten-<br />
-gestützte Daten. Diese Anwendungen verfügen im Regelfall über e<strong>in</strong>e ausgefeilte Technik, die<br />
die E<strong>in</strong>strahlung durch komplexe Interpolationsmethoden unter Berücksichtigung der Daten von<br />
verschiedenen meteorologischen Stationen und/oder Satellitenobservationen im Umkreis des PV<br />
Standortes bewerten können. In dieser H<strong>in</strong>sicht ermöglichen Meteonorm, Sundy und Shell Solar<br />
Path e<strong>in</strong>e e<strong>in</strong>fache Evaluierung der jährlichen E<strong>in</strong>strahlung e<strong>in</strong>es gegebenen Standortes. Es gibt<br />
dafür auch onl<strong>in</strong>e e<strong>in</strong>ige kostenlose Software Tools. In dieser H<strong>in</strong>sicht unterstützt das EU Projekt<br />
PVGIS (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/) durch e<strong>in</strong>e hervorragende Web-Applikation (s. Abb.<br />
2.5.) die E<strong>in</strong>schätzung der Sonnene<strong>in</strong>strahlung für Standorte <strong>in</strong> Europa und Afrika. Die<br />
Anwendungsmöglichkeiten - die für PV Projekte ausgelegt s<strong>in</strong>d - ermöglichen es, e<strong>in</strong>e Vielzahl<br />
technischer Merkmale e<strong>in</strong>er PV Anlage zu <strong>in</strong>kludieren, selbst wenn die Anlage über e<strong>in</strong>e<br />
Nachführung verfügt.<br />
23
Abb. 2.5. Web Applikation zur E<strong>in</strong>schätzung der E<strong>in</strong>strahlung <strong>in</strong>kludiert <strong>in</strong> PVGIS Website<br />
(Quelle: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php).<br />
Übersetzung des Textes <strong>in</strong> der Grafik:<br />
Leistungsvermögen e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage<br />
PV E<strong>in</strong>schätzung Monatliche E<strong>in</strong>strahlung Tägliche E<strong>in</strong>strahlung<br />
PV Technologie: Kristall<strong>in</strong>es Silizium<br />
Installierte PV Höchstleistung<br />
Geschätzte Systemverluste<br />
Feste Aufstellungsoptionen:<br />
Aufstellungsposition<br />
Neigung:<br />
Neigungsoptimierung:<br />
Azimut:<br />
auch: Azimutoptimierung<br />
Azimutw<strong>in</strong>kel von -180 – 180, Osten = -90, Süden = 0<br />
Track<strong>in</strong>goptionen:<br />
Vertikale Achse Neigung Optimieren<br />
Geneigte Achse Neigung Optimieren<br />
2-achsiges Track<strong>in</strong>g<br />
Ausgangsoptionen:<br />
Diagramme zeigen Horizont zeigen<br />
Webseite Textfile PDF<br />
Die NASA Website (http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/) stellt weltweit E<strong>in</strong>strahlungsdaten onl<strong>in</strong>e<br />
zur Verfügung.<br />
<br />
2.2. E<strong>in</strong>schätzung der jährlichen Stromertrages e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlagen<br />
E<strong>in</strong>e PV Anlage wird als 1 KWp System e<strong>in</strong>gestuft, wenn der PV Generator 1 kW unter<br />
Standardtestbed<strong>in</strong>gungen produziert. Diese Bed<strong>in</strong>gungen bestehen aus e<strong>in</strong>er globalen<br />
Strahlungsleistung von 1000 W . m - ² mit e<strong>in</strong>er Spektralverteilung entsprechend dem Spektrum<br />
AM 1,5G und e<strong>in</strong>er Temperatur von 25° C für e<strong>in</strong>e PV Modulzelle. Trotz dieser augensche<strong>in</strong>lich<br />
komplexen Def<strong>in</strong>ition, ist das PV- kWp-Bewertungssystem (oder das Vielfache) e<strong>in</strong><br />
24
zweckdienliches System, weil es mit der folgenden Gleichung e<strong>in</strong>e klare und deutliche<br />
E<strong>in</strong>schätzung des jährlichen Stromertrages e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage (E PV ) ermöglicht:<br />
E<br />
PV<br />
[ kWh·year<br />
2<br />
1 *<br />
] H( , )[ kWh·m ·year ]·P [ kWp]·PR (2,4)<br />
1 <br />
Wo P * = PV Generator Leistung unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen und PR = Performance Ratio<br />
Die Performance Ratio bezieht sich auf die Effizienz des Systems zusammen mit vielen anderen<br />
unvermeidlichen Verlusten – Betriebstemperaturverluste, Netzwechselspannungsverluste,<br />
Verdrahtungsverluste etc. bee<strong>in</strong>flussen den Strom bei PV Anlagen. Man nimmt an, dass PR<br />
Werte für <strong>in</strong>telligent ausgelegte netzgekoppelte PV Anlagen im Bereich von 0,70 bis 0,80 liegen.<br />
Diese Werte stimmen mit vielen verfügbaren Performanzdaten übere<strong>in</strong>.<br />
Hier e<strong>in</strong> Beispiel zum besseren Verständnis der Gleichung (2.4). Angenommen, e<strong>in</strong>e 1 MWp<br />
netzgekoppelte PV Anlage auf e<strong>in</strong>em Gelände, <strong>in</strong> dem die durchschnittliche jährliche<br />
E<strong>in</strong>strahlung e<strong>in</strong>es PV Generators 1900 kWh·m -2·Jahr -1 beträgt. Wenn e<strong>in</strong> Wert von 0,7 für die<br />
Performance Ratio angenommen wird, dann:<br />
E PV<br />
( kWh·<br />
year<br />
1<br />
) 1900kWhm<br />
·<br />
2<br />
· year<br />
1<br />
· 1000kWp·0.7<br />
1330000kWh·<br />
year<br />
1<br />
E<strong>in</strong> häufig verwendeter Parameter zur Bewertung der Solarstrommenge e<strong>in</strong>er netzgekoppelten<br />
PV Anlage ist der spezifische Energieertrag (Y f, <strong>in</strong> kWh·kWp -1·Jahr -1 ). Abb. 2.6. beschreibt<br />
mehrere M<strong>in</strong>dest- und Maximalwerte für diesen Parameter <strong>in</strong> e<strong>in</strong>zelnen Ländern. In Tabelle 2.1.<br />
ersieht man etliche typische Werte für diesen Parameter, der an spezifischen Standorten <strong>in</strong> jenen<br />
Ländern berechnet worden ist, die am Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM“ teilnehmen (Italien, Spanien,<br />
Griechenland, Polen, Österreich, Slowakei).<br />
25
1700<br />
1600<br />
1500<br />
1400<br />
1300<br />
1200<br />
1100<br />
1000<br />
900<br />
600<br />
Australien<br />
Österreich<br />
Kanada<br />
Schweiz<br />
Dänemark<br />
Deutschland<br />
Großbritannien<br />
Italien<br />
Japan<br />
Niederlande<br />
Norwegen<br />
Portugal<br />
Spanien<br />
Schweden<br />
Kalifornia (USA)<br />
Griechenland<br />
Frankreich<br />
800<br />
1 )<br />
PV Ertrag (kWh·kWp - 1·Jahr<br />
-<br />
PV yield (kWh kWp -1 year -1 )<br />
700<br />
Abb. 2.6. M<strong>in</strong>dest- und Maximum PV-Stromerträge, die jährlich von e<strong>in</strong>em 1-kWp System (kWh Jahr -1 ) <strong>in</strong><br />
verschiedenen Ländern mit optimal geneigten PV Modulen und e<strong>in</strong>er Performance Ratio gleich 0,75 produziert<br />
wurden. (Quelle: Europäische Kommission, Geme<strong>in</strong>same Forschungsstelle<br />
http://re.jrc.cec.eu.<strong>in</strong>t/pvgis/apps/pvest.php?lang=en&map=Europe; und Nationales Labor für Erneuerbare Energien.<br />
http://www.nrel.gov/rredc/pvwatts/)<br />
Tabelle 2.1. Typische Werte für diese Parameter, die für spezifische Standorte <strong>in</strong> Ländern berechnet worden s<strong>in</strong>d, die<br />
am Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM“ teilnehmen. N.B.: PVGIS Software wurde verwendet. Angenommen wurden dem<br />
Äquator zugewandte und optimal geneigte, statische Tragkonstruktionen mit e<strong>in</strong>er Performance Ratio von 0,8.<br />
Ort<br />
Repräsentative Standorte <strong>in</strong> Italien<br />
Breitengrad, Längengrad Optimaler<br />
Neigungsw<strong>in</strong>kel (º)<br />
Padua (Italien) 45,410N, 11,877O 34° 1144<br />
Belluno Italien) 46,140N, 12,218O 36º 1096<br />
Berchidda (Italien) 40,785N, 9,166O 34° 1456<br />
Lugo di Vicenza Italien) 45,746N, 11,530O 35º 1112<br />
Mores (Italien) 41,474N, 1,564O 34º 1376<br />
Sassari (Italien) 40,727N, 8,56O 34° 1456<br />
Siliqua (Italien) 39,301N, 8,81O 34° 1472<br />
Repräsentative Standorte <strong>in</strong> Griechenland<br />
Afetes (Griechenland) 39,283N, 23,18O 30° 1328<br />
Aig<strong>in</strong>io (Griechenland) 40,511N, 22,54O 31° 1280<br />
Y f, (kWh·kWp -1·Jahr -1 )<br />
26
Lefkonas (Griechenland) 41,099N, 23,50O 31° 1224<br />
Milies (Griechenland) 39,328N, 23,15O 30° 1352<br />
Sourpi (Griechenland) 39,103N, 22,90O 29°<br />
1304<br />
Repräsentative Standorte <strong>in</strong> Polen<br />
Adamów (Polen) 50,595N, 23,15O 35°<br />
Gm<strong>in</strong>a Wisznice (Polen) 51,789N, 23,21O 36°<br />
Urząd Miasta Lubl<strong>in</strong><br />
(Polen)<br />
Repräsentative Standorte <strong>in</strong> Österreich<br />
51,248N, 22,57O 36°<br />
Burgau (Österreich) 48,432N, 10,41O 36°<br />
Fürstenfeld (Österreich) 47,095N, 15,98O 35°<br />
Repräsentative Standorte <strong>in</strong> der Slowakei<br />
Drahovce 48,518N, 17,80O 35°<br />
Bacúch 48,859N, 19,81O 38°<br />
Repräsentative Standorte <strong>in</strong> Spanien<br />
Valencia 3,470N, -0,377O 35°<br />
Jaén 37,766N, -3,790O 33°<br />
Alcaudete 37,591, -4,087O 33°<br />
Hornos 38,217N, -2,720O 32°<br />
936<br />
944<br />
936<br />
1000<br />
1064<br />
1040<br />
1024<br />
1400<br />
1544<br />
1560<br />
1520<br />
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 2<br />
<br />
<br />
<br />
Die Berechnung der Sonnene<strong>in</strong>strahlung, die auf e<strong>in</strong>er Oberfläche mit e<strong>in</strong>er gegebenen<br />
Ausrichtung (a) und e<strong>in</strong>em Neigungsw<strong>in</strong>kel (β) zur Berechnung der Energieproduktion<br />
e<strong>in</strong>er PV Anlage führt.<br />
E<strong>in</strong>ige grafische Verfahren zur Abwägung der Sonnene<strong>in</strong>strahlung, die auf e<strong>in</strong>er beliebig<br />
ausgerichteten und geneigten Oberfläche gesammelt wird, wurden zur Verfügung gestellt.<br />
E<strong>in</strong>e Gleichung, die Genauigkeit und E<strong>in</strong>fachheit vere<strong>in</strong>t und zur Berechnung der<br />
jährlichen Energieproduktion e<strong>in</strong>er PV Anlage dient, ist vorgestellt worden.<br />
E<br />
PV<br />
[ kWh·year<br />
] H( , )[ kWh·m<br />
·year<br />
1 2<br />
1<br />
]·P<br />
*<br />
[ kWp]·PR<br />
Wo P* = PV Generator Leistung unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen und PR = Performance<br />
Ratio (0,7-0,8)<br />
27
3. Die Bemessung e<strong>in</strong>es netzgekoppelten PV Systems<br />
Dieser Abschnitt befasst sich mit grundsätzlichen Konzepten zur Bemessung e<strong>in</strong>er<br />
netzgekoppelten PV Anlage <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em degradierten Gebiet. Will man das Design e<strong>in</strong>er<br />
netzgekoppelten PV Anlage durch e<strong>in</strong>en konsequenten und allumfassenden Lösungsansatz, der<br />
jedwede Konfiguration be<strong>in</strong>haltet, erklären, würde das den Rahmen dieser Arbeit sprengen und<br />
auch die Verständlichkeit bee<strong>in</strong>flussen. Folglich s<strong>in</strong>d alle nachstehend angeführten Konzepte<br />
etwas vere<strong>in</strong>facht dargestellt und nur die Bemessung von netzgekoppelten PV Anlagen mit<br />
Flachplattenmodule mit Zentralwechselrichter s<strong>in</strong>d ausführlich untersucht worden.<br />
3.1. Auswahl der PV Module<br />
Die verwendeten PV Module bestimmen die Bemessung der restlichen PV Elemente <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em<br />
hohen Maß. Als ersten Schritt werden grob geschätzt 10 m 2 Fläche pro <strong>in</strong>stalliertem kWp als<br />
notwendig e<strong>in</strong>gestuft. Berücksichtigt man den derzeitigen Stand der Technik, werden je nach<br />
Solarzellentechnologie <strong>in</strong> Tabelle 3.1. genauere E<strong>in</strong>schätzungen vorgenommen. Den Löwenanteil<br />
auf dem PV Markt halten noch immer mono- und polykristall<strong>in</strong>e Siliziumsolarzellen, aber viel<br />
versprechende neue Technologien wie die CdTE basierte Technologie drängen immer stärker auf<br />
den Markt.<br />
1 kWp = 10 m 2 der benötigten Fläche (kristall<strong>in</strong>es Silizium), wenn die PV Module <strong>in</strong> der<br />
gleichen Ebene aufgestellt werden, wie die Fläche, auf der sie abgestützt s<strong>in</strong>d, sei es Dach oder<br />
Terra<strong>in</strong>.<br />
Es ist erwähnenswert, dass die oben angeführte Überlegungen dann richtig s<strong>in</strong>d, wenn die PV<br />
Module <strong>in</strong> der gleichen Ebene wie die Fläche aufgestellt werden, auf die sie abgestützt s<strong>in</strong>d, sei<br />
es Dach oder Terra<strong>in</strong>. Aber das ist bei den meisten Freiflächen PV Anlagen nicht der Fall, denn<br />
hierbei könnte sich die E<strong>in</strong>schätzung der benötigten Fläche zu e<strong>in</strong>em veritablen Problem<br />
ausweiten, was den lokalen Breitengrad, die Geländeneigung, den Modulneigungsw<strong>in</strong>kel etc.<br />
betrifft. Doch der E<strong>in</strong>fachheit halber wird bei den nachfolgenden Ausführungen e<strong>in</strong>e horizontale<br />
Geländeoberfläche, e<strong>in</strong> Neigungsw<strong>in</strong>kel, der etwas niedriger ist als der Breitengrad und ke<strong>in</strong>e<br />
Verschattung zwischen den PV Modulanreihen angenommen. Unter Bedachtnahme der neuesten<br />
Technologien (s. oben), zeigt Tabelle 3.2. <strong>in</strong> Abhängigkeit der Solarzellentechnologie die<br />
erforderliche Geländeoberfläche zur Errichtung e<strong>in</strong>er netzgekoppelten 1 kWp PV Anlage.<br />
Tabelle 3.1. Erforderliche Oberfläche für e<strong>in</strong>e netzgekoppelte 1 kWp PV Anlage, wenn die PV Module <strong>in</strong> der Ebene<br />
der Oberfläche aufgestellt werden, auf der sie abgestützt werden, sei es Dach oder Terra<strong>in</strong>. (Source: DGS y Ecofys,<br />
2008. Plann<strong>in</strong>g and Install<strong>in</strong>g Photovoltaic Systems. A guide for <strong>in</strong>stallers, architects and eng<strong>in</strong>eers. Second Edition,<br />
James & James, London, p. 151) (Quelle: DGS y Ecofys, 2008. „Planung und Installation e<strong>in</strong>es PV Systems. E<strong>in</strong><br />
Leitfaden für Energieanlagenelektroniker, Architekten und Ingenieure,“ Zweite Ausgabe, James & James, London,<br />
S. 151)<br />
Technologie Oberfläche (m 2 )<br />
Monokristall<strong>in</strong>es Silizium 7-9<br />
Polykristall<strong>in</strong>es Silizium 8-11<br />
Kupfer Indium Diselenid (CIS) 11-13<br />
28
Cadmiumtellurid (CdTe) 14-18<br />
Amorphes Silizium 16-20<br />
1 kWp 20 m 2 der benötigten Oberfläche (kristall<strong>in</strong>es Silizium), wenn die PV Module auf e<strong>in</strong>er<br />
horizontalen Geländeoberfläche errichtet werden, der Neigungsw<strong>in</strong>kel etwas niedriger als der<br />
Breitengrad ist und ke<strong>in</strong>e Verschattung zwischen den PV Modulreihen auftritt.<br />
Tabelle 3.2. Benötigte Oberfläche für 1 kWp, wenn die PV Module auf e<strong>in</strong>er horizontalen Geländeoberfläche aufgestellt<br />
werden, der Neigungsw<strong>in</strong>kel etwas niedriger ist als der Breitengrad und zwischen den PV Reihen ke<strong>in</strong>e Verschattung<br />
auftritt. Bitte beachten: Die hier angeführten Werte s<strong>in</strong>d etwas höher angesetzt, denn exaktere Berechnungen für jeden<br />
spezifischen Breitengrad könnten zu kle<strong>in</strong>eren Werten der benötigten Oberfläche führen.<br />
Technologie Oberfläche (m 2 )<br />
Monokristall<strong>in</strong>es Silizium 20<br />
Polykristall<strong>in</strong>es Silizium 27<br />
Kupfer Indium Diselenid (CIS) 32<br />
Cadmiumtellurid (CdTe) 40<br />
Hersteller von Wechselrichtern und PV Modulen liefern die charakteristischsten elektrischen<br />
Parameter ihrer Produkte. Die wichtigsten werden <strong>in</strong> den Tabellen 3.3. und 3.4. gezeigt. Wie<br />
nachstehend beschrieben, s<strong>in</strong>d diese Parameter für das Systemdesign von höchster Wichtigkeit.<br />
In den Datenblättern der Hersteller s<strong>in</strong>d üblicherweise auch noch andere Merkmale wie Gewicht,<br />
Dimensionierung etc.vermerkt.<br />
Tabelle 3.3. Die wichtigsten elektrischen Parameter e<strong>in</strong>es PV Moduls, das im Allgeme<strong>in</strong>en vom Hersteller geliefert wird<br />
Parameter<br />
Symbole (<strong>in</strong><br />
Symbol<br />
deutsch)<br />
Temperaturkoeffizient des Kurzschlussstroms (mA·ºC -1 ) I MOD,SC T K (I)<br />
Temperaturkoeffizient der Leerlaufspannung (mV·ºC -1 ) V MOD,OC T K (U)<br />
Strom am MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (A) I MOD,M,STC I MOD,M,STC<br />
Kurzschlussstrom unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (A) I MOD,SC,STC I scSTC<br />
Parallel geschaltete Zellen N cp N cp<br />
In Reihe geschaltete Zellen N cs N cs<br />
Maximale Leistung unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (Wp) P MOD,M,STC P mpp<br />
Nennbetriebs-Zellentemperatur (ºC) NOTC T NOCT<br />
Spannung am MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (V) V MOD,M,STC U mpp<br />
Leerlaufspannung unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (V) V MOD,OC,STC U ocSTC<br />
29
Tabelle 3.4. Die wichtigsten elektrischen Parameter e<strong>in</strong>es Wechselrichters, der gewöhnlich<br />
vom Hersteller angeboten wird<br />
Parameter Symbol Symbole<br />
Wirkungsgrad (adim) INV , M η eu<br />
Leistungsfaktor (adim) cos cos <br />
Netzfrequenz (Hz) f fr<br />
Max. E<strong>in</strong>gangsstrom, Gleichstrom (A) I INV , M,DC I dcmax<br />
Nennstrom ausgangsseitig, Wechselstrom (A) I INV , AC I ac<br />
Niedrigste Spannung bei Wechselrichter MPP Track<strong>in</strong>g (V) V INV,m,MPP U mppm<strong>in</strong><br />
Höchste Spannung bei Wechselrichter MPP Track<strong>in</strong>g (V) V INV , M,MPP U mppmax<br />
Nenne<strong>in</strong>gangsleistung (W) P INV,DC P INV,DC<br />
Nennausgangsleistung (W) P INV,AC P INV,AC<br />
Max. E<strong>in</strong>gangsspannung (V) V INV , M U dcmax<br />
Nennausgangsspannung (V) V INV , AC U ac<br />
3.2. Die Bemessung der Nennleistung des PV Generators<br />
Die Planung der Nennleistung e<strong>in</strong>es PV Generators (Summe der max. Leistung unter<br />
Standardtestbed<strong>in</strong>gungen der verwendeten Module) könnte von zwei Kriterien abhängen. Es liegt<br />
am Eigentümer, das restriktivste zu wählen:<br />
Verfügbare Fläche: Das ist ganz besonders wichtig, und man beachte Tabelle 3.2.<br />
<br />
Kosten der <strong>in</strong>stallierten netzgekoppelten PV Anlage. Heute kann e<strong>in</strong>e Überschlagsrechnung<br />
für die Anfangs<strong>in</strong>vestition e<strong>in</strong>es PV Systems von etwa € 3000 bis € 6000 gehen.<br />
Jedenfalls s<strong>in</strong>d die Kosten für kristall<strong>in</strong>e Siliziummodule von 2007-2009 stark gesunken,<br />
und dieser Abwärtstrend wird sich kurzfristig fortsetzen.<br />
Der PV Generator wird aus der Anordnung von Parallelverschaltungen zwischen <strong>in</strong> Reihen<br />
geschalteten Modulen (Stränge) zusammengesetzt. Somit ist die Spannung des PV Generators<br />
gleich der Spannung e<strong>in</strong>es Stranges, während der Generatorstrom die Summe des Stromes aller<br />
parallel verschalteten Stränge ist.<br />
3.3. Die Bemessung der Nennleistung des Wechselrichters<br />
Bevor Sie sich Orientierungshilfe <strong>in</strong> Bezug auf die Bemessung der Nennleistung e<strong>in</strong>es<br />
Wechselrichters holen, wird noch auf den möglichen Standort e<strong>in</strong>gegangen. Allgeme<strong>in</strong> muss der<br />
30
Wechselrichter nahe der Wechselstromschutzvorrichtungen (Überspannungsableiter,<br />
Fehlerstromschutzschalter etc.) und dem Energiemessgerät errichtet werden. Empfehlenswert ist<br />
es auch, den Gleichstromanschlusskasten, wo die Stränge parallel verschaltet s<strong>in</strong>d, so nahe wie<br />
möglich am Wechselrichter zu platzieren, sodass Spannungsabfälle durch Kabel m<strong>in</strong>imiert<br />
werden. Obwohl viele Wechselrichter dem IP-Code 65 (Schutzart) entsprechen, ist für diese<br />
Geräte e<strong>in</strong> wetterfester Schutz (Hütte) empfehlenswert. Selbstverständlich müssen alle<br />
Herstellerempfehlungen h<strong>in</strong>sichtlich Temperatur und Feuchtigkeit strikt e<strong>in</strong>gehalten werden. Wie<br />
schon früher ausgeführt, s<strong>in</strong>d für über 5 kW nur dreiphasige Wechselrichter erhältlich.<br />
E<strong>in</strong> hilfreicher Parameter zur Bemessung der Nenne<strong>in</strong>gangsleistung (P INV,DC ) des Wechselrichters<br />
ist der Bemessungsfaktor F S = P INV,DC / P GFV,M,STC , wo P GFV,M,STC die maximale Leistung des PV<br />
Generators unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen ist. E<strong>in</strong>e weit verbreitete Empfehlung von F S je nach<br />
Breitengrad wird <strong>in</strong> Tabelle 3.5. gezeigt. Diese Werte werden vorgeschlagen, vorausgesetzt e<strong>in</strong><br />
dem Äquator zugewandter PV Generator mit e<strong>in</strong>em dem Breitengrad nahen Neigungsw<strong>in</strong>kel ist<br />
geplant.<br />
Tabelle 3.5. Empfohlene Werte für F s <strong>in</strong> Europa als e<strong>in</strong>e Funktion des Breitengrades (Quelle: Jantsch M., Schmidt<br />
H., Schmid J., 1992. Results on the concerted action on power condition<strong>in</strong>g and control. Proceed<strong>in</strong>gs of the XI<br />
European PV Solar Energy Conference and Exhibition. Montreux, Switzerland, pp. 1589-1592)(“Ergebnisse des<br />
geme<strong>in</strong>samen Vorgehens bezüglich Stromaufbereitung und Leistungssteuerung. Protokolle der XI. Konferenz und<br />
Ausstellung der Europäischen PV Solarenergie“)<br />
Zone<br />
Nordeuropa (Breitengrad 55 - 70º) 0,65 – 0,8<br />
Mitteleuropa (Breitengrad, 45 - 55º) 0,75 – 0,9<br />
Südeuropa (Breitengrad 35 - 45º) 0,85 – 1,0<br />
F s<br />
Fs muss herab gesetzt werden. wenn die Breite zunimmt. Das kommt daher, weil die Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
kaum im Freien stattf<strong>in</strong>den und die PV Generator Ausgangsleistung als Ganzes<br />
kaum P GFV,M,STC <strong>in</strong> Europa übersteigt. Durch das sonnige Klima <strong>in</strong> Europa wird netzgekoppelter PV<br />
Solarstrom entsprechend der E<strong>in</strong>strahlung produziert. Das bedeutet, dass die PV Generator<br />
Ausgangsleistung nahe an P GFV,M,STC und manchmal darüber liegt. Dann wird 0,8·P GFV,M,STC <br />
P INV,DC P GFV,M,STC (0,8 F s 1) empfohlen, sodass der Wechselrichter für e<strong>in</strong>e lange Zeitdauer<br />
nicht überlastet wird. Es ist augensche<strong>in</strong>lich, dass niedrige Fs Werte für nördlichste Breiten die<br />
Energieeffizienz erhöhen und dazu führen, e<strong>in</strong>en leistungsschwächeren Wechselrichter für dieselbe<br />
Nennleistung des PV Generators auszuwählen.<br />
Ganz abgesehen von den oben angeführten Überlegungen, gibt es bei der Wahl von Fs e<strong>in</strong>e große<br />
Gestaltungsfreiheit. In der Praxis und vorausgesetzt Fs ist nicht zu niedrig, spielt Fs h<strong>in</strong>sichtlich<br />
e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage kaum e<strong>in</strong>e Rolle. In dieser H<strong>in</strong>sicht wurde bei Planern derartiger<br />
Anlagen <strong>in</strong> sonnigen Gefilden e<strong>in</strong> recht starker Trend <strong>in</strong> Richtung Fs = 1 festgestellt.<br />
31
3.4. Die Bemessung der Anzahl der PV Module<br />
Im Pr<strong>in</strong>zip kann die Anzahl der Module so dargestellt werden, wenn die Nennleistung e<strong>in</strong>es PV<br />
Generators P GFV,M,STC durch den E<strong>in</strong>satz von Modulen mit e<strong>in</strong>er Nennleistung von P MOD,M,STC<br />
erreicht wird:<br />
PGFV<br />
, M , STC<br />
<br />
N Int <br />
(3.1)<br />
<br />
PMOD , M , STC <br />
Gleichung (3.1) ist e<strong>in</strong> erster Schritt zur erforderlichen Modulanzahl, da die Bemessung des PV<br />
Generators die Festlegung der <strong>in</strong> Serie geschalteten Module oder Stränge (N ms ) erfordert, die<br />
parallel geschaltet werden müssten (N mp ). Beide Werte hängen vom spezifischen PV Modul und<br />
der Spannungsbereich wo das Wechselrichter MPP Track<strong>in</strong>g stattf<strong>in</strong>det ab. Zusätzlich muss<br />
besonders auf die maximale E<strong>in</strong>gangsspannung des Wechselrichters geachtet werden. Wie<br />
untenstehend gezeigt wird, ist N nicht immer gleich N mp · N ms . Genauer gesagt:<br />
a) N ms muss genommen werden, sodass die Summe der Spannungen beim MPP aller Module<br />
<strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Strang <strong>in</strong>nerhalb des Spannungsbereiches liegt, <strong>in</strong> dem der Wechselrichter den<br />
MPP <strong>in</strong> der V-I Kurve des PV Generators regelt. N ms muss bemessen werden, sodass die<br />
Spannung am Wechselrichtere<strong>in</strong>gang niemals die maximale Spannung übersteigt, der<br />
dieses Gerät standhalten kann.<br />
b) E<strong>in</strong>ige Stränge müssen parallel verschaltet werden (N mp ), bis die Nennleistung des PV<br />
Generators annähernd erzielt ist. N mp muss bemessen werden, sodass die derzeitige<br />
E<strong>in</strong>speisung am Wechselrichtere<strong>in</strong>gang die Maximalwerte nicht übersteigt (I INV , M,DC ).<br />
3.5. Die Bemessung der Anzahl der <strong>in</strong> Serie geschalteten Module<br />
N ms muss <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>er M<strong>in</strong>dest- und Maximalgrenze liegen. Die Berechnung dieser Grenzen<br />
f<strong>in</strong>den Sie untenstehend.<br />
3.5.1. Maximale Anzahl der <strong>in</strong> Serie geschalteten Module<br />
Durch niedrige Temperaturen tritt e<strong>in</strong>e Erhöhung der Leerlaufspannung des PV Generators e<strong>in</strong>.<br />
Die gefährlichste Situation kann an e<strong>in</strong>em kalten W<strong>in</strong>tertag e<strong>in</strong>treten, wenn der Wechselrichter<br />
ausfällt (zu. B. durch e<strong>in</strong>e Netzstörung). Beim Wechselrichtere<strong>in</strong>gang tritt e<strong>in</strong>e hohe Spannung<br />
e<strong>in</strong>, die das Gerät ernsthaft beschädigen könnte, wenn die Spannung die Maximalspannung, der<br />
dieses Element standhalten kann, übersteigt (V INV , M ). Ungeachtet e<strong>in</strong>er gewissen Vorsicht, gibt es<br />
e<strong>in</strong>e weit verbreitetes Annahme, dass die Zellentemperatur T c unter -10° s<strong>in</strong>ken kann. In diesem<br />
Fall wird die Höchstzahl der <strong>in</strong> Serie geschalteten Module, die an den Wechselrichter<br />
angeschlossen werden können, wie folgt dargestellt:<br />
V <br />
INV , M<br />
máx( N ms ) Int<br />
<br />
(3.2)<br />
<br />
VMOD,<br />
OC(<br />
T c 10ºC)<br />
<br />
32
Die Datenblätter der PV Module liefern ihre Leerlaufspannung nicht bei T c = -10ºC, aber sie<br />
zeigen gewöhnlich den Leerlaufspannungskoeffizienten V MOD,OC (normalerweise so<br />
ausgedrückt: mV·ºC -1 ), sodass (V MOD,OC < 0):<br />
VMOD<br />
, OC(<br />
T VMOD OC STC V<br />
c 70ºC) , , 35º·<br />
MOD,<br />
OC<br />
(3.3)<br />
Wenn V MOD.OC <strong>in</strong> ºC -1 ausgedrückt wird, wird Gleichung (3.3) zu:<br />
VMOD<br />
, OC(<br />
T 70ºC) VMOD , OC,<br />
STC( 1<br />
35º· VMOD<br />
, OC )<br />
c<br />
(3.4)<br />
Die folgende Näherungsrechnung könnte unter Umständen für mono- und polykristall<strong>in</strong>es<br />
Silizium verwendet werden:<br />
V MOD V<br />
, OC(<br />
T 10ºC)<br />
1,14·<br />
MOD,<br />
OC STC<br />
(3.5)<br />
c ,<br />
3.5.2. M<strong>in</strong>destanzahl der <strong>in</strong> Serie geschalteten Module<br />
Hohe Temperaturen lassen sowohl die Leerlaufspannung und die MPP Spannung des PV<br />
Generators s<strong>in</strong>ken. Wenn der letztere Wert unter die niedrigste Spannung s<strong>in</strong>kt, bei der der<br />
Wechselrichter den Punkt maximaler Leistung (MPP) ermittelt, (V INV,m,MPP ), kann dieses Gerät<br />
nicht die maximale Leistung vom PV Generator erhalten und es könnte sogar abschalten. Es ist<br />
e<strong>in</strong>e weit verbreitete Annahme, dass die Zellentemperatur T c bis zu 70° C ansteigen kann. In<br />
diesem Fall muss e<strong>in</strong>e M<strong>in</strong>destanzahl von <strong>in</strong> Serie geschalteten Modulen festgelegt werden, um<br />
obige Situation zu vermeiden:<br />
V <br />
INV , m,<br />
MPP<br />
mín( N ms ) Int<br />
1<br />
(3.6)<br />
<br />
VMOD,<br />
M ( T c 70ºC)<br />
<br />
Der Quotient V INV,m,MPP / V MOD,M(Tc= 70ºC muss um e<strong>in</strong>e E<strong>in</strong>heit erhöht werden, um e<strong>in</strong>e<br />
Aufrundung zu e<strong>in</strong>er Ganzzahl ohne Dezimalstellen zu gewährleisten.<br />
Wie bereits erörtert, stellen die Datenblätter der PV Module ihre Spannung nicht am<br />
MPP (T c ) = 70° C bereit, aber sie kann wie folgt berechnet werden<br />
(man denke an V MOD,OC < 0):<br />
V<br />
MOD, M ( T 70ºC) VMOD , M,<br />
STC 45º·<br />
VMOD OC<br />
(3.7)<br />
c ,<br />
33
Wenn V MOD,OC <strong>in</strong> ºC -1 ausgedrückt wird, wird Gleichung (3.7) zu:<br />
V<br />
70ºC) VMOD,<br />
M , STC ( 1<br />
45º· VMOD,<br />
)<br />
(3.8)<br />
MOD, M ( T<br />
OC<br />
c<br />
Die folgende Näherungsrechnung könnte unter Umständen für mono- und polykristall<strong>in</strong>es<br />
Silizium verwendet werden:<br />
V MOD V<br />
, M ( T 70ºC) 0,82·<br />
MOD,<br />
M STC<br />
(3.8)<br />
c ,<br />
Abb. 3.1. soll helfen, die oben stehenden Überlegungen und Berechnungen zu klären. Wenn die<br />
M<strong>in</strong>dest- und Maximalanzahl der <strong>in</strong> Serie geschalteten Module e<strong>in</strong>mal bestimmt ist, muss e<strong>in</strong>e<br />
Zahl dazwischen ausgewählt werden.<br />
3.6. Die Bemessung der Anzahl der parallel geschalteten Module<br />
Wenn N ms e<strong>in</strong>mal bestimmt ist, dann wird die Anzahl der parallel verschalteten Module so<br />
berechnet:<br />
N <br />
N mp Int <br />
(3.9)<br />
N ms <br />
Wie bereits erklärt, ist gewöhnlich N N ms · N mp . Weiters darf der Wechsele<strong>in</strong>gangsstrom<br />
niemals se<strong>in</strong>e Maximalleistung übersteigen (I INV,M,DC ). Folglich muss die folgende Ungleichung<br />
verifiziert werden:<br />
N mpIMOD SC,<br />
STC IINV<br />
, M,<br />
DC<br />
, (3.10)<br />
Stimmt die Ungleichung (3.10) nicht, sollte für N ms e<strong>in</strong> höherer Wert genommen werden, sodass<br />
für N mp durch die Gleichung (3.9) e<strong>in</strong> niedrigerer Wert erzielt wird. Dieser neue, niedrigere N mp<br />
Wert muss mit der Gleichung (3.10) übere<strong>in</strong>stimmen.<br />
34
Spannungsfenser mit Wechselrichter-<br />
MPP-Track<strong>in</strong>g des PV Generators<br />
) T<br />
( A<br />
c = 70ºC<br />
I<br />
T c = 25ºC<br />
T c = - 10ºC<br />
Höchste<strong>in</strong>gangsspannung<br />
am Wechselrichtere<strong>in</strong>gang<br />
V (V)<br />
Wechselrichter - -<br />
MPP Track<strong>in</strong>g des Wechselrichters<br />
Absperrspannung<br />
MPP Track<strong>in</strong>g des Wechselrichters<br />
bei niedrigster Spannung<br />
bei höchster Spannung<br />
Abb. 3.1. Spannungs-Stromkurve e<strong>in</strong>es PV Generators bei unterschiedlichen Zellentemperaturen (T c ) und identischer<br />
Bestrahlungsstärke (G) zusammen mit charakteristischen Spannungen des Wechselrichters. N.B.: Der E<strong>in</strong>fluss zweiter Ordnung,<br />
den die Zellentemperatur auf den Kurzschlussstrom ausübt, wurde <strong>in</strong> dieser Abbildung nicht berücksichtigt.<br />
.<br />
)<br />
r e<br />
c<br />
t u<br />
t r u<br />
s<br />
g<br />
r t i n<br />
o<br />
p<br />
( s<br />
u<br />
r k<br />
s<br />
o<br />
l<br />
w<br />
t a<br />
e<br />
M<br />
.<br />
…<br />
.<br />
Sicherungen<br />
…<br />
…<br />
Überspannungs- r<br />
ableiter<br />
DC Anschlusskasten<br />
+<br />
-<br />
DC Haupt<br />
Kabel<br />
Überspannungsableiter<br />
DC Hauptschalter<br />
=<br />
WR<br />
Magnetothermischer<br />
Schalter<br />
Wechselrichterr<br />
Gehäuse<br />
~<br />
L 1<br />
N<br />
Fehlerstrom-<br />
Schutzschalter<br />
Überspannungsableiter<br />
Energiemessgerät<br />
130,5<br />
kWh<br />
Netz<br />
PV Generator<br />
.<br />
Erdungsschiene<br />
PE<br />
Abb. 3.2. Detaillierter Plan e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage (es wurde e<strong>in</strong> e<strong>in</strong>phasiger Wechselrichter<br />
angenommen, obwohl dieser Abriss grundsätzlich auch für dreiphasige gilt)<br />
35
3.7. Die Bemessung der Verkabelung<br />
Abbildung 3.2. beschreibt e<strong>in</strong>en detaillierten Plan e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage. PV Module<br />
s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> Strängen <strong>in</strong> Serie geschaltet, welche im DC Anschlusskasten durch Kabeln parallel<br />
verschaltet s<strong>in</strong>d, deren Länge davon abhängt, wie weit entfernt die Modulstränge von diesem<br />
Anschlusskasten s<strong>in</strong>d. Das Gleichstrom-Hauptkabel verb<strong>in</strong>det den DC Anschlusskasten zum DC<br />
Hauptschalter, der sich am Wechselrichtere<strong>in</strong>gang bef<strong>in</strong>det. Der DC Kabelquerschnitt ist<br />
offensichtlich größer als jener der Stränge, da dieser die Summe der Ströme führt, die von jedem<br />
e<strong>in</strong>zelnen Kabelstrang getragen werden. E<strong>in</strong> magnetothermischer Schalter wird am E<strong>in</strong>gang des<br />
Wechselrichters zusammen mit e<strong>in</strong>em Fehlerstromschutzschalter platziert. Danach wird der<br />
elektrische Strom durch das Energiemessgerät <strong>in</strong> das Netz e<strong>in</strong>gespeist. Bezug nehmend auf<br />
nähere technische Details, muss jedes am Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM“ teilnehmende Land<br />
sicherstellen, dass se<strong>in</strong>e nationale Niederspannungsrichtl<strong>in</strong>ie bei den netzgekoppelten PV<br />
Anlagen beachtet wird.<br />
Bei der Bemessung der Verkabelung mus man drei wesentliche Kriterien berücksichtigen: a) die<br />
Stehspannung, b) die Strombelastbarkeit und c) die E<strong>in</strong>grenzung des Spannungsabfalles durch<br />
Kabeln unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen zur Verlustm<strong>in</strong>imierung. E<strong>in</strong> Großteil der handelsüblichen<br />
Kabeln widerstehen Spannungen bis zu 1000 V, e<strong>in</strong> Wert, der im Allgeme<strong>in</strong>en bei PV Systemen<br />
nicht überschritten wird. Noch dazu s<strong>in</strong>d viele Kabeln für den Außenbereich angelegt, sodass hier<br />
für PV Anlagen ke<strong>in</strong>e Probleme zu erwarten s<strong>in</strong>d. Somit s<strong>in</strong>d für die Kabelbemessung<br />
hauptsächlich Kriterien b) und c) maßgeblich, wobei der restriktivste Punkt den Kabelquerschnitt<br />
bestimmt.<br />
3.7.1. Strombelastbarkeit<br />
Der Maximalstrom, der durch Kabeln fließen kann, hängt hauptsächlich vom Kabelquerschnitt<br />
und von der Umgebungstemperatur, vom Layout und ob die Kabeln gebündelt s<strong>in</strong>d oder nicht ab<br />
Werte für den Maximalstrom versus Querschnitt können <strong>in</strong> Standard IEC 60512 Teil 3 abgefragt<br />
werden, obwohl e<strong>in</strong>ige Länder ihre eigenen adaptierten Standards haben (<strong>in</strong> Spanien gilt der<br />
AENOR EA 0038 Standard). Weiters schreibt IEC 60512 vor, dass PV Kabeln erdschlusssicher<br />
und kurzschlusssicher se<strong>in</strong> müssen.<br />
Gemäß IEC 60364-7-712 – bei Betriebstemperatur – muss jeder Kabelstrang den 1,25 fachen<br />
Kurzschlussstrom unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (den gleichen Strom wie jenen e<strong>in</strong>es<br />
E<strong>in</strong>zelmodules) führen können, vorausgesetzt, wie bereits angemerkt, dass die Sicherungen<br />
Rückströme vermeiden können. Sowohl für das Gleichstrom-Hauptkabel als auch für das<br />
Wechselstrom-Kabel beim Wechselrichterausgang gilt dasselbe Stromleitpr<strong>in</strong>zip.<br />
3.7.2. E<strong>in</strong>grenzung von Spannungsabfällen durch Kabeln unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
Jeder Projektpartner muss se<strong>in</strong>e nationalen Richtl<strong>in</strong>ien h<strong>in</strong>sichtlich der erlaubten oder<br />
empfohlenen Spannungsabfälle durch Kabeln (betrifft sowohl DC als auch AC Teile) überprüfen.<br />
Was Spanien angeht, wird für den DC Teil e<strong>in</strong> 1,5 %iger Spannungsabfall des PV Generators bei<br />
MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen empfohlen, wobei im AC Teil dieser Wert für die<br />
Wechselrichter Nennausgangsspannung gesetzlich nicht überschritten werden darf.<br />
36
Die Berechnung des M<strong>in</strong>dest-Kabelquerschnitts e<strong>in</strong>es Strangkabels (S m.str<strong>in</strong>g . <strong>in</strong> mm 2 ) im<br />
Gleichstrom als e<strong>in</strong>e Funktion e<strong>in</strong>es <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Strang erlaubten Spannungsabfalles (V str<strong>in</strong>g , als<br />
e<strong>in</strong>e Teilspannung des PV Generators – welche der des Stranges gleicht - am MPP unter<br />
Standardtestbed<strong>in</strong>gungen) wird von der folgenden Gleichung für e<strong>in</strong>en Strang e<strong>in</strong>er e<strong>in</strong>fachen<br />
Kabellänge abgeleitet L str<strong>in</strong>g (m):<br />
S<br />
m,<br />
str<strong>in</strong>g<br />
<br />
2· L · I<br />
str<strong>in</strong>g MOD,<br />
M , STC<br />
V<br />
· N · V<br />
·<br />
str<strong>in</strong>g ms MOD,<br />
M , STC<br />
(3.11)<br />
Symbol steht für die Leitfähigkeit, was bei Kupfer 56 m· -1·mm -2 beträgt. N ms·V MOD.M.STC ist<br />
die Spannung des PV Generators am MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen .<br />
Hat das DC Hauptkabel e<strong>in</strong>e e<strong>in</strong>fache Kabellänge L ma<strong>in</strong> (m),wird dessen m<strong>in</strong>imaler Querschnitt<br />
(S m.ma<strong>in</strong> . <strong>in</strong> mm 2 ) als e<strong>in</strong>e Funktion des <strong>in</strong> diesem Kabel erlaubten Spannungsabfalls (V ma<strong>in</strong> , als<br />
e<strong>in</strong>e Teilspannung des PV Generators am MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen) von der<br />
folgenden Gleichung abgeleitet, die der Gleichung (3.11) sehr ähnelt:<br />
S<br />
m,<br />
ma<strong>in</strong><br />
2· Lma<strong>in</strong>·<br />
N<br />
mp·<br />
I<br />
MOD,<br />
M , STC<br />
(3.12)<br />
V<br />
· N · V ·<br />
ma<strong>in</strong><br />
ms<br />
MOD,<br />
M , STC<br />
Berücksichtigt man den m<strong>in</strong>imalen Kabelquerschnitt des AC Bauteiles (S m.AC . <strong>in</strong> mm 2 ) als e<strong>in</strong>e<br />
Funktion des <strong>in</strong> diesem Teil erlaubten Spannungsabfalls (V AC, als e<strong>in</strong>e Teilspannung der<br />
Wechselrichter Nennausgangsspannung),so kann die Gleichung so dargestellt werden:<br />
S<br />
m,<br />
AC<br />
2· LAC<br />
· I<br />
INV , AC<br />
·cos<br />
(is<strong>in</strong>gle - phase<strong>in</strong>verter)<br />
(3.13)<br />
V<br />
· V · <br />
AC<br />
INV , AC<br />
S<br />
m,<br />
AC<br />
3· LAC<br />
· I<br />
INV , AC<br />
·cos<br />
(three - phase<strong>in</strong>verter)<br />
(3.14)<br />
V<br />
· V · <br />
AC<br />
INV , AC<br />
Wo L AC (m) die e<strong>in</strong>fache AC Kabellänge ist und I INV.AC<br />
Nennausgangsstrom.<br />
(A) der Wechselrichter<br />
37
3.8. Bemessung e<strong>in</strong>iger Schutzvorrichtungen (Sicherungen,<br />
Überspannungsableiter, DC Hauptschalter etc.)<br />
E<strong>in</strong> wirklich umfassender Überblick über alle notwendigen und empfehlenswerten<br />
Schutzmaßnahmen für netzgekoppelte PV Anlagen wird mit diesem Dokument nicht angestrebt.<br />
Jeder Leser wird dr<strong>in</strong>gend ersucht, die relevanten Abschnitte der im eigenen Land geltenden<br />
Niederspannungsrichtl<strong>in</strong>ie zu lesen. Trotzdem f<strong>in</strong>det man hier e<strong>in</strong>e kurze Übersicht über die <strong>in</strong><br />
Abbildung 3.2. aufgelisteten, sehr empfehlenswerten Schutzvorrichtungen:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
PV Anlagen werden mit e<strong>in</strong>gebauten Bypassdioden hergestellt, um lokale Überhitzungen<br />
(Hot Spots) zu verh<strong>in</strong>dern, die die Module bei starker Verschattung, gesprungenen Zellen,<br />
e<strong>in</strong>er fehlerhafter V-1 Modulkurve etc. ernsthaft beschädigen können.<br />
Obwohl Sperrdioden <strong>in</strong> der Vergangenheit häufig e<strong>in</strong>gesetzt wurden, um Rückströme zu<br />
verh<strong>in</strong>dern, s<strong>in</strong>d sie aufgrund ihrer Nachteile nahezu vollständig durch Sicherungen<br />
ersetzt worden. Somit müssen Strangkabel gegen Rückströme mit <strong>in</strong> beiden Polen 1<br />
e<strong>in</strong>gefügten gR Sicherungen (Standard IEC 60269) geschützt werden. Diese Rückströme<br />
können auftreten, wenn z. B. bei e<strong>in</strong>em Strang e<strong>in</strong> Isolierungsfehler passiert, wobei die<br />
Strangkabel stark <strong>in</strong> Mitleidenschaft gezogen werden könnten.<br />
Die Unterputzverlegung ist die sicherste Verlegungsart ((beide Pole vom Boden isoliert).<br />
Jedoch müssen alle Metallteile der Installation geerdet werden, das heißt alle<br />
Modulrahmen, Stützkonstruktionen, DC Anschlusskasten und Metallgehäuse, <strong>in</strong> dem das<br />
DC Hauptkabel und der Wechselrichter untergebracht s<strong>in</strong>d.<br />
Große Kabelschleifen f<strong>in</strong>det man <strong>in</strong> PV Generatoren, die wiederum Überspannungen<br />
durch e<strong>in</strong>en Blitzschlag <strong>in</strong> der Nähe e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage verursachen<br />
können. Hier kann e<strong>in</strong> Überspannungsableiter zwischen positivem und negativem Pol<br />
Abhilfe leisten. Diese Geräte müssen im DC Anschlusskasten montiert werden. Wenn die<br />
Entfernung zwischen Kasten und Wechselrichter mehr als 10 Meter beträgt, müssen sie<br />
auch im Wechselrichtere<strong>in</strong>gang <strong>in</strong>stalliert werden, sofern sie nicht eigene Schutzvorichtungen<br />
haben. Überspannungsableiter müssen auch am Wechselrichterausgang<br />
verfügbar se<strong>in</strong>.<br />
3.8.1. Die Bemessung der Sicherungen<br />
Wie oben ausgeführt. s<strong>in</strong>d gR Sicherungen im DC Anschlusskasten untergebracht und an jeden<br />
Modulstrang <strong>in</strong> Serie geschaltet. Strangkabel s<strong>in</strong>d durch Sicherungen gegen Rückströme<br />
gesichert, die durch fehlerhafte Betriebsbed<strong>in</strong>gungen verursacht werden. E<strong>in</strong> häufig<br />
vorkommendes und weit verbreitetes Merkmal zur Festlegung des Sicherungsnennstroms (I fuse ):<br />
ist:<br />
1 Höchst empfehlenswerte Schutzmaßnahme wenn drei oder mehr Stränge parallel geschaltetet s<strong>in</strong>d<br />
38
I<br />
MOD, SC,<br />
STC<br />
I<br />
fuse<br />
2·<br />
I<br />
MOD,<br />
SC,<br />
STC<br />
(3.15)<br />
Somit kann angenommen werden, dass:<br />
1 ,5· I I<br />
(3.16)<br />
MOD,<br />
SC,<br />
STC<br />
fuse<br />
Der Sicherungsnennstrom ist gemäß IEC 60269 standardisiert. Sicherungen müssen für den<br />
Gleichstrom geeignet se<strong>in</strong> und der 1,1 fachen Leerlaufspannung des PV Generators unter<br />
Standardtestbed<strong>in</strong>gungen standhalten (N ms·V MOD.OC.STC ).<br />
3.8.2. DC Anschlusskasten und Bemessung des DC Hauptschalters<br />
Derzeit gibt es auf dem Markt e<strong>in</strong>ige wetterfeste (IP-54 Code) DC Anschlusskästen, sodass e<strong>in</strong>e<br />
beschränkte Anzahl von Strängen mit den entsprechenden Sicherungen leicht <strong>in</strong> Serie geschaltet<br />
werden kann. Im Inneren dieser Anschlusskästen können Überspannungsableiter (s. Abb. 1.6. <strong>in</strong><br />
Abschnitt 1) angeschlossen werden.<br />
Zwischen PV Generator und Wechselrichter nach IEC 60364-7-712 muss e<strong>in</strong> DC Hauptschalter<br />
<strong>in</strong>stalliert werden. Dieser DC Hauptschalter muss wie folgt standhalten: a) der Leerlaufspannung<br />
e<strong>in</strong>es PV Generators bei e<strong>in</strong>er Zellentemperatur von -10° C und b) dem 1,25 fachen<br />
Kurzschlussstrom e<strong>in</strong>es PV Generators unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (1,25·N mp·I MOD.SC.STC ).<br />
3.9. Charakteristische Daten von <strong>in</strong>stallierten netzgekoppelten PV Anlagen<br />
Hier werden zwei erfolgreiche Praxisbeispiele von <strong>in</strong>stallierten netzgekoppelten PV Anlagen<br />
beschreiben, um e<strong>in</strong>e Vorstellung von Spannung, Strom, Auslastung, Stromernte etc. von<br />
zeitgemäßen Systeme zu bekommen. E<strong>in</strong>ige dieser Merkmale werden hier auch angerissen.<br />
Wenn man die verschiedenen E<strong>in</strong>strahlungsstärken <strong>in</strong> ganz Europa beiseite lässt, ist es doch<br />
empfehlenswert, immer wieder darauf h<strong>in</strong>zuweisen, dass es durch die große Zahl von Herstellern<br />
von PV Elementen sehr schwer ist, für viele der oben angeführten Parameter e<strong>in</strong>en<br />
„repräsentativen“ Wert zu f<strong>in</strong>den.<br />
3.9.1. E<strong>in</strong>e 101,2 kWp netzgekoppelte PV Anlage <strong>in</strong> Herreruela de Oropesa (Prov<strong>in</strong>z<br />
Toledo, Spanien)<br />
Diese PV Anlage steht <strong>in</strong> Herreruela de Oropeas (Prov<strong>in</strong>z Toledo, Spanien) auf e<strong>in</strong>em<br />
ertragsarmen Stück Land, wie <strong>in</strong> Abb. 3.3. beschrieben. Der Breitengrad ist 39º 53‟N, der<br />
Längengrad 5º 14‟ und die Höhe 355 m. Die lokalen meteorologischen Bed<strong>in</strong>gungen werden<br />
durch e<strong>in</strong>e horizontale Tagese<strong>in</strong>strahlung von 4,6 kWh·m -2 im Jahresdurchschnitt zusammen mit<br />
e<strong>in</strong>er Tagestemperatur von 14° C im Jahresdurchschnitt charakterisiert.<br />
39
Die netzgekoppelte Freiflächen PV Anlage wurde mittels vier ADES TM Zweiachsen-<br />
Nachführe<strong>in</strong>richtungen mit jeweils 25,3 kWp Bemessung aufgestellt. sodass sich das gesamte PV<br />
Feld auf 101,2 kWp beläuft. Letzteres besteht aus 440 Suntech TM WXS230S monokristall<strong>in</strong>en<br />
Modulen mit jeweils 230 Wp Bemessung. Die DC-AC Umwandlung geschieht mit e<strong>in</strong>em<br />
Xantrex TM GT100E Dreiphasen - 100 kW Zentralwechselrichter. Die netzgekoppelte PV Anlage<br />
wurde Anfang 2008 <strong>in</strong> Betrieb genommen und hat seit damals e<strong>in</strong>e durchschnittliche, jährliche<br />
-1<br />
Stromernte von 2030 kWh·kWp<br />
-1·Jahr erbracht. Tabelle 3.6. zeigt e<strong>in</strong>ige charakteristische<br />
elektrische Systemparameter.<br />
Tabelle 3.6. Wesentliche elektrische Eigenschaften<br />
netzgekoppelten PV Anlage <strong>in</strong> Herreruela de Oropesa<br />
Nennleistung In Serie Parallel Leerlaufgeschaltete<br />
geschaltete spannung<br />
(Wp)<br />
Module Module (V)<br />
unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen des PV Generators der<br />
Kurzschlussstrom<br />
(A)<br />
Spannung bei MPP<br />
(Punkt maximaler<br />
Leistung (V)<br />
101 200 11 40 611 226 475 212<br />
Strom bei MPP<br />
(Punkt<br />
maximaler<br />
Leistung) (A)<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
1. Qrtl. 2. Qrtl. 3. Qrtl. 4. Qrtl.<br />
Ost<br />
West<br />
Nord<br />
3.9.2. E<strong>in</strong>e 9,2 MWp netzgekoppelte PV Anlage <strong>in</strong> Jaén (Prov<strong>in</strong>z Jaén, Spanien)<br />
Die 9,2 MWp Solarfarm „Olive tree fields‟ („Olivenbaumfelder“) bef<strong>in</strong>det sich auf e<strong>in</strong>em 16 ha<br />
großen Grundstück <strong>in</strong> Jaén (Prov<strong>in</strong>z Jaén, Spanien, Breitengrad 38‟ N, Längengrad 3º W, Höhe<br />
520 m). Dieses Grundstück hat e<strong>in</strong>e be<strong>in</strong>ahe schattenfreie Silhouette mit vernachlässigbaren<br />
Erhebungen über dem Horizont. Weiters gibt es <strong>in</strong> der Nähe dieser Fläche e<strong>in</strong> Hochspannungs-<br />
Transformatorenzentrum (20 kV / 132 kV), was e<strong>in</strong>en e<strong>in</strong>fachen Zugang zum Netz ermöglicht.<br />
Die lokalen meteorologischen Bed<strong>in</strong>gungen zeichnen sich durch e<strong>in</strong>e horizontale<br />
Tagese<strong>in</strong>strahlung von 4,9 kWh·m 2 im Jahresdurchschnitt zusammen mit e<strong>in</strong>er Tagestemperatur<br />
von 16º C im Jahresdurchsschnitt aus. Die Hälfte dieser Fläche war e<strong>in</strong>e Mülldeponie und die<br />
andere Hälfte e<strong>in</strong>e ertragsarme Olivenbaumplantage (s. Abb. 3.4). Der Grundstücksbesitzer war<br />
weder mit dem degradierten Zustand e<strong>in</strong>es Teils dieses Grundstücks noch mit der schlechten<br />
Ertragslage durch die Olivenölproduktion richtig glücklich. Folglich hat er sich über die Anfrage<br />
der künftigen Besitzer der netzgekoppelten PV Anlage gefreut, ob er se<strong>in</strong> Land zur Errichtung<br />
e<strong>in</strong>es Solarparks verpachten will. Die Olivenbäume wurden entfernt und der Boden, auch jener<br />
der Müllhalde, musste vorher dementsprechend aufbereitet werden.<br />
40
Abb. 3.3. Netzgekoppelte PV Anlage <strong>in</strong> Herreruela de Oropesa (Prov<strong>in</strong>z Toledo, Spanien). L<strong>in</strong>ks im Bild e<strong>in</strong>e<br />
zweiachsige Nachführung e<strong>in</strong>er angrenzenden netzgekoppelten PV Anlage<br />
Hochspannungs-Transformatorenzentrum (20 kV / 132 kV)<br />
Frühere Müllhalde<br />
Frühere ertragsarme Olivenbaumplantage<br />
Abb. 3.4. Luftaufnahme des Grundstückes vor der Errichtung der Solarfarm „Olivenbaumfelder“<br />
In der Solarfarm „Olivenbaumfelder“ s<strong>in</strong>d ausschließlich 220 Wp monokristall<strong>in</strong>e Silizium (m-<br />
Si) Module Isofotón TM IS-220 verwendet worden. Durch halbstationäre (teilbewegliche)<br />
Stützkonstruktionen kann der von 15° - 35° reichende Neigungsw<strong>in</strong>kel je nach Jahreszeit<br />
geändert werden. Das Anlagendesign umfasst 72 Subanlagen mit jeweils 121,4 kWp<br />
41
Nennleistung, zusammen mit vier weiteren Anlagen mit jeweils 105,6 kWp, was <strong>in</strong>sgesamt 76<br />
Subanlagen ergibt. Die 121,4 kWp and 105,6 kWp PV Felder werden durch ConTM Sun 100-<br />
kVA und den dreiphasigen Zentralwechselrichter IngeConTM Sun 90 kVA an das Netz<br />
gekoppelt. Diese netzgekoppelte PV Anlage wurde im August 2008 <strong>in</strong> Betrieb genommen, wobei<br />
der Stromertrag seit damals bei durchschnittlich etwas mehr als 1600 kWh kWp 1·Jahr -1 liegt.<br />
Abbildung 3.5. zeigt e<strong>in</strong>e Teilansicht der Solarfarm.<br />
Abb. 3.5. Teilansicht der 9,2-MWp netzgekoppelten PV Anlage <strong>in</strong> Jaén (Solarfarm „Olivenbaumfelder“)<br />
Tabelle 3.9. Layout des PV Feldes gemäß jeder e<strong>in</strong>zelner Subanlage. Ihre elektrischen Merkmale<br />
unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen werden <strong>in</strong> Tabelle 3.10. gezeigt.<br />
Tabelle 3.9. Elektrisches Layout der beiden bestehenden Subanlagen des PV Feldes<br />
Subanlage 121,4-kWp PV Feld Anzahl der 105,6-kWp PV Feld<br />
Anzahl der parallel geschalteten Module 46 40<br />
Anzahl der <strong>in</strong> Serie geschalteten Module 12 12<br />
Tabelle 3.10. Elektrische Merkmale unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen beider bestehenden Subanlagen des<br />
PV Feldes<br />
Parameter Subanlage 121.4-kWp PV Feld Anzahl der 105.6-kWp PV Feld<br />
Leerlaufspannung (V) 691 691<br />
Kurzschlussstrom (A) 234 204<br />
553 553<br />
219 191<br />
121 400 105 600<br />
42
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 3<br />
<br />
Erforderliche Oberfläche für netzgekoppelte 1 kWp PV Anlagen, wenn die Module auf<br />
e<strong>in</strong>er horizontalen Terra<strong>in</strong>oberfläche, e<strong>in</strong>em Neigungsw<strong>in</strong>kel, der etwas niedriger ist als<br />
der Breitengrad, aufgestellt werden und wenn ke<strong>in</strong>e Selbstverschattung zwischen den PV<br />
Modulreihen auftritt. Bitte beachten: Die hier aufgelisteten Zahlen s<strong>in</strong>d etwas<br />
überdimensioniert. Genauere Zahlenangaben für jeden spezifischen Breitengrad können<br />
zu kle<strong>in</strong>eren Werten der benötigten Oberfläche führen.<br />
Technologie Oberfläche (m 2 )<br />
Monokristall<strong>in</strong>es Silizium 20<br />
Polykristall<strong>in</strong>es Silizium 27<br />
Kupfer Indium Diselenid (CIS) 32<br />
Cadmiumtellurid (CdTe) 40<br />
<br />
Die Bemessung der Nennleistung e<strong>in</strong>es PV Generators hängt im Wesentlichen von zwei<br />
Kriterien ab. Es liegt am Eigentümer, das restriktivste zu wählen: Die verfügbare Fläche<br />
und die Kosten der <strong>in</strong>stallierten PV Anlage (sollte es attraktive f<strong>in</strong>anzielle Anreize geben,<br />
muss e<strong>in</strong>e detailliertere wirtschaftliche Analyse durchgeführt werden).<br />
Die Bemessung des Wechselrichters bedeutet, die Verhältniszahl zwischen<br />
Wechselrichter-Nennleistung und PV Generator-Nennleistung zu f<strong>in</strong>den.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
E<strong>in</strong> PV Generator besteht aus parallel verschalteten Modulsträngen. Die Anzahl der<br />
parallel verschalteten Stränge und die Anzahl der Module <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Strang wird von der<br />
Nennleistung des Wechselrichters gesteuert, damit die letztere Vorrichtung während des<br />
Normalbetriebes des PV Generators nicht beschädigt wird.<br />
Zwei wesentliche Kriterien s<strong>in</strong>d für die Bemessung der Verkabelung maßgeblich: Die<br />
Widerstandsspannung und die Strombelastbarkeit. Es ist sehr anzuraten, den<br />
Spannungsabfall durch Verkabelung unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen im PV Generator zu<br />
beschränken, damit Verluste m<strong>in</strong>imiert werden. Dies gilt auch für Kabelverluste im AC<br />
Teil. Es erübrigt sich zu sagen, dass sowohl DC wie auch AC Bauteile mit den nationalen<br />
Richtl<strong>in</strong>ien zur elektrischen Sicherheit übere<strong>in</strong>stimmen müssen.<br />
Es wird dr<strong>in</strong>gend empfohlen, die nationale Niederspannungsrichtl<strong>in</strong>ie zu studieren, die<br />
sich mit den Schutzvorrichtungen bei PV Installationen ause<strong>in</strong>andersetzt. E<strong>in</strong>ige wurden<br />
auch <strong>in</strong> diesem Abschnitt behandelt.<br />
Wenn man die verschiedenen E<strong>in</strong>strahlungsstärken <strong>in</strong> ganz Europa beiseite lässt, ist es<br />
doch empfehlenswert, immer wieder darauf h<strong>in</strong>zuweisen, dass es durch die Vielzahl an<br />
Herstellern von PV Elementen sehr schwer ist. für viele der oben angeführten Parameter<br />
e<strong>in</strong>en „repräsentativen“ Wert zu nennen.<br />
43
APPENDIX VON ABSCHNITT 3: TERMINOLOGIE<br />
(* = deutsche Entsprechung)<br />
I MOD.SC = Kurzschlussstrom Temperaturkoeffizient e<strong>in</strong>es PV Moduls (mA·ºC -1 )<br />
V MOD.OC = Leerlaufspannung Temperaturkoeffizient e<strong>in</strong>es PV Moduls (mV·ºC -1 )<br />
V AC (adim) = Spannungsabfall als Teilspannung der Wechselrichter Nennausgangsspannung<br />
V str<strong>in</strong>g (adim) = Spannungsabfall <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Strang als Teilspannung der Spannung e<strong>in</strong>es PV<br />
Generators bei MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
V ma<strong>in</strong> (adim) = Spannungsabfall <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em DC Hauptkabel als Teilspannung der Spannung e<strong>in</strong>es<br />
PV Generators bei MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
INV . M (adim) = Maximaler Wirkungsgrad des Wechselrichters<br />
(m· -1·mm -2 ) = Leitfähigkeit<br />
cos (adim) = Wechselrichter Leistungsfaktor<br />
f (Hz) = Netzfrequenz<br />
F s (adim) = Bemessungsfaktor<br />
G (Wm -2 ) = E<strong>in</strong>fallende Sonnene<strong>in</strong>strahlung<br />
G STC (Wm -2 ) = E<strong>in</strong>fallende Bestrahlungsstärke bei Standardtestbed<strong>in</strong>gungen (1000 Wm 2 )<br />
G da (kWh·m -2 day -1 ) =<br />
Oberfläche<br />
Tägliche E<strong>in</strong>strahlung im Jahresdurchschnitt auf horizontaler<br />
G da ( (kWh·m -2 day -1 ) = Tägliche E<strong>in</strong>strahlung im Jahresdurchschnitt auf PV Generator auf<br />
e<strong>in</strong>er Ebene<br />
I fuse (A) = Sicherungsnennstrom<br />
I INV . AC (A) = Wechselrichter – Nennausgangsstrom<br />
I INV . M.DC (A) = Wechselrichter DC- E<strong>in</strong>gangsnennstrom<br />
I MOD.M.STC (A) = PV Modulstrom bei MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
I MOD.SC.STC (A) = PV Modul Kurzschlussstrom unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
L AC (m) = AC Kabel e<strong>in</strong>fache Länge<br />
L ma<strong>in</strong> (m) = DC Hauptkabel e<strong>in</strong>fache Länge<br />
L str<strong>in</strong>g (m) = Strangkabel e<strong>in</strong>fache Länge<br />
N (adim) = Gesamtmodulanzahl des PV Generators<br />
N cs (adim) = In Serie geschaltete Zellen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Modul<br />
N cp (adim) = Parallel geschaltete Zellen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Modul<br />
44
N mp (adim) = Parallel geschaltete Anzahl der Stränge<br />
N ms (adim) = In Serie geschaltete PV Module <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Strang<br />
NOCT (ºC) = Nennbetrieb Zellentemperaturen (ºC)<br />
P GFV.M.STC (Wp) = Maximalleistung e<strong>in</strong>es PV Generators unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen oder<br />
Nennleistung e<strong>in</strong>es PV Generators<br />
P INV.AC (W) = Wechselrichter Ausgangsnennleistung<br />
P INV.DC (W) = Wechselrichter E<strong>in</strong>gangsnennleistung<br />
P MOD.M.STC (Wp) = Maximum Maximalleistung e<strong>in</strong>es PV Moduls unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
oder Nennleistung e<strong>in</strong>es PV Moduls<br />
PR (adim.) = Performance Ratio<br />
S m.AC (mm 2 ) = M<strong>in</strong>imaler Kabelquerschnitt e<strong>in</strong>es AC Kabels als e<strong>in</strong>e Funktion des erlaubten<br />
Spannungsabfalls<br />
S m.ma<strong>in</strong>. (mm 2 ) = M<strong>in</strong>imaler Kabelquerschnitt e<strong>in</strong>es DC Kabels (S m.str<strong>in</strong>g . <strong>in</strong> mm 2 ) als e<strong>in</strong>e Funktion<br />
des erlaubten Spannungsabfalls<br />
S m.rstr<strong>in</strong>g (mm 2 ) = M<strong>in</strong>imaler Kabelquerschnitt e<strong>in</strong>es Strangkabels als e<strong>in</strong>e Funktion des erlaubten<br />
Spannungsabfalls<br />
T a (ºC) = Umgebungstemperatur<br />
T c (ºC) = Zellentemperatur<br />
V INV . AC (V) = Wechselrichter-Ausgangsnennspannung<br />
V INV . M (V) = Wechselrichter-E<strong>in</strong>gangsmaximalspannung<br />
V INV.m.MPP (V) = Niedrigste Spannung bei Wechselrichter MPP Track<strong>in</strong>g des PV Generators<br />
V INV . M.MPP (V) = Höchste Spannung bei Wechselrichter MPP Track<strong>in</strong>g des PV Generators<br />
V MOD.M.STC (V) = PV Modulspannung am MPP unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
V MOD.OC.STC (V) = PV Modul Kurzschlussstrom unter Standardtestbed<strong>in</strong>gungen<br />
45
4. Anpassung von netzgekoppelten Freiflächen PV Anlagen an spezifisches<br />
Gelände<br />
Wenn man bedenkt, wie viele verschiedene netzgekoppelte Freiflächen PV Anlagen es derzeit<br />
gibt und wie viele Eigenarten e<strong>in</strong> marg<strong>in</strong>ales Gebiet aufweisen kann, dann könnte es recht<br />
nützlich se<strong>in</strong>, e<strong>in</strong>en Leitfaden zur Bewertung der am besten geeigneten PV Anlage für e<strong>in</strong><br />
spezifisches Terra<strong>in</strong> zur Hand zu haben. So könnte e<strong>in</strong>e multivariable Tabelle hierfür erstellt<br />
werden. Der folgende Text stammt aus Strategic Vision Document - „Dokument für Strategische<br />
Visionen“.<br />
Felsiges, sandiges oder e<strong>in</strong>s<strong>in</strong>kendes Gelände eignet sich für ke<strong>in</strong>e PV Anlage. Es steht e<strong>in</strong>deutig<br />
fest, dass Terra<strong>in</strong> mit e<strong>in</strong>em bestehenden Risiko, sei es geologisch. hydrologisch oder seismisch,<br />
nicht <strong>in</strong> Erwägung gezogen werden soll. Berücksichtigt man Neigung und Gefälle von hochgelegenem<br />
Land - über 5 % - so beh<strong>in</strong>dern diese Faktoren die Errichtung von netzgekoppelten PV<br />
Anlagen mit Nachführungstechnologien. Unter bestimmten E<strong>in</strong>schränkungen ist hoch gelegenes<br />
Land jedoch e<strong>in</strong>e neutrale Größe im Falle von statischen und semistatischen Modulen. Terra<strong>in</strong>s<br />
mit unebener Fläche müssen vermieden werden, denn dadurch werden bauliche Maßnahmen<br />
stark beh<strong>in</strong>dert. Weiters können sich auch Bedienung und Wartung als schwierig erweisen.<br />
Feuchte oder mit Wasser gesättigte Böden s<strong>in</strong>d für PV Anlagen ke<strong>in</strong> Problem, aber ebene<br />
Oberflächen s<strong>in</strong>d augensche<strong>in</strong>lich bestmögliche Variante.<br />
Es ist wohl leicht verständlich, dass Flächen mit e<strong>in</strong>em hohen E<strong>in</strong>strahlungsprofil zu e<strong>in</strong>er<br />
substantiellen Produktion von Solarstrom führt. Terra<strong>in</strong>s mit e<strong>in</strong>er horizontalen E<strong>in</strong>strahlung<br />
unter 900 kWh/m 2 im Jahresdurchschnitt sollten nicht <strong>in</strong> Erwägung gezogen werden. Wenn e<strong>in</strong>e<br />
Konzentrator Photovoltaik Technologie errichtet werden soll, ist zum<strong>in</strong>dest e<strong>in</strong>e normale direkte<br />
Sonnene<strong>in</strong>strahlung von 1800 kWh/m 2 pro Jahr notwendig. Natürlich sollten ke<strong>in</strong>e starken<br />
Verschattungen auftreten, jedoch s<strong>in</strong>d Energieverluste durch ger<strong>in</strong>ges Verschatten bei<br />
Morgendämmerung und Sonnenuntergang vernachlässigbare Größen. In diesem Fall wäre das<br />
Gelände geeignet.<br />
Die Leistungsfähigkeit von Solarzellen profitiert von der erzwungenen Konvektion durch den<br />
W<strong>in</strong>d. Im Falle von statischen oder semistatischen netzgekoppelten PV Anlagen begünstigen<br />
w<strong>in</strong>dige Gebiete (höchste W<strong>in</strong>dgeschw<strong>in</strong>digkeit ca. 30-40 km/h) die Produktion von Solarstrom.<br />
H<strong>in</strong>gegen s<strong>in</strong>d Gebiete mit starkem W<strong>in</strong>d (häufige W<strong>in</strong>dspitzen über 60 km/h) nicht für PV<br />
Anlagen mit Nachführtechnologie geeignet. In diesen Zonen wird das Nachführsystem<br />
bestenfalls ihren Betrieb häufig zur Verstauposition ändern und der Energieertrag wird negative<br />
Auswirkungen haben. Im schlimmsten Fall können e<strong>in</strong>ige dieser Systeme schwer beschädigt<br />
werden.<br />
In der Vergangenheit wurde der negative Effekt von Staub auf netzgekoppelte Freiflächen PV<br />
Anlagen unterschätzt. Kürzliche Studien haben bewiesen, dass Energieverluste von 15-20 %<br />
aufgrund von Staub und Schmutz auftreten können. Folglich sollte man ke<strong>in</strong>e Randgebiete mit<br />
Staube<strong>in</strong>wirkung wählen. Darüber h<strong>in</strong>aus muss man auf die benachbarten Flächen der<br />
Randgebiete besonderes Augenmerk legen, auf denen PV Systeme errichtet werden sollen. Zum<br />
Beispiel s<strong>in</strong>d bebaubare Gebiete <strong>in</strong> trockenen Klimazonen nicht zu empfehlen.<br />
Wenn das Klima <strong>in</strong> den Randgebieten ke<strong>in</strong>e zu hohe Bewölkung aufweist - dies würde die<br />
jährlich, horizontale Durchschnittse<strong>in</strong>strahlung bee<strong>in</strong>flussen - könnte der Regen helfen, die PV<br />
46
Module zu re<strong>in</strong>igen. Daher s<strong>in</strong>d moderate monatliche Durchschnittsregenwerte (5-7 cm) für jede<br />
PV Anlagen Typologie von Vorteil.<br />
E<strong>in</strong> e<strong>in</strong>facher Zugang zum Netzanschluss ist sehr empfehlenswert.<br />
Aus zwei Gründen ist e<strong>in</strong>e leichte Straßenzufahrt zu den marg<strong>in</strong>alen Gebieten anzuraten. Erstens<br />
ist der Transport aller notwendigen Materialien zur Errichtung der Anlage viel unkomplizierter<br />
und kostengünstiger. Das gilt auch für die Bedienung und Wartung für die gesamte Lebensdauer<br />
der PV Anlage.<br />
Kommunikationsmittel – verfügbarer Internetzugang, GPRS etc. werden immer wichtiger.<br />
Stromfirmen, die letztlich den erzeugten Strom kaufen, zw<strong>in</strong>gen die Eigentümer von großen und<br />
relativ isolierten netzgekoppelten PV Anlagen <strong>in</strong> Randgebieten zur Installation e<strong>in</strong>es<br />
Fernzugriffes zu den Energiemessgeräten.<br />
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 4<br />
<br />
Es gibt e<strong>in</strong>e große Vielfalt von möglichen netzgekoppelten Freiflächen PV Systemen und<br />
zahlreiche Eigenheiten zeichnen e<strong>in</strong> Randgebiet aus. Dies wiederum macht die Anpassung<br />
des ersteren an das letztere unter Zuhilfenahme von multivariablen Tabellen zu e<strong>in</strong>er<br />
mühseligen Angelegenheit.<br />
<br />
Der Abschnitt soll Anleitungen zur Bewertung von netzgekoppelten Freiflächen PV<br />
System- Typologien bieten, die für e<strong>in</strong> spezifisches Randgebiet am besten geeignet s<strong>in</strong>d.<br />
5. Wirtschaftliche E<strong>in</strong>schätzung von netzgekoppelten PV Systemen<br />
Netzgekoppelte Freiflächen PV Systeme gelten <strong>in</strong> Industrieländern als die bevorzugteste PV<br />
Technologie. Dies lässt sich vornehmlich auf staatliche Unterstützungsprogramme, politische<br />
Strategien dieser Länder und e<strong>in</strong>en ständigen Kostenrückgang für PV Anlagen zurückführen.<br />
Diese Vorgehensweisen werden mit f<strong>in</strong>anziellen Anreizen umgesetzt, die weitgehend<br />
Investitions-basiert (Förderung für Anfangs<strong>in</strong>vestition, z<strong>in</strong>sgünstige Kredite, Anreize für<br />
E<strong>in</strong>kommensteuer etc.) und Produktions-basiert (E<strong>in</strong>speisetarife, E<strong>in</strong>speisevergütung-<br />
Nettomessung etc.) vonstatten gehen.<br />
Zuerst werden hier e<strong>in</strong>ige verfügbare Unterstützungsmaßnahmen für netzgekoppelte PV Anlagen<br />
<strong>in</strong>s Auge gefasst und es folgt e<strong>in</strong> kurzer Überblick über PV Richtpreise <strong>in</strong> jedem e<strong>in</strong>zelnen<br />
Projektpartnerland. Ferner wurden e<strong>in</strong>ige Wirtschaftlichkeitskennzahlen von<br />
Investitionsvorhaben für netzgekoppelte PV Anlagen überprüft. Genauer gesagt, wurde der<br />
<strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß (IRR – Internal Rate of Return), der e<strong>in</strong>ige konkrete und aussagekräftige<br />
Informationen für den Investor dieses PV Systems liefert, unter die Lupe genommen. Die<br />
Beurteilung des <strong>in</strong>ternen Z<strong>in</strong>sfußes muss durch summarische Methoden erfolgen. Deshalb<br />
werden hier e<strong>in</strong>ige e<strong>in</strong>fach zu bedienende Tabellen zur E<strong>in</strong>schätzung des <strong>in</strong>ternen Z<strong>in</strong>sfußes<br />
empfohlen.<br />
Schließlich wurde <strong>in</strong> diesem Abschnitt mit Hilfe des Wirtschaftlichkeits<strong>in</strong>dexes IRR e<strong>in</strong>e<br />
Wirtschaftlichkeitsanalyse von netzgekoppelten PV Anlagen durchgeführt. Diese Analyse enthält<br />
47
e<strong>in</strong>ige Zahlen für den IRR, die Klarheit <strong>in</strong> die Entscheidung von künftigen PV Besitzern br<strong>in</strong>gen<br />
können. Der E<strong>in</strong>fachheit halber werden hier nur die Förderung der Anfangs<strong>in</strong>vestition,<br />
z<strong>in</strong>sgünstige Kredite für die gesamten verbliebenen Erstkosten nach der Anfangs<strong>in</strong>vestitionsförderung,<br />
die zu gleichen Teilen <strong>in</strong> jährlichen Raten zurückgezahlt werden, E<strong>in</strong>speisetarife und<br />
die jährliche Steigerungsrate des PV Strompreises für drei spezifische Fälle (Fall A, B und C von<br />
jetzt an) für mögliche Investitionen für PV-Anlagen berücksichtigt. In diesen Fällen s<strong>in</strong>d die<br />
steuerlichen Auswirkungen nicht <strong>in</strong> Betracht gezogen worden. Nachdem die steuerliche Seite<br />
nicht <strong>in</strong> die Überlegungen e<strong>in</strong>bezogen worden ist, könnte dies zu unrealistischen Ergebnissen<br />
führen. E<strong>in</strong>e kurze Analyse der steuerlichen Auswirkungen <strong>in</strong> diesen drei Fällen (A, B und C)<br />
wurde jedoch zum besseren Verständnis durchgeführt. Schließlich werden e<strong>in</strong>ige IRR Werte für<br />
e<strong>in</strong>ige netzgekoppelte PV Anlagen mit der gleichen Anfangs<strong>in</strong>vestition und unterschiedlichen<br />
f<strong>in</strong>anziellen Anreizen (z<strong>in</strong>sgünstige Darlehen, Erstkostenförderung, E<strong>in</strong>speisetarife) dargelegt.<br />
5.1 Repräsentative Kostenangaben für netzgekoppelte PV Anlagen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>igen Ländern<br />
Tabelle 5.1. zeigt e<strong>in</strong>ige Richtpreise für PV Systeme <strong>in</strong> e<strong>in</strong>igen Ländern aus dem Jahr 2008. Man<br />
muss aber bedenken, dass die Preise für am Boden <strong>in</strong>stallierte netzgekoppelte PV Anlagen - wie<br />
jene, um die es im Projekt „PVs <strong>in</strong> BLOOM” geht, von 2007-2009 um etwa 35 % dramatisch<br />
gesunken s<strong>in</strong>d. Um die 3-6 Euro/Wp könnten als realistischere Größe für die Kosten von<br />
netzgekoppelten PV Anlagen <strong>in</strong> den Projektpartnerländern angenommen werden.<br />
(Source: IEA, Trends <strong>in</strong> photovoltaic applications survey report of selected IEA countries between 1992 and<br />
2008,Report IEA-PVPS T1-18:2009).<br />
Tabelle 5.1. (Quelle: IEA, Trends im Untersuchungsbericht für PV Technologien zwischen 1992 und 2008 <strong>in</strong><br />
ausgewählten IEA Ländern. Bericht IEA-PVPS T1-18:2009) “Richtpreise für netzgekoppelte PV Anlagen pro Wp <strong>in</strong><br />
unterschiedlichen Ländern aus dem Jahr 2008”)<br />
Land Netzgekoppelt (EUR oder USD pro W)<br />
10 kW<br />
EUR USD EUR USD<br />
AUS 5,1 – 7,3 7,5 – 10,8 3,9 – 5,6 5,8 – 8,3<br />
AUT 4,8 – 5,8 7,1 – 8,5 4,8 – 5,5 7,1 – 8,1<br />
CAN 3,8 – 4,4 5,6 – 6,5 3,8 – 5,1 5,6 – 7,5<br />
CHE 6,0 – 6,4 8,8 – 9,4 5,2 – 5,4 7,6 – 7,9<br />
DEU 3.9 – 4.5 5.7 – 6.6 3.7 5.4<br />
DNK 4,7 – 11,4 6,9 – 16,7 6,7 – 13,3 9,8 – 19,6<br />
ESP 7 – 7,5 10,3 – 11,0 5,7 – 6 8,4 – 8,8<br />
FRA 7 – 8,3 10,3 – 12,2 5,1 – 6 7,5 – 8,8<br />
GBR 4,2 – 12,6 6,2 – 18,5 5,0 – 9,9 7,3 – 14,5<br />
ISR 4,1 – 5,1 6,0 – 7,5<br />
ITA 5,5 – 6,5 8,1 – 9,6 4,2 – 5,5 6,2 – 8,1<br />
JPN 4,7 6,9 3,5 5,2<br />
KOR 4,1 – 5,7 6,1 – 8,4 5,7 8,4<br />
MEX 8,4 12,4 5,8 8,5<br />
MYS 4,9 7,2 4,9 7,2<br />
NOR 10,8 – 14,4 15,9 – 21,2<br />
PRT 5 – 6 7,4 – 8,8 4,2 6,2<br />
SWE 9,9 14,5 6,9 102<br />
48
TUR 4,5 6,6 4 5,9<br />
USA 4,8 – 6,1 7 – 9 4,4 6,5<br />
Anmerkungen: Mehrwertsteuer und Umsatzsteuer nicht <strong>in</strong>kludiert. Höhere Preise für<br />
netzgekoppelte PV Anlagen werden oft mit Dach-<strong>in</strong>tegrierten Schiefertafeln oder Ziegeln assoziiert,<br />
oder mit e<strong>in</strong>er <strong>in</strong> das Gebäude <strong>in</strong>tegrierten E<strong>in</strong>zelanfertigung oder mit e<strong>in</strong>zelnnen Projekten; die<br />
Zahlen können sich auch auf e<strong>in</strong> e<strong>in</strong>zelnes Projekt beziehen.<br />
5.2. Bestehende Unterstützungsmaßnahmen für netzgekoppelte PV Anlagen <strong>in</strong> jedem<br />
Projektpartnerland<br />
E<strong>in</strong>ige f<strong>in</strong>anzielle Anreize für netzgekoppelte PV Anlagen s<strong>in</strong>d z. B. <strong>in</strong> Industrieländern e<strong>in</strong>e<br />
Förderung pro kWp <strong>in</strong>stallierter Leistung oder e<strong>in</strong>e Zahlung pro produzierter und verkaufter<br />
kWh. Anders ausgedrückt, fallen dieses f<strong>in</strong>anziellen Anreize weitestgehend <strong>in</strong> Investitionsfokussierte<br />
(Buydown-Subvention = begünstigte Tilgungsleistung, z<strong>in</strong>sbegünstigte Darlehen,<br />
E<strong>in</strong>kommenssteueranreiz etc.) und Produktions-basierte Vergünstigungen (erhöhte<br />
E<strong>in</strong>speisetarife, Nettomessung etc.) Untenstehend s<strong>in</strong>d e<strong>in</strong>ige f<strong>in</strong>anzielle Anreize für<br />
netzgekoppelte PV Anlagen detaillierter aufgelistet:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
E<strong>in</strong>speisetarife: E<strong>in</strong>e explizite monetäre Vergütung wird für die Produktion von PV<br />
Strom (im Regelfall vom Stromversorgungsunternehmen) pro kWh gezahlt, wobei dieser<br />
Preis etwas höher liegt als der Stromtarif, den der Kunde zahlt.<br />
Kapitalsubvention: Direkte f<strong>in</strong>anzielle Förderungen zur Unterstützung der im Voraus zu<br />
zahlenden Summe, entweder für spezifische Vorrichtungen oder für die Gesamtsumme<br />
der errichteten PV Anlage.<br />
PV spezifische Ökostrommodelle: Kunden können basierend auf dem Ökostrom vom<br />
Stromversorgungsunternehmen, gewöhnlich zu e<strong>in</strong>em Spitzenpreis, Ökostrom kaufen.<br />
E<strong>in</strong>kommenssteueranrechnung: Alle Ausgaben für PV Installationen können von<br />
steuerpflichtigen E<strong>in</strong>kommen abgezogen werden.<br />
Kommerzbank-Aktivitäten (Niedrigz<strong>in</strong>skredite): Be<strong>in</strong>haltet Aktivitäten wie begünstigte<br />
Laufzeiten für Kredite für Häuser mit PV Anlagen und begünstigte Ökokredite für die<br />
Installation von PV Systemen.<br />
Nettomessung: In der Praxis bekommt der PV Eigentümer den Verkaufspreis für alle<br />
Stromüberschüsse, die <strong>in</strong>s Netz e<strong>in</strong>gespeist werden, die durch e<strong>in</strong>en bidirektionalen (<strong>in</strong><br />
beide Richtungen) Energiezähler aufgezeichnet und über den Abrechnungszeitraum<br />
abgerechnet werden.<br />
Netto Fakturierung: Der elektrische Strom, der aus dem Netz genommen wird und jener,<br />
der <strong>in</strong>s Netz e<strong>in</strong>gespeist wird, wird jeweils gesondert getrackt; der Strom, der <strong>in</strong>s Netz<br />
e<strong>in</strong>gespeist wird, wird zu e<strong>in</strong>em vorgegebenem Preis berechnet.<br />
49
Im Allgeme<strong>in</strong>en gelten die beiden letzten monetären Anreize nicht für netzgekoppelte PV<br />
Anlagen, weil der gesamte von diesen Anlagen generierte Strom <strong>in</strong> das Netz e<strong>in</strong>gespeist und<br />
verkauft wird. E<strong>in</strong>ige verfügbare Unterstützungsmaßnahmen für netzgekoppelte PV Anlagen <strong>in</strong><br />
jedem e<strong>in</strong>zelnen „PVs <strong>in</strong> BLOOM” Projektpartnerland werden untenstehend kurz diskutiert.<br />
Österreich<br />
Die Ökostromverordnung 2009 setzte folgende neue Tarife für 2009 (nur für PV Systeme, die<br />
durch das Ökostromgesetz gedeckt s<strong>in</strong>d) <strong>in</strong> Kraft:<br />
Anlagengröße < 5 kW: 0,4598 €/kWh<br />
Anlagengröße 5 bis 10 kW: 0,3998 €/kWh<br />
Anlagengröße > 10 kW: 0,2998 €/kWh<br />
Für Installationen, die unter dem E<strong>in</strong>speisetarifverordnung gefördert werden, werden für die<br />
ersten zehn Jahre 100 % des spezifischen Tarifs bezahlt. Danach wird der Tarif im 11. Jahr auf<br />
75 % gekürzt und im 12. Jahr auf 50 %. Nach diesem Zeitraum wird nur der Bruttoverkaufspreis<br />
für elektrischen Strom bezahlt. E<strong>in</strong>ige Bundesländer haben zusätzliche Investitionsförderprogramme<br />
aufgelegt.<br />
Griechenland<br />
In Griechenland wurde im Jänner 2009 e<strong>in</strong> neues E<strong>in</strong>speisetarifsystem e<strong>in</strong>geführt. Die Tarife<br />
bleiben bis August 2010 unverändert und werden für 20 Jahre garantiert. Wird jedoch e<strong>in</strong><br />
Netzanschlussabkommen vor diesem Zeitpunkt unterzeichnet, so gelten die unveränderten Tarife,<br />
wenn das PV System <strong>in</strong>nerhalb der nächsten 18 Monate fertiggestellt wird.<br />
Bereits e<strong>in</strong>gereichte Ansuchen für Genehmigungen (> 3 GW) mussten bis Ende 2009 zugestellt<br />
se<strong>in</strong>. Die Vorgehensweise bei neuen Ansuchen ist noch nicht bekannt.<br />
E<strong>in</strong>speisetarife [€/kWh]:<br />
Inbetriebnahme Festlandnetz Autonomes Inselnetz<br />
> 100 kWp ≤ 100 kWp > 100 kWp ≤ 100 kWp<br />
Februar 2009: 0,40 0,45 0,45 0,50<br />
August 2009: 0,40 0,45 0,45 0,50<br />
Februar 2010: 0,40 0,45 0,45 0,50<br />
August 2010: 0,392 0,441 0,441 0,49<br />
Von diesem Zeitpunkt an beträgt die Degression (Rückgang) der Tarife für neue Anlagen 5 % pro<br />
Halbjahr. Zu den neuen E<strong>in</strong>speisetarifen gibt es für e<strong>in</strong>en Großteil der Systeme noch e<strong>in</strong>e<br />
40 %ige Subvention (förderwürdige M<strong>in</strong>dest<strong>in</strong>vestition: € 100.000).<br />
50
Neu ist seit 4. Juni 2009: Für Aufdach-PV Systeme bis zu 10 kWp (sowohl für Hausbewohner als<br />
auch für kle<strong>in</strong>e Firmen) gibt es 0,55 €/kWh. Die jährliche Degression von 5 % ist für<br />
Neue<strong>in</strong>steiger ab 2012 vorgesehen. Dies gilt natürlich nicht für netzgekoppelte PV Anlagen.<br />
Bezüglich Veränderungen der PV Gesetzgebung, basiert die Preisbildung für die PV Produktion<br />
von elektrischem Strom auf den Daten <strong>in</strong> Tabelle 5.2.<br />
Tabelle 5.2. E<strong>in</strong>speisetarife (€/MWh) <strong>in</strong> Griechenland gemäß des Datums der<br />
Inbetriebnahme der netzgekoppelten PV Anlage<br />
JAHR MONAT NETZGEKOP-<br />
PELT<br />
(> 100 kW)<br />
NETZGEKOP-<br />
PELT<br />
( 100kW Vorjahr mittlerer<br />
Preis des Systems<br />
X 1,3 X 1,4 X 1,4<br />
Italien<br />
E<strong>in</strong>speisetarife werden 20 Jahre von der GSE (Gestore Servizi Elettrici – Netzregulierungsbehörde<br />
GSE) garantiert. Gemäß Artikel 6, Absatz 2 des Erlasses vom 19. Februar 2009, s<strong>in</strong>d<br />
Tarife für 2009-2010 um 2 % gesenkt worden.<br />
2009 Tarife:<br />
Nennleistung Installation am Boden Teil<strong>in</strong>tegriert Gebäude <strong>in</strong>tegriert<br />
1 – 3 kWp 0,392 €/kWh 0,431 €/kWh 0,480 €/kWh<br />
3 – 20 kWp 0,372 €/kWh 0,412 €/kWh 0,451 €/kWh<br />
> 20 kWp 0,353 €/kWh 0,392 €/kWh 0,431 €/kWh<br />
2010 Tarife:<br />
Nennleistung Installation am Boden Teil<strong>in</strong>tegriert Gebäude <strong>in</strong>tegriert<br />
1 – 3 kWp 0,384 €/kWh 0,422 €/kWh 0,470 €/kWh<br />
51
3 – 20 kWp 0,365 €/kWh 0,403 €/kWh 0,442 €/kWh<br />
> 20 kWp 0,346 €/kWh 0,384 €/kWh 0,422 €/kWh<br />
Mit Blickpunkt auf Freiflächenanlagen, gibt es den von „PVs <strong>in</strong> BLOOM” angepeilten Bonus<br />
von 5 % des Tarifwertes für 2010 bereits <strong>in</strong> bestimmten Fällen (Boni können nicht aufe<strong>in</strong>ander<br />
aufgerechnet werden):<br />
<br />
<br />
Wenn bei Freiflächenanlagen 70 % des Stromes direkt vom Hersteller oder vom<br />
Hersteller kontrollierten Gesellschaften verwendet werden<br />
Für Anlagen, die im Besitz von staatlichen Schulen oder Gesundheitse<strong>in</strong>richtungen s<strong>in</strong>d<br />
Für Anlagen, die im Besitz von lokalen Verwaltungsbehörden mit weniger als 5000<br />
E<strong>in</strong>wohner s<strong>in</strong>d<br />
Senkung der Mehrwertsteuer von 20 % auf 10 %<br />
<br />
Die Bonusbeträge werden mit gewissen öffentlichen Zuschüssen und Beiträgen<br />
(Kapitalzuschüsse bis zu 30 % der Investitionskosten) und z<strong>in</strong>sgünstigen Darlehen von<br />
0,50 %, gemäß des Fonds des Kyoto Protokolls (Artikel 1, Paragraph 1111, 2007<br />
F<strong>in</strong>anzrecht) komb<strong>in</strong>iert. Die Reduktion der Mehrwertsteuer kann nicht mit<br />
Steuerabzügen verknüpft werden.<br />
Die Regierung hat für 2011 mögliche Tarifsenkungen um bis zu max. 20 % angekündigt. E<strong>in</strong><br />
derartiger Prozentsatz wird zur Zeit vom italienischen Wirtschaftsm<strong>in</strong>isterium und von<br />
Interessensgruppen der nationalen PV Industrie diskutiert, und es sieht so aus, als ob die<br />
Beteiligten e<strong>in</strong>en Kompromiss <strong>in</strong>sofern f<strong>in</strong>den als <strong>in</strong> Anlehnung an das deutsche Modell e<strong>in</strong>e<br />
stufenweise Senkung des Tarifes um 6 % alle vier Monate <strong>in</strong>s Auge gefasst werden soll.<br />
Deshalb könnten netzgekoppelte Freiflächen PV Anlagen, die ab April 2011 <strong>in</strong> Betrieb gehen,<br />
e<strong>in</strong>e Tarifsenkung von rund 6,5 % bis 8,1 % erfahren, jene zwischen April und August zwischen<br />
10 % und 12,8 % und jene zwischen August und Dezember 2011 zwischen 15 % und 17,6 %.<br />
Für netzgekoppelte Freiflächen PV Anlagen ist auch e<strong>in</strong> 5 %iger Bonus für Installationen <strong>in</strong><br />
marg<strong>in</strong>alen Gebieten <strong>in</strong> Diskussion (der Vorschlag des Erlasses erwähnt aufgelassene<br />
Ste<strong>in</strong>brüche, relevante Flächen für Deponien etc.)<br />
Ab 2012 sollten weitere 6 % oder 8 % pro Jahr gekürzt werden. Innovative Anlagen könnten<br />
jedoch von e<strong>in</strong>er niedrigeren Kürzung profitieren (um die 2 % pro Jahr).<br />
Was so genannte „<strong>in</strong>novative Anlagen” angeht (die Kategorie „<strong>in</strong>tegrierte photovoltaische<br />
Systeme mit <strong>in</strong>novativen Merkmalen‟), so s<strong>in</strong>d diese e<strong>in</strong>e erst kürzlich vorgestellte Novität und<br />
werden von Anreizprämien (<strong>in</strong> drei Leistungsstufen) profitieren, die höher s<strong>in</strong>d als andere<br />
Kategorien. Die Tarife für „<strong>in</strong>novative Anlagen” könnten 2012 und 2013 um 2 % pro Jahr (statt<br />
6 %) zurückgeschraubt werden. Mit 1. Januar 2011 wird die GSE e<strong>in</strong>en Leitfaden über die<br />
verpflichtenden Merkmale e<strong>in</strong>er „<strong>in</strong>novativen Anlage” auflegen.<br />
Es ist auch e<strong>in</strong>e Erhöhung der Gesamtleistung <strong>in</strong> Diskussion, für die Anreize verfügbar s<strong>in</strong>d: Die<br />
Obergrenze wird wahrsche<strong>in</strong>lich von 2000 MW im Jahr 2015 und 3000 MW <strong>in</strong> 2016 um weitere<br />
52
150 MW für zusätzliche Installationen mit Konzentratortechnologie erhöht werden. Die zu<br />
erreichende nationale Leistung wird mit 8000 MW bis 2020 angesetzt.<br />
E<strong>in</strong>e weitere vorgesehene Änderung ist die E<strong>in</strong>teilung der PV Kraftwerke <strong>in</strong> fünf Klassen:<br />
zwischen 1 und 3 kW, zwischen 3 und 20 kW, zwischen 20 und 200 kW, zwischen 200 und 1000<br />
kW und über 1000 kW.<br />
Nachdem die Anregung der Hersteller h<strong>in</strong>sichtlich Vere<strong>in</strong>fachung der unterschiedlichen<br />
Installationstypen begrüßt wird (Weglassen der Kategorie der teil<strong>in</strong>tegrierten Anlagen), sieht der<br />
Entwurf des M<strong>in</strong>istererlasses nur mehr zwei Typen vor: „Photovoltaische Systeme, die <strong>in</strong><br />
Gebäude <strong>in</strong>tegriert s<strong>in</strong>d” und „Andere photovoltaische Installationen”.<br />
Polen<br />
Zur Zeit gibt es <strong>in</strong> Polen ke<strong>in</strong>e E<strong>in</strong>speisetarife. Unter Berücksichtigung des Energiegesetzes<br />
(Verordnung des M<strong>in</strong>isters für Wirtschaft U/Gbl. Vom 15. Dezember 2000 Nr 122. Pos. 1336;<br />
http://www.ure.gov.pl/portal.php?serwis= pl&dzial= 195&id=882& search=25421) verpflichtet<br />
sich die Regierung, sämtlichen Ökostrom ohne Mengene<strong>in</strong>schränkung zu kaufen. Um diese<br />
Energie verkaufen zu können, bekommt der Hersteller e<strong>in</strong> „Grünes Zertifikat“, das an der Börse<br />
verkauft wird. Der Durchschnittspreis e<strong>in</strong>es grünen Zertifikats ist 0,26 Zloty/kWh (0,07<br />
€cent/kWh 1 ).<br />
Dank der Projektaktivitäten „PVs <strong>in</strong> BLOOM“ <strong>in</strong> der Region Lubl<strong>in</strong>, wurden Subventionen für<br />
Personen <strong>in</strong>s Leben gerufen, die <strong>in</strong> erneuerbare Energien <strong>in</strong>vestieren möchten.<br />
Für Kommunalverwaltungen ist für jede Investition e<strong>in</strong> Subventionsbetrag von 3 Millionen Zloty<br />
vorgesehen.<br />
Spanien<br />
Die derzeit geltenden f<strong>in</strong>anziellen Anreize für netzgekoppelte PV Anlagen (königliches Dekret<br />
1578/2008) werden nachstehend kurz erörtert:<br />
Installationstypen:<br />
1.1. Systeme <strong>in</strong> oder auf Gebäuden mit höchstens 20 kW Leistung<br />
1.2. Systeme <strong>in</strong> oder auf Gebäuden mit mehr als 20 kW Leistung<br />
2. Systeme auf Freiflächen<br />
Systeme, die auf dem Boden <strong>in</strong>stalliert s<strong>in</strong>d und mehr als 10 MW haben und Aufdachsysteme mit<br />
mehr als 2 MW Leistung, erhalten ke<strong>in</strong>e E<strong>in</strong>speisetarife.<br />
Obergrenze für jeden Installationstyp (pro Jahr aber vierteljährlich ausreichend)<br />
1 Umrechnungskurs: 1 € = 3,88 Zloty<br />
53
1.1. 26,7 MW<br />
1.2. 240,3 MW<br />
2. 133 MW, mit zusätzlichen 100 MW der <strong>in</strong>stallierten Leistung im Jahre 2009 und 60 MW<br />
im Jahr 2010.<br />
Tarife (25 Jahre bezahlt):<br />
1.1. 34 Eurocent/kWh<br />
1.2. 32 Eurocent/kWh<br />
2. 32 Eurocent/kWh<br />
Veränderungen der Obergrenze und Tarifpreise:<br />
Wenn zum<strong>in</strong>dest 75 % e<strong>in</strong>er bestimmten vierteljährlichen Obergrenze ausgeschöpft s<strong>in</strong>d, s<strong>in</strong>kt<br />
der Tarif für den jeweiligen Installationstyp um höchstens 2,5 %, während gleichzeitig der Betrag<br />
der verfügbaren, <strong>in</strong>stallierbaren Leistung um denselben Betrag angehoben wird.<br />
Wenn weniger als 50 % e<strong>in</strong>er Obergrenze ausgeschöpft werden, erhöht sich der Tarif<br />
dementsprechend, während die Obergrenze um denselben Betrag s<strong>in</strong>kt (ohne Berücksichtigung<br />
der zusätzlichen Leistung). Wenn die Obergrenze zwischen 50 und 75 % ausgeschöpft ist,<br />
bleiben Tarif und <strong>in</strong>stallierbare Leistung gleich. Anpassungen für <strong>in</strong>stallierbare Leistungen<br />
erfolgen jährlich und Tarifanpassungen vierteljährlich.<br />
Slowakei<br />
Die E<strong>in</strong>speisetarife werden von der Regulierungsbehörde alljährlich festgelegt. Der neue<br />
E<strong>in</strong>speisetarif für 2009 beträgt 13,2 SKK/kWh (0,434 €/kWh²) und wird für 12 Jahre garantiert.<br />
Zusätzlich erhalten PV Systeme, wie auch alle anderen erneuerbaren Energie Technologien,<br />
Investitionsförderungen im Rahmen des EU Strukturfonds.<br />
1 Umrechnungskurs: 1 € = 30,396 SKK<br />
54
5.3. Überblick über den s<strong>in</strong>nvollsten und verständlichsten Rentabilitäts<strong>in</strong>dex:<br />
Die Interne Z<strong>in</strong>sfuß Methode, IZM (IRR)<br />
5.3.1. E<strong>in</strong>führung<br />
Streng wirtschaftlich gesehen, ist der Erwerb e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage e<strong>in</strong>e Ausgabe an<br />
Kapitalressourcen zu e<strong>in</strong>er bestimmten Zeit, <strong>in</strong> der Erwartung e<strong>in</strong>es f<strong>in</strong>anziellen Nutzens <strong>in</strong> Form<br />
von Solarstromerträgen, während der gesamten Lebensdauer der Anlage. Der Betreiber wird<br />
bezahlt bzw. zahlt für Strom, den er <strong>in</strong>s Netz e<strong>in</strong>speist bzw. entnimmt.<br />
Wie bereits <strong>in</strong> anderen Abschnitten des Dokuments ausgeführt, gibt es für die Förderung von<br />
netzgekoppelten PV Anlagen <strong>in</strong> Industrieländern zahlreiche Mechanismen. Der E<strong>in</strong>fachheit<br />
halber werden <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em ersten Schritt bezüglich möglicher Investitionen für netzgekoppelte PV<br />
Anlagen nur die Erstkostenförderung, z<strong>in</strong>sgünstige Kreditrückzahlungen <strong>in</strong> gleich großen<br />
jährlichen Raten für die gesamten verbliebenen Erstkosten nach der Förderung, E<strong>in</strong>speisetarife<br />
und die jährlichen Zuwachsraten des Strompreises für drei spezifische Fälle (Fälle A, B, C von<br />
nun an) berücksichtigt, wobei auf die steuerlichen Auswirkungen nicht e<strong>in</strong>gegangen wird.<br />
5.3.2 Überblick über vier Rentabilitätskennzahlen<br />
Die e<strong>in</strong>fache Amortisationszeit e<strong>in</strong>es Investitionsprojekts ist die erforderliche Anzahl der Jahre<br />
für den Mittelzufluss zur Angleichung des Mittelabflusses des Projekts. Obwohl leicht<br />
verständlich, berechnet diese Rentabilitätskennzahl nicht den Zeitpunkt über die Laufzeit des<br />
Projekts mit e<strong>in</strong>, wann die E<strong>in</strong>- und Abflüsse stattf<strong>in</strong>den. Daher ist diese Methode ziemlich<br />
unrealistisch (z. B. e<strong>in</strong> E<strong>in</strong>kommen von € 3000 im Jahre 2009 ist mehr wert als dasselbe<br />
E<strong>in</strong>kommen <strong>in</strong> 2019). Somit sollte man eher mit der abgez<strong>in</strong>sten Rückzahlungszeit rechnen, was<br />
die erforderliche Anzahl von Jahren für den gegenwärtigen Wert der Zuflüsse bedeutet, um den<br />
gegenwärtigen Wert der Abflüsse (der gegenwärtige Wert heißt, e<strong>in</strong>en jährlichen Abz<strong>in</strong>ssatz zu<br />
nehmen und den jährlichen Inflationswert zu berücksichtigen) auszugleichen. Offensichtlich heißt<br />
Rentabilität, dass die abgez<strong>in</strong>ste Rückzahlungszeit die Lebensdauer des Systems nicht übersteigen<br />
soll. Obwohl die Methode leicht verständlich und klar und e<strong>in</strong>deutig ist, berücksichtigt dieser<br />
Parameter nicht die Barflüsse, die nach der abgez<strong>in</strong>sten Rückzahlungszeit produziert werden.<br />
Daher könnten hier gute f<strong>in</strong>anzielle Möglichkeiten für künftige PV Investoren 1 verborgen<br />
bleiben.<br />
1<br />
Perez R, Burtis L, Hoff T, Swanson S, Herig C. Quantify<strong>in</strong>g residential PV economics <strong>in</strong> the US-payback vs cash<br />
flow determ<strong>in</strong>ation of fair energy value. Solar Energy 2004;77:363-366. (“Bewertung der Wirtschaftlichkeit von PV-<br />
Anlagen <strong>in</strong> den USA bei der Festlegung des fairen Energiewertes - Amortisationsrechnung vs Cash Flow“)<br />
55
Der Nettobarwart (NPV, <strong>in</strong> Euro) e<strong>in</strong>es Investitionsprojekts ist die Summe der derzeitigen Werte<br />
aller Barzuflüsse (PW[CIF(N)] <strong>in</strong> Euro, wo N die Lebensdauer des PV Systems (<strong>in</strong> Jahren) und<br />
Abflüsse bezogen auf die Investition 2 ist. Daher gleicht der Parameter NPV dem aktuellen Wert<br />
der Barzuflüsse aus dem System m<strong>in</strong>us den PV Kosten während der Servicedauer aus der Sicht<br />
des Betreibers (LCC USP) . Somit:<br />
NPV )<br />
CIF(<br />
N <br />
LCC<br />
USP<br />
PW (5.1)<br />
Augensche<strong>in</strong>lich sollte e<strong>in</strong>e netzgekoppelte Freiflächen PV Anlage positiv bewertet werden,<br />
wenn NPV > 0. Doch dieser Parameter unterscheidet nicht zwischen zwei Projekten mit dem<br />
gleich NPV, aber unterschiedlichen Anfangs<strong>in</strong>vestitionen und Dauer.<br />
Der <strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß (IRR) e<strong>in</strong>es Investitionsprojekts gleicht dem aktuellen Z<strong>in</strong>ssatz, zu dem die<br />
Anfangs<strong>in</strong>vestition für das Projekt während der Lebensdauer geliehen werden sollte, um dieselbe<br />
Rentabilität zu erzielen 3 . Auch der <strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß (IRR) e<strong>in</strong>es Investitionsprojekts ist der Wert<br />
des Z<strong>in</strong>ssatzes, der zu NPV = 0 führt. Das heißt:<br />
CIF(<br />
N)<br />
<br />
LCC 0<br />
NPV PW<br />
USP<br />
(5.2)<br />
Aus wirtschaftlicher Sicht sollte e<strong>in</strong> PV System dann bejaht werden, wenn der <strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß<br />
e<strong>in</strong>e Rentabilitätsschwelle übersteigt, die vom künftigen Besitzer fixiert wird. Somit ist dieser<br />
Parameter für den Investor sehr wichtig, weil er e<strong>in</strong>e nützliche E<strong>in</strong>schätzung der Rendite bietet.<br />
Der eigentliche <strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß (IRR a ) wird vom IRR durch IRR a = (IRR-g)/(1+g)abgeleitet,<br />
wobei g die jährliche Inflationsrate ist.<br />
Der Wert des <strong>in</strong>ternen Z<strong>in</strong>sfußes (IRR) für e<strong>in</strong> bestimmtes PV System kann mittels beider<br />
Parameter LCC USP and PW[CIF(N)] berechnet werden. Wenn die PV Kosten über die gesamte<br />
Lebensdauer aus der Sicht des Betreibers und der aktuelle Wert der Geldzuflüsse aus dem System<br />
gleich wie der Wert d s<strong>in</strong>d, dann ist die Lösung gefunden (IRR = d).<br />
2 Lasnier F, Ang T. Photovoltaic eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g handbook. Great Yarmouth: Adam Hilger; 1990. p. 371-399.<br />
(„Handbuch für PV Technologien“)<br />
3 Chabot B. From cost to prices: economic analysis of photovoltaic energy and services. Progress <strong>in</strong> Photovoltaics:<br />
Research and Applications 1998;6:55-68. („Von Kosten zu Preisen: Wirtschaftliche Analyse von PV Energie und<br />
Dienstleistungen. Fortschritt <strong>in</strong> der Photovoltaik: Forschung und Anwendungen“)<br />
56
5.4. E<strong>in</strong>fach zu bedienende Tabellen zur E<strong>in</strong>schätzung des <strong>in</strong>ternen Z<strong>in</strong>sfußes (IRR)<br />
Leider muss die Gleichung (5.2) mittels summarischer Methoden gelöst werden. Das ist der<br />
Grund, warum e<strong>in</strong>ige leicht zu bedienende Tabellen zur E<strong>in</strong>schätzung des Wertes des<br />
<strong>in</strong>ternen Z<strong>in</strong>sfußes <strong>in</strong> diesem Unterkapitel (s. Abschnittsanhang) zu f<strong>in</strong>den s<strong>in</strong>d. Tatsächlich<br />
gleicht der <strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß dem Wert des Abz<strong>in</strong>sfaktors d, der die Gleichung (5.2)<br />
verifiziert. Werte des <strong>in</strong>ternen Z<strong>in</strong>sfußes IRR > 0 s<strong>in</strong>d aus wirtschaftlicher Sicht plausible<br />
Lösungen, vorausgesetzt, e<strong>in</strong>e vom Investor festgelegte, gewisse Rentabilitätshürde wird<br />
erreicht.<br />
Tabellen werden zu den nachfolgenden angeführten Maßnahmen verwendet:<br />
1. Auswahl der Tabellen für die Berechnung des LCC USP. je nach Art des Darlehens –<br />
wenn überhaupt, dann wird es mittels der Kreditz<strong>in</strong>sen (i l ) und der Kreditlaufzeit<br />
(N l )- zur Teilf<strong>in</strong>anzierung der Anfangs<strong>in</strong>vestition bestimmt. Für die spezifischen<br />
Werte der Anfangs<strong>in</strong>vestition (PV IN ) und dem ursprünglichen Buydown<br />
(z<strong>in</strong>sgünstiges Darlehen) oder Subvention (PV IS ), man suche e<strong>in</strong>e Gruppe von<br />
Werten LCC USP für verschiedene Werte des Abz<strong>in</strong>ssatzes d. Man wähle e<strong>in</strong>en Wert<br />
von d, sodass aus dem Wert von d e<strong>in</strong> Wert des LCC USP folgt.<br />
2. Auswahl der Tabellen für die Berechnung von PW[CIF(N)], je nach Erhöhung des<br />
Energiepreises ( pu ). Für die spezifischen Werte von E PV und p u . f<strong>in</strong>de e<strong>in</strong>e Gruppe<br />
von Werten PW[CIF(N)] für verschiedene Werte des Abz<strong>in</strong>ssatzes d. Wähle auch<br />
den gleichen Wert von d, der <strong>in</strong> Schritt 1 gewählt wurde. Wähle den entsprechenden<br />
Wert von PW[CIF(N)].<br />
3. Man subtrahiere PW[CIF(N)] m<strong>in</strong>us LCCUSP<br />
4. Je nach Resultat von Schritt 3 können drei Fälle auftreten:<br />
4.1. Ist das Resultat von Schritt drei null, dann IRR = d.<br />
4.2. Ist das Resultat von Schritt drei negativ, hat der gesuchte Abz<strong>in</strong>ssatz d e<strong>in</strong>en<br />
niedrigeren Wert als jener <strong>in</strong> Schritt 1. Deshalb zurück zu Schritt 1 und man wähle den<br />
nächst niedrigeren Wert von d <strong>in</strong> dieser Kolonne. Iterationen werden solange fortgeführt,<br />
bis die <strong>in</strong> Schritt 3 erzielte Differenz positiv wird. Dann hat man die Lösung: Der<br />
Wert des IRR liegt <strong>in</strong>nerhalb der Werte von d der letzten beiden Iterationen. Die <strong>in</strong><br />
Schritt 3 erhaltene Differenz könnte unter Umständen von den <strong>in</strong> den Tabellen<br />
berücksichtigten, niedrigsten Wert von d = 0·01 nicht positiv werden. In diesem Fall<br />
sollte das netzgekoppelte PV-Projekt zurückgezogen werden aufgrund des IRR
5.4.1. E<strong>in</strong>ige Beispiele<br />
Es liegt außerhalb der Möglichkeiten dieses Dokuments, e<strong>in</strong>e Anleitung zur Berechnung<br />
des IRR zu geben, aber <strong>in</strong> Literatur 4,5 f<strong>in</strong>den Sie dazu die notwendigen Informationen.<br />
Nichtsdestotrotz könnten e<strong>in</strong>ige Rentabilitätskennzahlen <strong>in</strong> drei spezifischen Fällen<br />
Licht <strong>in</strong>s Dunkel der Entscheidung e<strong>in</strong>es künftigen Eigentümers e<strong>in</strong>er netzgekoppelten<br />
PV Anlage br<strong>in</strong>gen. Somit gibt es e<strong>in</strong>ige Faktoren <strong>in</strong> der Berechnung des IRR, die wie<br />
könnte es anders se<strong>in</strong>, sich vor allem auf die Kosten, auf f<strong>in</strong>anzielle Anreize,<br />
Stromerträge und die jährlichen Erhöhungen des PV Solarstrompreises beziehen.<br />
Schließlich werden <strong>in</strong> Tabelle 5.3. Werte des IRR für e<strong>in</strong>ige netzgekoppelte PV Anlagen<br />
mit den gleichen Anfangs<strong>in</strong>vestitionen und unterschiedlichen f<strong>in</strong>anziellen Anreizen<br />
(z<strong>in</strong>sgünstiger Kredit, Erstkostenförderung und E<strong>in</strong>speisetarife). Die Zahlen für die<br />
vorh<strong>in</strong> erwähnten drei Fälle, die sich auf Kosten, f<strong>in</strong>anzielle Anreize und Stromausbeute<br />
beziehen, s<strong>in</strong>d im Allgeme<strong>in</strong>en pro kWp normiert. E<strong>in</strong>ige für jeden e<strong>in</strong>zelnen Fall<br />
geltende Werte s<strong>in</strong>d untenstehend angeführt, zusammen mit der entsprechenden Zahl<br />
des IRR.<br />
Fall A:<br />
Der normierte jährliche PV Stromertrag ([E PV ] kWp ) wird mit<br />
1400 kWh kWp -1 year -1 angenommen.<br />
Die normierte Erstkosten<strong>in</strong>vestition bei den netzgekoppelte PV Anlagen<br />
([PV IN ] kWp ) wird mit 6000 kWp -1 angenommen.<br />
Der entsprechende Preis pro kWh für PV-erzeugten Strom, der an das Netz<br />
verkauft wird (p u ), wird <strong>in</strong> verschiedenen Ländern gesetzlich festgelegt. Er wird<br />
mit 0,30 kWh -1 angenommen.<br />
Die jährliche Erhöhung des PV Strompreises ( pu ) wird mit 2 % angenommen.<br />
Die normierte Erstkostenförderung ([PV IS ] kWp ) wird mit 17 % von [PV IN ] kWp<br />
angenommen, deshalb die Annahme, dass [PV IS ] kWp 1000 €·kWp -1 ist. Es ist<br />
erwähnenswert, dass <strong>in</strong> e<strong>in</strong>igen Ländern enorme Kapitalsubventionen von 10 bis<br />
50 % 6,7 gewährt werden.<br />
Folglich muss die restliche Summe [PV IN ] kWp –[PV IS ] kWp vom Eigentümer<br />
bezahlt werden. Es wird angenommen. dass diese Summe zu jährlichen<br />
4 Talavera DL, Nofuentes G, Aguilera J, Fuentes M. Tables for the estimation of the <strong>in</strong>ternal rate of<br />
return of photovoltaic grid-connected systems. Renewable & Susta<strong>in</strong>able Energy Reviews 2007; 11:447-<br />
466. (“Tabellen zur E<strong>in</strong>schätzung des <strong>in</strong>ternen Z<strong>in</strong>sfußes für netzgekoppelte PV Anlagen. Erneuerbare &<br />
Nachhaltige Energien Reviews”)<br />
5<br />
Nofuentes G, Aguilera J. and Muñoz FJ. Tools for the Profitability Analysis of Grid-Connected<br />
Photovoltaics. Progress <strong>in</strong> Photovoltaics: Research and Applications, 2002;10:555-570. („Instrumente für<br />
netzgekoppelte PV Anlagen. Fortschritt <strong>in</strong> PV: Forschung und Anwendungen”)<br />
6 Mart<strong>in</strong>ot E. Renewable: Global status report. REN21 Renewable Energy Policy Network by The<br />
Worldwatch Institute, 2005. Available („Erneuerbare Energien: Globaler Statusbericht. REN21<br />
Strategienetzwerk Erneuerbare Energien, Worldwatch Institute, 2005. Verfügbar”)<br />
Auf : http://www.mart<strong>in</strong>ot.<strong>in</strong>fo/RE2005_Global_Status_Report.pdf (accessed November 2006).<br />
7 Mart<strong>in</strong>ot E. Renewable: Global status report, Update: REN21 Renewable Energy Policy Network, 2006.<br />
Available at: http://www.ren21/globalstatusreport/download/RE_GSR_2006_Update.pdf (accessed<br />
September 2007).<br />
(„Globaler Statusbericht, Update: REN21 Strategienetzwerk Erneuerbare Energien, 2006, Verfügbar”).<br />
58
Kreditz<strong>in</strong>sen i l = 5% geliehen wird, während die Kreditlaufzeit N l gleich 10 Jahren<br />
angenommen wird.<br />
Anwendung der Tabellen, die im Anhang für dieses Beispiel verfügbar s<strong>in</strong>d:<br />
1. – Von Tabelle 2, Spalte 4 (6000 € kWp -1 ) und Reihen, wo [PV IS ] kWp = 1000<br />
€·kWp -1 berücksichtigt werden. Nehmen wir e<strong>in</strong>en Wert von d = 0·09, sodass<br />
[LCC USP ] kWp = 4745 €·kWp -1 .<br />
2. - Von Tabelle 5, Spalte 5 und Reihen, wo p u = 0·3 €·kWh -1 berücksichtigt<br />
werden. Es resultiert aus der Reihe entsprechend dem gleichen Wert von d =<br />
0·09, damit PW[CIF(N)]] kWp = 4956 €·kWp -1 .<br />
- 1<br />
3. Man subtrahiere PWCIF(<br />
N ) <br />
LCC 211 €·kWp<br />
4. Seit PW CIF(<br />
N)<br />
LCC<br />
USP<br />
USP<br />
> 0. hat der Parameter IRR e<strong>in</strong>en höheren Wert.<br />
Deshalb gehen wir zurück zu Schritt 1 und versuchen wir es mit d = 0·11.<br />
1. – Von Tabelle 2, Spalte 4 und Reihen, wo [PV IS ] kWp = 1000 €·kWp -1 wieder<br />
berücksichtigt werden. Wählen wir e<strong>in</strong>en Wert von d = 0·11, sodas [LCC USP ] kWp<br />
= 4319 €·kWp -1 .<br />
3. - Von Tabelle 5, Spalte 5 und Reihen, wo wieder p u = 0·3 €·kWh -1 berücksichtigt<br />
werden. Es resultiert aus der Reihe entsprechend dem gleichen Wert von d =<br />
0·11, sodass PW[CIF(N)]] kWp = 4185 €·kWp -1 .<br />
3. Man subtrahiere:<br />
- 1<br />
PWCIF(<br />
N ) LCC 134<br />
€·kWp<br />
USP<br />
4. Nachdem die <strong>in</strong> Schritt 3 erzielte Differenz negativ wird, haben wir die Lösung:<br />
Der Wert des IRR liegt zwischen 9-11 %.<br />
IRR liegt im Fall A <strong>in</strong>nerhalb von sehr attraktiven 9-11 %. Nehmen wir für IRR e<strong>in</strong>en<br />
Wert von 9 % an (= im ungünstigsten Fall).<br />
Fall B:<br />
[E PV ] kWp wird mit 1200 kWh kWp -1 Jahr -1 angenommen.<br />
[PV IN ] kWp wird mit 5000 € kWp -1 angenommen.<br />
Der entsprechende Preis pro kWh für PV-erzeugten Strom, der vom/an den<br />
Eigentümer bezahlt/gezahlt wird (p u ), wird mit 0,20 € kWh -1 angenommen.<br />
pu wird mit 2% angenommen.<br />
[PV IS ] kWp wird mit 1500 € kWp -1 angenommen.<br />
Folglich muss die restliche Summe [PV IN ] kWp –[PV IS ] kWp vom Eigentümer bezahlt<br />
werden. Es wird angenommen, dass diese Summe zu jährlichen Kreditz<strong>in</strong>sen i l =<br />
59
5% geliehen wird, während die Kreditlaufzeit N l gleich 20 Jahren angenommen<br />
wird.<br />
Die Tabellen 3 und 5 im Anhang sollten für die Berechnung von LCC USP und PW[CIF(N)]<br />
verwendet werden. Wenn der für den Fall A beschriebene Vorgang daraus resultiert, dann<br />
ist der Wert für den IRR attraktive 5 - 7%. Nehmen wir e<strong>in</strong>en IRR Wert = 5% ( = im<br />
ungünstigsten Fall).<br />
Fall C:<br />
[E PV ] kWp wird mit 1000 kWh kWp -1 Jahr -1 angenommen.<br />
[PV IN ] kWp wird mit 4000 € kWp -1 angenommen.<br />
Der entsprechende Preis pro kWh für PV-erzeugten Strom, der vom/an den<br />
Eigentümer bezahlt/gezahlt wird (p u ), wird mit 0,20 € kWh -1 angenommen.<br />
pu wird mit 1% angenommen.<br />
[PV IS ] kWp wird mit 25% von [PV IN ] kWp angenommnen, deshalb [PV IS ] kWp wird mit<br />
1000 € kWp -1 [7.9] angenommen.<br />
Folglich muss die restliche Summe [PV IN ] kWp –[PV IS ] kWp vom Eigentümer bezahlt<br />
werden. Es wird angenommen, dass diese Summe zu jährlichen Kreditz<strong>in</strong>sen i l =<br />
5% geliehen wird und die Kreditlaufzeit N l gleich 20 Jahren ist.<br />
Die Tabellen 3 und 4 im Anhang sollten für die Berechnung von LCC USP und PW[CIF(N)]<br />
verwendet werden. IRR gleicht im Fall C ansprechenden 3 - 5%. Nehmen wir e<strong>in</strong>en IRR<br />
Wert = 3 % (im ungünstigsten Fall).<br />
Die Analyse von anderen Fällen könnte zum besseren Verständnis beitragen. Tabelle 5.3.<br />
zeigt IRR Werte für netzgekoppelte PV Anlagen mit der gleichen Erstkosten<strong>in</strong>vestition und<br />
unterschiedlichen Unterstützungsmaßnahmen.<br />
Tabelle 5.3. IRR für netzgekoppelte PV Anlagen mit der gleichen Erstkosten<strong>in</strong>vestition<br />
und unterschiedlichen f<strong>in</strong>anziellen Anreizen.<br />
[E PV ] kWp<br />
[PV IN ] kWp<br />
p u<br />
(kWh kWp -1 Jahr -1 ) (€ kWp -1 ) (€ kWh -1 )<br />
0.2<br />
1200<br />
4000<br />
pu<br />
(%)<br />
2<br />
[PV IS ] kWp<br />
(€ kWp -1 )<br />
1000<br />
Z<strong>in</strong>sgünstige<br />
Kredite<br />
N l (Jahre)<br />
i l (%)<br />
IRR<br />
(%)<br />
Nicht verfügbar 5-7<br />
N l =10 i l =5 7-9<br />
Nicht verfügbar N l =10 i l =5 3-5<br />
1400<br />
0.3 Nicht verfügbar Nicht verfügbar 5-7<br />
0.2 Nicht verfügbar Nicht verfügbar 5-7<br />
60
5.5. Kurzer Überblick über die steuerlichen Auswirkungen<br />
Wie schon früher angemerkt, wurden bei den oben besprochenen Fällen die steuerlichen<br />
Auswirkungen außer Acht gelassen. Es werden aber <strong>in</strong> Kürze e<strong>in</strong>ige grundlegende<br />
steuerliche E<strong>in</strong>flüsse besprochen, damit über diese Belange nicht der Mantel des<br />
Schweigens gehüllt wird. Wie auch immer, die allgeme<strong>in</strong>en Annahmen, die nun folgen,<br />
s<strong>in</strong>d zwar schlüssig, doch es gibt je nach Land große Unterschiede bei der Besteuerung.<br />
Aufgrund der großen nationalen Unterschiede wurden Steuerbefreiungen beiseite<br />
gelassen.<br />
Im Allgeme<strong>in</strong>en sehen die meisten Steuergesetze vor, dass jeder Eigentümer e<strong>in</strong>er<br />
netzgekoppelten Freiflächen PV Anlage e<strong>in</strong>en jährlichen Betrag für E<strong>in</strong>künfte aus dem<br />
Vorjahr abführen muss. Dieser Betrag hängt vom gesetzlich def<strong>in</strong>ierten Steuerkoeffizienten,<br />
den E<strong>in</strong>künften aus den Investitionen, den jährlichen Betriebs- und<br />
Wartungskosten, der Art der Kreditrückzahlung, den Anlagenabschreibungen etc. ab.<br />
Aufgrund der vielen unterschiedlichen Steuersysteme <strong>in</strong> den Partnerländern, ist es<br />
schwierig, diesen Punkt auf e<strong>in</strong>en Nenner zu br<strong>in</strong>gen. Wie auch immer, wir haben<br />
unterschiedliche Steuerkoeffizientenwerte – von 0 % bis 40 % <strong>in</strong> Betracht gezogen 8 . In<br />
diesem Unterabschnitt wurde der IRR durch e<strong>in</strong>en Steuerkoeffizienten für die drei<br />
diskutierten Fälle analysiert. Zur E<strong>in</strong>schätzung der Steuer wurde der Koeffizient für den<br />
Geldzufluss aus der netzgekoppelten PV Anlage angewendet, nachdem die Anlagenabschreibung,<br />
die Z<strong>in</strong>szahlungen des Kredits und die Betriebs- und Wartungskosten der<br />
netzgekoppelten PV Anlage abgezogen worden s<strong>in</strong>d. Die Anlagenabschreibung wurde<br />
direkt über die gesamte Lebensdauer der netzgekoppelten PV Anlage (25 Jahre)<br />
berücksichtigt und aus der Besteuerung heraus genommen. Die Ergebnisse dieser<br />
Analyse <strong>in</strong> den Basisvarianten mit den Szenarien A, B und C werden <strong>in</strong> Abbildung 5.1.<br />
präsentiert. In dieser Grafik wird der <strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß versus prozentualem Koeffizient<br />
dargestellt. Der IRR erfährt e<strong>in</strong>en beständigen und be<strong>in</strong>ahe l<strong>in</strong>earen Rückgang, während<br />
der Steuerkoeffizient zunimmt. Genauer gesagt, wenn der letztere bis zu 40 % ansteigt,<br />
nimmt der erstere nur um 2,7 % im Fall A, 1,4 % im Fall B und 0,8 % im Fall C ab.<br />
8 Kaldellis JK, Vlachou DS, Korbakis G. Techno-economic evaluation of small hydro power plants <strong>in</strong><br />
Greece: a complete sensitivity analysis. Energy Policy 2005;33:1969-1985. („Technisch-wirtschaftliche<br />
Evaluation von Kle<strong>in</strong>wasserkraftwerken <strong>in</strong> Griechenland: E<strong>in</strong>e vollständige Sensivitätsanalyse”)<br />
61
Steuerkoeffizientwert<br />
Abb. 5.1. IRR (%) als e<strong>in</strong>e Funktion der prozentualen Steuerkoeffizienten für die Fälle A (oberste<br />
L<strong>in</strong>ie), B (Mittell<strong>in</strong>ie) and C (unterste L<strong>in</strong>ie)<br />
62
KURZE ZUSAMMENFASSUNG VON ABSCHNITT 5<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
E<strong>in</strong> kont<strong>in</strong>uierlicher Abwärtstrend der PV Kosten zusammen mit e<strong>in</strong>er großen<br />
Vielfalt an Unterstützungsmaßnahmen haben netzgekoppelte PV Anlagen zu e<strong>in</strong>er<br />
profitablen Investition gemacht, unter Bedachtnahme auf e<strong>in</strong>ige wirtschaftliche<br />
Rahmenbed<strong>in</strong>gungen.<br />
Preise für Freiflächenanlagen – so wie jene, mit denen sich das Projekt „PVs <strong>in</strong><br />
BLOOM“ beschäftigt – s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> den Jahren 2007- 2009 um etwa 33 % dramatisch<br />
gesenkt worden. Etwa 3-6 Euro/Wp könnte unter Umständen als realistische<br />
Spannweite für die Kosten von netzgekoppelten PV Anlagen <strong>in</strong> den am Projekt<br />
teilnehmenden Ländern angenommen werden.<br />
In Europa s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> den letzten Jahren verschiedene F<strong>in</strong>anzierungsformen für<br />
netzgekoppelte PV Anlagen festgelegt und umgesetzt worden, wobei <strong>in</strong> Europa die<br />
E<strong>in</strong>speisetarife, Kapitalsubventionen und z<strong>in</strong>sgünstige Kredite zu den populärsten<br />
Maßnahmen zählen.<br />
Der <strong>in</strong>terne Z<strong>in</strong>sfuß (IRR) stellt für PV Investoren e<strong>in</strong>ige konkrete, nützliche<br />
Informationen bereit.<br />
Dieses Kapitel präsentiert e<strong>in</strong>ige leicht handhabbare Tabellen zur E<strong>in</strong>schätzung des<br />
IRR, sodass ke<strong>in</strong>e mühsamen Berechnungen angestellt werden müssen.<br />
Diese Analyse zeigt e<strong>in</strong>ige Werte des IRR auf, die Licht <strong>in</strong>s Dunkel der<br />
Entscheidung e<strong>in</strong>es künftigen Eigentümers e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage<br />
br<strong>in</strong>gen kann. Aufgrund unterschiedlicher Szenarien zeigt untenstehende Tabelle<br />
e<strong>in</strong>ige Zahlenwerte.<br />
[E PV ] kWp<br />
[PV IN ] kWp<br />
p u<br />
(kWh kWp -1 Jahr -1 ) (€ kWp -1 ) (€ kWh -1 )<br />
1000<br />
pu<br />
(%)<br />
[PV IS ] kWp<br />
(€ kWp -1 )<br />
Z<strong>in</strong>sgünstige<br />
Darlehen<br />
N l (Jahre)<br />
i l (%)<br />
IRR<br />
(%)<br />
1 1000 N l =20 i l =5 3-5<br />
4000<br />
0.2<br />
1000<br />
Nicht verfügbar 5-7<br />
N l =10 i l =5 7-9<br />
1200<br />
Nicht verfügbar N l =10 i l =5 3-5<br />
0.3 2 Nicht verfügbar Nicht verfügbar 5-7<br />
1400<br />
1400<br />
5000 0.2 1500 N l =20 i l =5 5-7<br />
0.2 Nicht verfügbar Nicht verfügbar 5-7<br />
6000 0.3 1000 N l =10 i l =5 9-11<br />
<br />
Die Analyse zeigt h<strong>in</strong>sichtlich Besteuerung, dass der IRR e<strong>in</strong>en beständigen und<br />
be<strong>in</strong>ahe l<strong>in</strong>earen Abwärtstrend erfährt, während der Steuerkoeffizient von 0 % auf<br />
bis zu 40 % ansteigt.<br />
63
ANHANG VON ABSCHNITT 5. TABELLEN ZUR EINSCHÄTZUNG DES IRR<br />
Table 1. Kosten für die gesamte Nutzungsdauer des Systems pro kWp aus der Sicht des Betreibers [LCC USP ] kWp. als<br />
e<strong>in</strong>e Funktion der Erstkosten<strong>in</strong>vestition für die netzgekoppelte PV Anlage pro kWp ([PV IN ] kWp ), der nom<strong>in</strong>ale<br />
Abz<strong>in</strong>ssatz d und die Anfangs<strong>in</strong>vestitionssubvention pro kWp ([PV IS ] kWp ). Ke<strong>in</strong>e Kredite verfügbar.<br />
[PV IS ] kWp (€/kWp)<br />
[PV IN ] kWp (€/kWp)<br />
d 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />
0 0,01 3661 4881 6101 7321 8542 9762<br />
0,03 3522 4697 5871 7045 8219 9393<br />
0,05 3423 4564 5705 6846 7987 9128<br />
0,07 3350 4466 5583 6699 7816 8932<br />
0,09 3295 4393 5491 6589 7688 8786<br />
0,11 3253 4337 5421 6505 7590 8674<br />
0,13 3220 4293 5366 6440 7513 8586<br />
0,15 3194 4259 5323 6388 7452 8517<br />
0,17 3173 4231 5288 6346 7404 8461<br />
0,19 3156 4208 5260 6312 7364 8416<br />
0,21 3142 4189 5236 6283 7330 8378<br />
0,23 3130 4173 5216 6259 7303 8346<br />
0,25 3120 4159 5199 6239 7279 8319<br />
0,27 3111 4148 5185 6222 7259 8296<br />
1000 0,01 1440 2661 3881 5101 6321 7542<br />
0,03 2522 3697 4871 6045 7219 8393<br />
0,05 2423 3564 4705 5846 6987 8128<br />
0,07 2350 3466 4583 5699 6816 7932<br />
0,09 2295 3393 4491 5589 6688 7786<br />
0,11 2253 3337 4421 5505 6590 8517<br />
0,13 2220 3293 4366 5440 6513 7586<br />
0,15 2194 3259 4323 5388 6452 7517<br />
0,17 2173 3231 4288 5346 6404 7461<br />
0,19 2156 3208 4260 5312 6364 7416<br />
0,21 2142 3189 4236 5283 6330 7378<br />
0,23 2130 3173 4216 5259 6303 7346<br />
0,25 2120 3159 4199 5239 6279 7319<br />
0,27 2111 3148 4185 5222 6259 7296<br />
1500 0,01 2161 3381 4601 5821 7042 8262<br />
0,03 2022 3197 4371 5545 6719 7893<br />
0,05 1923 3064 4205 5346 6487 7628<br />
0,07 1850 2966 4083 5199 6316 7432<br />
0,09 1795 2893 3991 5089 6188 7286<br />
0,11 1753 2837 3921 5005 6090 7174<br />
0,13 1720 2793 3866 4940 6013 7086<br />
0,15 1694 2759 3823 4888 5952 7017<br />
0,17 1673 2731 3788 4846 5904 6961<br />
0,19 1656 2708 3760 4812 5864 6916<br />
0,21 1642 2689 3736 4783 5830 6878<br />
0,23 1630 2673 3716 4759 5803 6846<br />
0,25 1620 2659 3699 4739 5779 6819<br />
0,27 1611 2648 3685 4722 5759 6796<br />
2000 0,01 1661 2881 4101 5321 6542 7762<br />
0,03 1522 2697 3871 5045 6219 7393<br />
0,05 1423 2564 3705 4846 5987 7128<br />
0,07 1350 2466 3583 4699 5816 6932<br />
0,09 1295 2393 3491 4589 5688 6786<br />
0,11 1253 2337 3421 4505 5590 6674<br />
0,13 1220 2293 3366 4440 5513 6586<br />
0,15 1194 2259 3323 4388 5452 6517<br />
0,17 1173 2231 3288 4346 5404 6461<br />
0,19 1156 2208 3260 4312 5364 6416<br />
0,21 1142 2189 3236 4283 5330 6378<br />
0,23 1130 2173 3216 4259 5303 6346<br />
0,25 1120 2159 3199 4239 5279 6319<br />
0,27 1111 2148 3185 4222 5259 10034<br />
2500 0,01 1161 2381 3601 4821 6042 7262<br />
0,03 1022 2197 3371 4545 5719 6893<br />
0,05 923 2064 3205 4346 5487 6628<br />
0,07 850 1966 3083 4199 5316 6432<br />
0,09 795 1893 2991 4089 5188 6286<br />
0,11 753 1837 2921 4005 5090 6174<br />
0,13 720 1793 2866 3940 5013 6086<br />
0,15 694 1759 2823 3888 4952 6017<br />
)<br />
(Bitte umblättern)<br />
(cont<strong>in</strong>uación Tabla 1)<br />
64
[PV IS ] kWp (€/kWp)<br />
[PV IN ] kWp (€/kWp)<br />
d 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />
2500 0,17 673 1731 2788 3846 4904 5961<br />
0,19 656 1708 2760 3812 4864 5916<br />
0,21 642 1689 2736 3783 4830 5878<br />
0,23 630 1673 2716 3759 4803 5846<br />
0,25 620 1659 2699 3739 4779 5819<br />
0,27 611 1648 2685 3722 4759 5796<br />
3000 0,01 661 1881 3101 4321 5542 6762<br />
0,03 522 1697 2871 4045 5219 6393<br />
0,05 423 1564 2705 3846 4987 6128<br />
0,07 350 1466 2583 3699 4816 5932<br />
0,09 295 1393 2491 3589 4688 5786<br />
0,11 253 1337 2421 3505 4590 5674<br />
0,13 220 1293 2366 3440 4513 5586<br />
0,15 194 1259 2323 3388 4452 5517<br />
0,17 173 1231 2288 3346 4404 5461<br />
0,19 156 1208 2260 3312 4364 5416<br />
0,21 142 1189 2236 3283 4330 5378<br />
0,23 130 1173 2216 3259 4303 5346<br />
0,25 120 1159 2199 3239 4279 5319<br />
0,27 111 1148 2185 3222 4259 5296<br />
3500 0,01 1381 2601 3821 5042 6262<br />
0,03 1197 2371 3545 4719 5893<br />
0,05 1064 2205 3346 4487 5628<br />
0,07 966 2083 3199 4316 5432<br />
0,09 893 1991 3089 4188 5286<br />
0,11 837 1921 3005 4090 5174<br />
0,13 793 1866 2940 4013 5086<br />
0,15 759 1823 2888 3952 5017<br />
0,17 731 1788 2846 3904 4961<br />
0,19 708 1760 2812 3864 4916<br />
0,21 689 1736 2783 3830 4878<br />
0,23 673 1716 2759 3803 4846<br />
0,25 659 1699 2739 3779 4819<br />
0,27 648 1685 2722 3759 4796<br />
4000 0,01 881 2101 3321 4542 5762<br />
0,03 697 1871 3045 4219 5393<br />
0,05 564 1705 2846 3987 5128<br />
0,07 466 1583 2699 3816 4932<br />
0,09 393 1491 2589 3688 4786<br />
0,11 337 1421 2505 3590 4674<br />
0,13 293 1366 2440 3513 4586<br />
0,15 259 1323 2388 3452 4517<br />
0,17 231 1288 2346 3404 4461<br />
0,19 208 1260 2312 3364 4416<br />
0,21 189 1236 2283 3330 4378<br />
0,23 173 1216 2259 3303 4346<br />
0,25 159 1199 2239 3279 4319<br />
0,27 148 1185 2222 3259 4296<br />
4500 0,01 1601 2821 4042 5262<br />
0,03 1371 2545 3719 4893<br />
0,05 1205 2346 3487 4628<br />
0,07 1083 2199 3316 4432<br />
0,09 991 2089 3188 4286<br />
0,11 921 2005 3090 4174<br />
0,13 866 1940 3013 4086<br />
0,15 823 1888 2952 4017<br />
0,17 788 1846 2904 3961<br />
0,19 760 1812 2864 3916<br />
0,21 736 1783 2830 3878<br />
0,23 716 1759 2803 3846<br />
0,25 699 1739 2779 3819<br />
0,27 685 1722 2759 3796<br />
65
Tabelle 2. Kosten für die gesamte Nutzungsdauer des Systems pro kWp aus der Sicht des Betreibers [LCC USP ] kWp als<br />
e<strong>in</strong>e Funktion der Erstkosten<strong>in</strong>vestition für die netzgekoppelte PV Anlage pro kWp ([PV IN ] kWp ), der nom<strong>in</strong>ale<br />
Abz<strong>in</strong>ssatz d und die Anfangs<strong>in</strong>vestitionssubvention pro kWp ([PV IS ] kWp ), Kreditlaufzeit N l = 10 years, i l = 5%.<br />
[PV IS ] kWp (€/kWp)<br />
[PV IN ] kWp (€/kWp)<br />
d 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />
0 0,01 4340 5787 7234 8681 10128 11574<br />
0,03 3836 5115 6394 7673 8952 10231<br />
0,05 3423 4564 5705 6846 7987 9128<br />
0,07 3078 4104 5131 6157 7183 8209<br />
0,09 2788 3717 4647 5576 6505 7435<br />
0,11 2541 3388 4234 5081 5928 6775<br />
0,13 2328 3104 3880 4656 5432 6208<br />
0,15 2144 2858 3573 4288 5002 5717<br />
0,17 1983 2644 3305 3966 4627 5288<br />
0,19 1842 2455 3069 3683 4297 4911<br />
0,21 1717 2289 2861 3433 4006 4578<br />
0,23 1606 2141 2676 3212 3747 4282<br />
0,25 1507 2009 2511 3013 3516 4018<br />
0,27 1418 1891 2363 2836 3309 3781<br />
1000 0,01 3114 4561 6007 7454 8901 10348<br />
0,03 2732 4011 5289 6568 7847 9126<br />
0,05 2423 3564 4705 5846 6987 8128<br />
0,07 2169 3195 4221 5247 6273 7299<br />
0,09 1957 2886 3816 4745 5674 6604<br />
0,11 1778 2625 3472 4319 5166 5717<br />
0,13 1625 2401 3177 3953 4729 5505<br />
0,15 1494 2208 2923 3638 4352 5067<br />
0,17 1380 2041 2702 3363 4023 4684<br />
0,19 1280 1894 2507 3121 3735 4349<br />
0,21 1192 1764 2336 2908 3481 4053<br />
0,23 1114 1649 2184 2720 3255 3790<br />
0,25 1044 1547 2049 2551 3053 3556<br />
0,27 982 1455 1928 2400 2873 3345<br />
1500 0,01 2501 3947 5394 6841 8288 9735<br />
0,03 2179 3458 4737 6016 7295 8574<br />
0,05 1923 3064 4205 5346 6487 7628<br />
0,07 1714 2740 3766 4792 5818 6845<br />
0,09 1541 2471 3400 4329 5259 6188<br />
0,11 1397 2244 3090 3937 4784 5631<br />
0,13 1274 2050 2826 3602 4378 5154<br />
0,15 1169 1883 2598 3313 4027 4742<br />
0,17 1078 1739 2400 3061 3722 4383<br />
0,19 999 1613 2226 2840 3454 4068<br />
0,21 929 1501 2074 2646 3218 3790<br />
0,23 868 1403 1938 2473 3009 3544<br />
0,25 813 1315 1818 2320 2822 3324<br />
0,27 764 1237 1710 2182 2655 3128<br />
2000 0,01 1887 3334 4781 6228 7675 9121<br />
0,03 1627 2906 4185 5464 6742 8021<br />
0,05 1423 2564 3705 4846 5987 7128<br />
0,07 1259 2285 3311 4338 5364 6390<br />
0,09 1126 2055 2984 3914 4843 5773<br />
0,11 1015 1862 2709 3556 4403 5250<br />
0,13 923 1699 2475 3251 4027 4803<br />
0,15 844 1558 2273 2988 3702 4417<br />
0,17 776 1437 2098 2759 3420 4081<br />
0,19 718 1332 1945 2559 3173 3787<br />
0,21 667 1239 1811 2383 2956 3528<br />
0,23 622 1157 1692 2227 2763 3298<br />
0,25 582 1084 1586 2089 2591 3093<br />
0,27 547 1019 1492 1964 2437 6884<br />
2500 0,01 1274 2721 4168 5614 7061 8508<br />
0,03 1075 2354 3632 4911 6190 7469<br />
0,05 923 2064 3205 4346 5487 6628<br />
0,07 804 1831 2857 3883 4909 5935<br />
0,09 710 1640 2569 3498 4428 5357<br />
0,11 634 1481 2328 3175 4022 4868<br />
0,13 571 1347 2123 2899 3675 4451<br />
0,15 519 1233 1948 2663 3377 4092<br />
(Bitte umblättern)<br />
66
[PV IS ] kWp (€/kWp)<br />
[PV IN ] kWp (€/kWp)<br />
d 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />
2500 0,17 475 1136 1797 2458 3119 3780<br />
0,19 437 1051 1665 2278 2892 3506<br />
0,21 404 976 1549 2121 2693 3265<br />
0,23 376 911 1446 1981 2517 3052<br />
0,25 351 853 1355 1857 2360 2862<br />
0,27 329 801 1274 1747 2219 2692<br />
3000 0,01 661 2108 3554 5001 6448 7895<br />
0,03 522 1801 3080 4359 5638 6917<br />
0,05 423 1564 2705 3846 4987 6128<br />
0,07 350 1376 2402 3428 4454 5480<br />
0,09 295 1224 2153 3083 4012 4941<br />
0,11 253 1100 1946 2793 3640 4487<br />
0,13 220 996 1772 2548 3324 4100<br />
0,15 194 909 1623 2338 3052 3767<br />
0,17 173 834 1495 2156 2817 3478<br />
0,19 156 770 1384 1997 2611 3225<br />
0,21 142 714 1286 1858 2431 3003<br />
0,23 130 665 1200 1735 2271 2806<br />
0,25 120 622 1124 1626 2129 2631<br />
0,27 111 583 1056 1529 2001 2474<br />
3500 0,01 1494 2941 4388 5835 7281<br />
0,03 1249 2528 3807 5085 6364<br />
0,05 1064 2205 3346 4487 5628<br />
0,07 921 1947 2973 3999 5025<br />
0,09 808 1738 2667 3596 4526<br />
0,11 718 1565 2412 3259 4106<br />
0,13 645 1421 2197 2973 3749<br />
0,15 584 1298 2013 2727 3442<br />
0,17 532 1193 1854 2515 3176<br />
0,19 489 1103 1716 2330 2944<br />
0,21 451 1024 1596 2168 2740<br />
0,23 419 954 1489 2025 2560<br />
0,25 391 893 1395 1897 2400<br />
0,27 366 838 1311 1784 2256<br />
4000 0,01 881 2328 3775 5221 6668<br />
0,03 697 1975 3254 4533 5812<br />
0,05 564 1705 2846 3987 5128<br />
0,07 466 1492 2518 3545 4571<br />
0,09 393 1322 2252 3181 4110<br />
0,11 337 1184 2031 2878 3724<br />
0,13 293 1069 1845 2621 3397<br />
0,15 259 973 1688 2402 3117<br />
0,17 231 892 1553 2214 2875<br />
0,19 208 822 1436 2049 2663<br />
0,21 189 761 1333 1906 2478<br />
0,23 173 708 1243 1779 2314<br />
0,25 159 662 1164 1666 2168<br />
0,27 148 620 1093 1566 2038<br />
4500 0,01 1714 3161 4608 6055<br />
0,03 1423 2702 3981 5260<br />
0,05 1205 2346 3487 4628<br />
0,07 1037 2064 3090 4116<br />
0,09 907 1836 2765 3695<br />
0,11 802 1649 2496 3343<br />
0,13 718 1494 2270 3046<br />
0,15 648 1363 2077 2792<br />
0,17 590 1251 1912 2573<br />
0,19 541 1155 1768 2382<br />
0,21 499 1071 1643 2215<br />
0,23 462 997 1533 2068<br />
0,25 430 933 1435 1937<br />
0,27 403 875 1348 1821<br />
67
Tabelle 3. Kosten für die gesamte Nutzungsdauer des Systems pro kWp aus der Sicht des Betreibers [LCC USP ] kWp, als<br />
e<strong>in</strong>e Funktion der Erstkosten<strong>in</strong>vestition für die netzgekoppelte PV Anlage pro kWp ([PV IN ] kWp ), der nom<strong>in</strong>ale<br />
Abz<strong>in</strong>ssatz d und die Anfangs<strong>in</strong>vestitionssubvention pro kWp ([PV IS ] kWp ), Kreditlaufzeit N l = 20 Jahre, i l = 5%.<br />
[PV IS ] kWp (€/kWp)<br />
[PV IN ] kWp (€/kWp)<br />
d 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />
0 0,01 5005 6673 8341 10010 11678 13346<br />
0,03 4104 5472 6840 8208 9576 10944<br />
0,05 3423 4564 5705 6846 7987 9128<br />
0,07 2900 3867 4833 5800 6766 7733<br />
0,09 2492 3323 4154 4984 5815 6646<br />
0,11 2170 2893 3616 4339 5063 5786<br />
0,13 1911 2548 3185 3822 4459 5096<br />
0,15 1701 2268 2835 3401 3968 4535<br />
0,17 1528 2037 2546 3055 3565 4074<br />
0,19 1384 1845 2306 2768 3229 3690<br />
0,21 1263 1684 2104 2525 2946 3367<br />
0,23 1160 1546 1933 2319 2706 3092<br />
0,25 1071 1428 1786 2143 2500 2857<br />
0,27 995 1327 1658 1990 2322 2653<br />
1000 0,01 3557 5225 6893 8561 10230 11898<br />
0,03 2910 4278 5646 7014 8382 9750<br />
0,05 2423 3564 4705 5846 6987 8128<br />
0,07 2050 3016 3983 4950 5916 6883<br />
0,09 1760 2590 3421 4252 5083 5913<br />
0,11 1531 2254 2977 3700 4424 4535<br />
0,13 1347 1984 2621 3258 3895 4532<br />
0,15 1198 1765 2332 2899 3466 4033<br />
0,17 1076 1585 2095 2604 3113 3622<br />
0,19 974 1436 1897 2358 2819 3281<br />
0,21 889 1310 1731 2152 2572 2993<br />
0,23 816 1203 1589 1976 2363 2749<br />
0,25 754 1111 1468 1825 2183 2540<br />
0,27 700 1032 1364 1695 2027 2358<br />
1500 0,01 2833 4501 6169 7837 9506 11174<br />
0,03 2313 3681 5049 6417 7785 9153<br />
0,05 1923 3064 4205 5346 6487 7628<br />
0,07 1625 2591 3558 4525 5491 6458<br />
0,09 1393 2224 3055 3886 4716 5547<br />
0,11 1211 1934 2658 3381 4104 4827<br />
0,13 1065 1702 2339 2976 3613 4250<br />
0,15 947 1514 2081 2648 3215 3782<br />
0,17 850 1360 1869 2378 2887 3397<br />
0,19 770 1231 1692 2154 2615 3076<br />
0,21 702 1123 1544 1965 2386 2807<br />
0,23 645 1031 1418 1804 2191 2577<br />
0,25 595 953 1310 1667 2024 2381<br />
0,27 553 885 1216 1548 1879 2211<br />
2000 0,01 2109 3777 5445 7113 8782 10450<br />
0,03 1716 3084 4452 5820 7188 8556<br />
0,05 1423 2564 3705 4846 5987 7128<br />
0,07 1200 2166 3133 4100 5066 6033<br />
0,09 1027 1858 2689 3519 4350 5181<br />
0,11 892 1615 2338 3061 3785 4508<br />
0,13 784 1421 2058 2695 3332 3969<br />
0,15 696 1263 1830 2397 2964 3531<br />
0,17 625 1134 1643 2152 2662 3171<br />
0,19 565 1026 1488 1949 2410 2871<br />
0,21 515 936 1357 1778 2199 2620<br />
0,23 473 860 1246 1633 2019 2406<br />
0,25 437 794 1151 1508 1865 2222<br />
0,27 406 737 1069 1400 1732 5555<br />
2500 0,01 1385 3053 4721 6389 8058 9726<br />
0,03 1119 2487 3855 5223 6591 7959<br />
0,05 923 2064 3205 4346 5487 6628<br />
0,07 775 1741 2708 3675 4641 5608<br />
0,09 661 1492 2322 3153 3984 4815<br />
0,11 572 1295 2019 2742 3465 4188<br />
0,13 502 1139 1776 2413 3050 3687<br />
0,15 445 1012 1579 2146 2713 3280<br />
(Bitte umblättern)<br />
68
[PV IS ] kWp (€/kWp)<br />
[PV IN ] kWp (€/kWp)<br />
d 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />
2500 0,17 399 908 1417 1927 2436 2945<br />
0,19 361 822 1283 1744 2206 2667<br />
0,21 328 749 1170 1591 2012 2433<br />
0,23 301 688 1074 1461 1848 2234<br />
0,25 278 635 992 1350 1707 2064<br />
0,27 258 590 921 1253 1585 1916<br />
3000 0,01 661 2329 3997 5665 7334 9002<br />
0,03 522 1890 3258 4626 5994 7362<br />
0,05 423 1564 2705 3846 4987 6128<br />
0,07 350 1316 2283 3249 4216 5183<br />
0,09 295 1125 1956 2787 3618 4448<br />
0,11 253 976 1699 2422 3146 3869<br />
0,13 220 857 1494 2131 2768 3405<br />
0,15 194 761 1328 1895 2462 3028<br />
0,17 173 682 1191 1701 2210 2719<br />
0,19 156 617 1078 1540 2001 2462<br />
0,21 142 563 983 1404 1825 2246<br />
0,23 130 516 903 1289 1676 2062<br />
0,25 120 477 834 1191 1548 1905<br />
0,27 111 442 774 1106 1437 1769<br />
3500 0,01 1605 3273 4941 6610 8278<br />
0,03 1293 2661 4029 5397 6765<br />
0,05 1064 2205 3346 4487 5628<br />
0,07 891 1858 2824 3791 4758<br />
0,09 759 1590 2421 3251 4082<br />
0,11 656 1380 2103 2826 3549<br />
0,13 575 1212 1849 2486 3123<br />
0,15 510 1077 1644 2210 2777<br />
0,17 456 966 1475 1984 2493<br />
0,19 412 874 1335 1796 2257<br />
0,21 376 797 1217 1638 2059<br />
0,23 345 731 1118 1504 1891<br />
0,25 318 675 1032 1389 1747<br />
0,27 295 627 958 1290 1622<br />
4000 0,01 881 2549 4217 5886 7554<br />
0,03 697 2064 3432 4800 6168<br />
0,05 564 1705 2846 3987 5128<br />
0,07 466 1433 2399 3366 4333<br />
0,09 393 1224 2054 2885 3716<br />
0,11 337 1060 1783 2507 3230<br />
0,13 293 930 1567 2204 2841<br />
0,15 259 825 1392 1959 2526<br />
0,17 231 740 1249 1758 2268<br />
0,19 208 669 1130 1592 2053<br />
0,21 189 610 1031 1451 1872<br />
0,23 173 559 946 1333 1719<br />
0,25 159 517 874 1231 1588<br />
0,27 148 479 811 1143 1474<br />
4500 0,01 1825 3493 5162 6830<br />
0,03 1468 2835 4203 5571<br />
0,05 1205 2346 3487 4628<br />
0,07 1008 1974 2941 3908<br />
0,09 857 1688 2519 3350<br />
0,11 741 1464 2187 2910<br />
0,13 648 1285 1922 2559<br />
0,15 574 1141 1708 2275<br />
0,17 514 1023 1533 2042<br />
0,19 464 926 1387 1848<br />
0,21 423 844 1265 1686<br />
0,23 388 774 1161 1548<br />
0,25 358 715 1072 1429<br />
0,27 332 664 995 1327<br />
69
Tabelle 4. Derzeitiger Wert des Geldzuflusses pro kWp e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage ([PW[CIF(N)]] kWp ) als e<strong>in</strong>e Funktion des jährlichen Ertrages pro kWp des Systems ([E PV ] kWp )· der<br />
Abz<strong>in</strong>ssatz d und der e<strong>in</strong>heitliche Preis pro kWh (p u ) vom/an den Betreiber zu bezahlen/zu zahlen pu = 0·01).<br />
[E PV ] kWp (kWh/(kWp , year)) 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400<br />
p u (€/kWh) d<br />
0,1 0,01 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000<br />
0,03 1174 1566 1957 2348 2740 3131 3522 3914 4305 4697<br />
0,05 941 1255 1569 1883 2196 2510 2824 3138 3451 3765<br />
0,07 771 1028 1286 1543 1800 2057 2314 2571 2828 3085<br />
0,09 645 860 1075 1290 1505 1720 1935 2149 2364 2579<br />
0,11 549 732 915 1098 1281 1463 1646 1829 2012 2195<br />
0,13 474 633 791 949 1107 1265 1423 1582 1740 1898<br />
0,15 416 555 693 832 971 1109 1248 1387 1525 1664<br />
0,17 369 492 615 738 861 984 1107 1231 1354 1477<br />
0,19 331 441 552 662 773 883 993 1104 1214 1324<br />
0,21 300 400 499 599 699 799 899 999 1099 1199<br />
0,23 273 365 456 547 638 729 820 912 1003 1094<br />
0,25 251 335 419 503 586 670 754 838 921 1005<br />
0,27 232 310 387 465 542 620 697 774 852 929<br />
0,2 0,01 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000<br />
0,03 2348 3131 3914 4697 5479 6262 7045 7828 8610 9393<br />
0,05 1883 2510 3138 3765 4393 5020 5648 6275 6903 7530<br />
0,07 1543 2057 2571 3085 3600 4114 4628 5142 5657 6171<br />
0,09 1290 1720 2149 2579 3009 3439 3869 4299 4729 5159<br />
0,11 1098 1463 1829 2195 2561 2927 3293 3659 4024 4390<br />
0,13 949 1265 1582 1898 2214 2531 2847 3163 3480 3796<br />
0,15 832 1109 1387 1664 1941 2219 2496 2773 3051 3328<br />
0,17 738 984 1231 1477 1723 1969 2215 2461 2707 2953<br />
0,19 662 883 1104 1324 1545 1766 1987 2207 2428 2649<br />
0,21 599 799 999 1199 1399 1598 1798 1998 2198 2398<br />
0,23 547 729 912 1094 1276 1458 1641 1823 2005 2188<br />
0,25 503 670 838 1005 1173 1340 1508 1675 1843 2010<br />
0,27 465 620 774 929 1084 1239 1394 1549 1704 1859<br />
0,3 0,01 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500 15000 16500 18000<br />
0,03 3522 4697 5871 7045 8219 9393 10567 11741 12915 14090<br />
0,05 2824 3765 4706 5648 6589 7530 8471 9413 10354 11295<br />
0,07 2314 3085 3857 4628 5399 6171 6942 7714 8485 9256<br />
0,09 1935 2579 3224 3869 4514 5159 5804 6448 7093 7738<br />
0,11 1646 2195 2744 3293 3842 4390 4939 5488 6037 6586<br />
0,13 1423 1898 2372 2847 3321 3796 4270 4745 5219 5694<br />
0,15 1248 1664 2080 2496 2912 3328 3744 4160 4576 4992<br />
0,17 1107 1477 1846 2215 2584 2953 3322 3692 4061 4430<br />
0,19 993 1324 1655 1987 2318 2649 2980 3311 3642 3973<br />
0,21 899 1199 1498 1798 2098 2398 2697 2997 3297 3596<br />
0,23 820 1094 1367 1641 1914 2188 2461 2735 3008 3281<br />
0,25 754 1005 1256 1508 1759 2010 2261 2513 2764 3015<br />
0,27 697 929 1162 1394 1626 1859 2091 2323 2555 2788<br />
70
(Bitte umblättern)<br />
[E PV ] kWp (kWh/(kWp , Jahr)) 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400<br />
p u (€/kWh) d<br />
(cont<strong>in</strong>uación 0,4 Tabla 0,013)<br />
6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000<br />
0,03 4697 6262 7828 9393 10959 12524 14090 15655 17221 18786<br />
0,05 3765 5020 6275 7530 8785 10040 11295 12550 13805 15060<br />
0,07 3085 4114 5142 6171 7199 8228 9256 10285 11313 12342<br />
0,09 2579 3439 4299 5159 6019 6878 7738 8598 9458 10318<br />
0,11 2195 2927 3659 4390 5122 5854 6586 7317 8049 8781<br />
0,13 1898 2531 3163 3796 4429 5061 5694 6327 6959 7592<br />
0,15 1664 2219 2773 3328 3883 4437 4992 5547 6101 6656<br />
0,17 1477 1969 2461 2953 3446 3938 4430 4922 5414 5907<br />
0,19 1324 1766 2207 2649 3090 3532 3973 4415 4856 5297<br />
0,21 1199 1598 1998 2398 2797 3197 3596 3996 4395 4795<br />
0,23 1094 1458 1823 2188 2552 2917 3281 3646 4011 4375<br />
0,25 1005 1340 1675 2010 2345 2680 3015 3350 3685 4020<br />
0,27 929 1239 1549 1859 2168 2478 2788 3098 3407 3717<br />
0,5 0,01 7500 10000 12500 15000 17500 20000 22500 25000 27500 30000<br />
0,03 5871 7828 9784 11741 13698 15655 17612 19569 21526 23483<br />
0,05 4706 6275 7844 9413 10981 12550 14119 15688 17256 18825<br />
0,07 3857 5142 6428 7714 8999 10285 11570 12856 14141 15427<br />
0,09 3224 4299 5374 6448 7523 8598 9673 10747 11822 12897<br />
0,11 2744 3659 4573 5488 6403 7317 8232 9147 10061 10976<br />
0,13 2372 3163 3954 4745 5536 6327 7117 7908 8699 9490<br />
0,15 2080 2773 3467 4160 4853 5547 6240 6933 7627 8320<br />
0,17 1846 2461 3076 3692 4307 4922 5537 6153 6768 7383<br />
0,19 1655 2207 2759 3311 3863 4415 4966 5518 6070 6622<br />
0,21 1498 1998 2497 2997 3496 3996 4495 4995 5494 5994<br />
0,23 1367 1823 2279 2735 3190 3646 4102 4558 5013 5469<br />
0,25 1256 1675 2094 2513 2932 3350 3769 4188 4607 5026<br />
0,27 1162 1549 1936 2323 2710 3098 3485 3872 4259 4646<br />
0,6 0,01 9000 12000 15000 18000 21000 24000 27000 30000 33000 36000<br />
0,03 7045 9393 11741 14090 16438 18786 21134 23483 25831 28179<br />
0,05 5648 7530 9413 11295 13178 15060 16943 18825 20708 22590<br />
0,07 4628 6171 7714 9256 10799 12342 13884 15427 16970 18512<br />
0,09 3869 5159 6448 7738 9028 10318 11607 12897 14187 15476<br />
0,11 3293 4390 5488 6586 7683 8781 9878 10976 12073 13171<br />
0,13 2847 3796 4745 5694 6643 7592 8541 9490 10439 11388<br />
0,15 2496 3328 4160 4992 5824 6656 7488 8320 9152 9984<br />
0,17 2215 2953 3692 4430 5168 5907 6645 7383 8122 8860<br />
0,19 1987 2649 3311 3973 4635 5297 5960 6622 7284 7946<br />
0,21 1798 2398 2997 3596 4196 4795 5394 5994 6593 7193<br />
0,23 1641 2188 2735 3281 3828 4375 4922 5469 6016 6563<br />
0,25 1508 2010 2513 3015 3518 4020 4523 5026 5528 6031<br />
0,27 1394 1859 2323 2788 3252 3717 4182 4646 5111 5576<br />
71
Tabelle 5. Derzeitiger Wert des Geldzuflusses pro kWp e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage ([PW[CIF(N)]] kWp ) als e<strong>in</strong>e Funktion des jährlichen Ertrages pro kWp des Systems ([E PV ] kWp )· der<br />
Abz<strong>in</strong>ssatz d und der e<strong>in</strong>heitliche Preis pro kWh (p u ) vom/an den Betreiber zu bezahlen/zu zahlen s<strong>in</strong>d (jährliche Erhöhung des Energiepreises pu = 0,02).<br />
[E PV ] kWp (kWh/(kWp , year)) 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400<br />
p u (€/kWh) d<br />
0,1 0,01 1709 2279 2849 3419 3988 4558 5128 5698 6267 6837<br />
0,03 1325 1766 2208 2649 3091 3532 3974 4415 4857 5298<br />
0,05 1052 1402 1753 2103 2454 2804 3155 3506 3856 4207<br />
0,07 854 1139 1423 1708 1993 2277 2562 2847 3131 3416<br />
0,09 708 944 1180 1416 1652 1888 2124 2360 2596 2832<br />
0,11 598 797 996 1196 1395 1594 1794 1993 2192 2392<br />
0,13 513 684 856 1027 1198 1369 1540 1711 1882 2053<br />
0,15 447 596 746 895 1044 1193 1342 1491 1640 1789<br />
0,17 395 526 658 790 921 1053 1184 1316 1448 1579<br />
0,19 352 470 587 705 822 940 1057 1175 1292 1409<br />
0,21 318 423 529 635 741 847 953 1059 1165 1270<br />
0,23 289 385 481 577 674 770 866 962 1059 1155<br />
0,25 264 353 441 529 617 705 793 881 970 1058<br />
0,27 244 325 406 488 569 650 731 813 894 975<br />
0,2 0,01 3419 4558 5698 6837 7977 9116 10256 11395 12535 13674<br />
0,03 2649 3532 4415 5298 6181 7065 7948 8831 9714 10597<br />
0,05 2103 2804 3506 4207 4908 5609 6310 7011 7712 8413<br />
0,07 1708 2277 2847 3416 3985 4555 5124 5693 6263 6832<br />
0,09 1416 1888 2360 2832 3304 3776 4248 4720 5192 5664<br />
0,11 1196 1594 1993 2392 2790 3189 3587 3986 4384 4783<br />
0,13 1027 1369 1711 2053 2396 2738 3080 3422 3765 4107<br />
0,15 895 1193 1491 1789 2087 2386 2684 2982 3280 3578<br />
0,17 790 1053 1316 1579 1842 2106 2369 2632 2895 3158<br />
0,19 705 940 1175 1409 1644 1879 2114 2349 2584 2819<br />
0,21 635 847 1059 1270 1482 1694 1906 2117 2329 2541<br />
0,23 577 770 962 1155 1347 1540 1732 1925 2117 2310<br />
0,25 529 705 881 1058 1234 1410 1587 1763 1939 2116<br />
0,27 488 650 813 975 1138 1300 1463 1625 1788 1950<br />
0,3 0,01 5128 6837 8546 10256 11965 13674 15383 17093 18802 20511<br />
0,03 3974 5298 6623 7948 9272 10597 11921 13246 14571 15895<br />
0,05 3155 4207 5258 6310 7362 8413 9465 10517 11568 12620<br />
0,07 2562 3416 4270 5124 5978 6832 7686 8540 9394 10248<br />
0,09 2124 2832 3540 4248 4956 5664 6372 7079 7787 8495<br />
0,11 1794 2392 2989 3587 4185 4783 5381 5979 6577 7175<br />
0,13 1540 2053 2567 3080 3594 4107 4620 5134 5647 6160<br />
0,15 1342 1789 2237 2684 3131 3578 4026 4473 4920 5368<br />
0,17 1184 1579 1974 2369 2764 3158 3553 3948 4343 4737<br />
0,19 1057 1409 1762 2114 2467 2819 3171 3524 3876 4228<br />
0,21 953 1270 1588 1906 2223 2541 2858 3176 3494 3811<br />
0,23 866 1155 1444 1732 2021 2310 2599 2887 3176 3465<br />
0,25 793 1058 1322 1587 1851 2116 2380 2644 2909 3173<br />
0,27 731 975 1219 1463 1706 1950 2194 2438 2682 2925<br />
72
(Bitte umblättern)<br />
[E PV ] kWp (kWh/(kWp , Jahr)) 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400<br />
p u (€/kWh) d<br />
0,4 0,01 6837 9116 11395 13674 15953 18232 20511 22790 25069 27348<br />
0,03 5298 7065 8831 10597 12363 14129 15895 17661 19427 21194<br />
0,05 4207 5609 7011 8413 9816 11218 12620 14022 15424 16827<br />
0,07 3416 4555 5693 6832 7971 9109 10248 11387 12525 13664<br />
0,09 2832 3776 4720 5664 6607 7551 8495 9439 10383 11327<br />
0,11 2392 3189 3986 4783 5580 6377 7175 7972 8769 9566<br />
0,13 2053 2738 3422 4107 4791 5476 6160 6845 7529 8214<br />
0,15 1789 2386 2982 3578 4175 4771 5368 5964 6561 7157<br />
0,17 1579 2106 2632 3158 3685 4211 4737 5264 5790 6317<br />
0,19 1409 1879 2349 2819 3289 3759 4228 4698 5168 5638<br />
0,21 1270 1694 2117 2541 2964 3388 3811 4235 4658 5082<br />
0,23 1155 1540 1925 2310 2695 3080 3465 3850 4235 4620<br />
0,25 1058 1410 1763 2116 2468 2821 3173 3526 3878 4231<br />
0,27 975 1300 1625 1950 2275 2600 2925 3250 3575 3900<br />
0,5 0,01 8546 11395 14244 17093 19942 22790 25639 28488 31337 34185<br />
0,03 6623 8831 11038 13246 15454 17661 19869 22077 24284 26492<br />
0,05 5258 7011 8764 10517 12269 14022 15775 17528 19281 21033<br />
0,07 4270 5693 7117 8540 9963 11387 12810 14233 15657 17080<br />
0,09 3540 4720 5900 7079 8259 9439 10619 11799 12979 14159<br />
0,11 2989 3986 4982 5979 6975 7972 8968 9965 10961 11958<br />
0,13 2567 3422 4278 5134 5989 6845 7701 8556 9412 10267<br />
0,15 2237 2982 3728 4473 5219 5964 6710 7455 8201 8946<br />
0,17 1974 2632 3290 3948 4606 5264 5922 6580 7238 7896<br />
0,19 1762 2349 2936 3524 4111 4698 5286 5873 6460 7047<br />
0,21 1588 2117 2647 3176 3705 4235 4764 5293 5823 6352<br />
0,23 1444 1925 2406 2887 3368 3850 4331 4812 5293 5775<br />
0,25 1322 1763 2204 2644 3085 3526 3967 4407 4848 5289<br />
0,27 1219 1625 2031 2438 2844 3250 3657 4063 4469 4876<br />
0,6 0,01 10256 13674 17093 20511 23930 27348 30767 34185 37604 41023<br />
0,03 7948 10597 13246 15895 18544 21194 23843 26492 29141 31790<br />
0,05 6310 8413 10517 12620 14723 16827 18930 21033 23137 25240<br />
0,07 5124 6832 8540 10248 11956 13664 15372 17080 18788 20496<br />
0,09 4248 5664 7079 8495 9911 11327 12743 14159 15575 16991<br />
0,11 3587 4783 5979 7175 8370 9566 10762 11958 13153 14349<br />
0,13 3080 4107 5134 6160 7187 8214 9241 10267 11294 12321<br />
0,15 2684 3578 4473 5368 6262 7157 8052 8946 9841 10735<br />
0,17 2369 3158 3948 4737 5527 6317 7106 7896 8685 9475<br />
0,19 2114 2819 3524 4228 4933 5638 6343 7047 7752 8457<br />
0,21 1906 2541 3176 3811 4446 5082 5717 6352 6987 7622<br />
0,23 1732 2310 2887 3465 4042 4620 5197 5775 6352 6929<br />
0,25 1587 2116 2644 3173 3702 4231 4760 5289 5818 6347<br />
0,27 1463 1950 2438 2925 3413 3900 4388 4876 5363 5851<br />
73
ANHANG II ZU ABSCHNITT 5: TERMINOLOGIE<br />
[E PV ] kWp Normierter (pro kWp) jährlicher PV Stromertrag (kWh·kWp -1·yr -1 )<br />
[LCC USP ] kWp<br />
Normierter (pro kWp) Lebensdauerkosten der netzgekoppelten PV Anlagen aus Sicht des<br />
Betreibers (€·kWp -1 )<br />
[PV IS ] kWp Normierter (pro kWp) Anfangs-Buydown* oder Subvention (€·kWp -1 )<br />
[PV IN ] kWp Normierter (pro kWp) Anfangs<strong>in</strong>vestition auf netzgekoppelte PV Anlagen (€·kWp -1 )<br />
[PW[CIF(N)]] kWp Normierter (pro kWp) gegenwärtiger Wert der Geldzuflüsse aus e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV<br />
Anlage über die Nutzungssdauer (€·kWp -1 )<br />
d<br />
E PV<br />
i l<br />
g<br />
IRR<br />
Nom<strong>in</strong>aler Abz<strong>in</strong>ssatz<br />
Jährlicher PV Stromertrag (kWh).<br />
Jährliche Kreditz<strong>in</strong>sen<br />
Jährliche Inflationsrate<br />
Internal Rate of Return (Interner Z<strong>in</strong>sfuß)<br />
LCC USP Gesamtnutzungskosten von netzgekoppelte PV Anlagen aus der Sicht des Betreibers (€).<br />
N<br />
N l<br />
Nutzungsdauer (Jahre)<br />
Laufzeit des Kredits (Jahre)<br />
NPV Netto Kapitalwert (€)<br />
p u E<strong>in</strong>heitlicher PV-Strompreis vom/an den Betreiber zu zahlen/zu bezahlen s<strong>in</strong>d (€·kWh -1 )<br />
PV IS Anfangs-Buydown oder Subvention (€)<br />
PV IN Anfangs<strong>in</strong>vestition auf netzgekoppelte PV Anlage (€)<br />
PW[CIF(N)]<br />
pu <br />
Gegenwärtiger Wert des Geldzuflusses von e<strong>in</strong>er netzgekoppelten PV Anlage über die<br />
gesamte Nutzungsdauer (€)<br />
Jährliche Steigerungsraten des Energiepreises konsumiert/gekauft vom /ans Netz<br />
*E<strong>in</strong> Buydown ist e<strong>in</strong> spezielles Tilgungsverfahren<br />
ANHANG: ÜBERPRÜFUNG UND VERGLEICH DER WICHTIGSTEN TECHNISCHEN<br />
UND VERTRAGLICHEN PUNKTE BEI DER ÜBERPRÜFUNG EINES<br />
KOSTENVORANSCHLAGES VON EINEM EPC ANBIETER<br />
Dieser Anhang dient zur Verifizierung durch e<strong>in</strong>e Gegenprobe, ob der EPC Anbieter (Technik,<br />
Ausführung, Konstruktion) e<strong>in</strong> gutes Angebot unterbreitet hat. Dieser Punkt gehört zu den<br />
heißen Eisen der gesamten PV Technologien. Es soll sichergestellt werden, dass e<strong>in</strong>e möglichst<br />
ger<strong>in</strong>ge Fertigungszeit, e<strong>in</strong>e lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Schlüssel dazu s<strong>in</strong>d, um<br />
Missverständnisse und spätere Rechtsstreitereien zu vermeiden.<br />
E<strong>in</strong>ige Beispiele dieser Gegenproben f<strong>in</strong>den Sie untenstehend:<br />
<br />
Ist der EPC Partnerbetrieb als Anbieter erfahren und kompetent? Inkompetente EPC<br />
Partnerbetriebe von netzgekoppelten PV Anlagen kommen ziemlich häufig vor, leider!
Kann e<strong>in</strong>e M<strong>in</strong>destproduktion pro kWp garantiert werden? Ist diese Produktion e<strong>in</strong>deutig<br />
mit e<strong>in</strong>em leicht messbaren Parameter verbunden (z. B. Messung der E<strong>in</strong>strahlung von<br />
e<strong>in</strong>em externen und unabhängigen Fachmann)? Man soll Produktionsgewährleistungen <strong>in</strong><br />
Bezug auf Leistungskennzahlen vermeiden. Diese s<strong>in</strong>d schwierig und nicht leicht zu<br />
verstehen. Auch Messungen wie z. B. die Performance Ratio s<strong>in</strong>d kompliziert.<br />
S<strong>in</strong>d bei diesem Angebot Schutzvorrichtungen richtig dimensioniert und geplant?<br />
Sicherungen, Spannungsableiter, gute Erdung der Metallteile etc. werden manchmal<br />
e<strong>in</strong>fach weggelassen oder falsch bemessen.<br />
S<strong>in</strong>d Bedienungs- und Wartungsverträge (O & M – Operation and Ma<strong>in</strong>tenance werden<br />
im Regelfall von e<strong>in</strong>em EPC Partnerbetrieb angeboten) klar, e<strong>in</strong>deutig und exakt?<br />
Ist im Vertrag e<strong>in</strong>e zuverlässige Versicherung <strong>in</strong>kludiert (m<strong>in</strong>. 100 %<br />
Versicherungsdeckung gegen Diebstahl, Naturkatastrophen, Vandalismus etc.)?<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Ist der EPC Partnerbetrieb bereit, die netzgekoppelte PV Anlage e<strong>in</strong>em Qualitätscheck<br />
unterziehen zu lassen (sorgfältige visuelle Begutachtung, Messung der tatsächlichen<br />
Höchstleistung des PV Generators, Messung des Widerstands der Erdelektrode, Infrarot<br />
Bildanalyse etc. durch externe Organe (Universität, anerkannte und unabhängige<br />
Laboratorien etc.) nach Errichtung der Anlage?<br />
Entsprechen die PV Module dem IEC 60215 Standard?<br />
S<strong>in</strong>d die Module unablösbar mit ihrer Seriennummer gekennzeichnet?<br />
Ist (s<strong>in</strong>d) der/die Wechselrichter TÜV zertifiziert?<br />
Ist der Modulhersteller kreditwürdig? (Künftigen PV Eigentümern wird gewöhnlich ke<strong>in</strong><br />
Kredit gewährt, wenn neu auf den Markt kommende Technologien im Anbot des EPC<br />
Partnerbetriebes verwendet werden wie z. B. Dünnfilm, Konzentrator PV Technologien.)<br />
DANKSAGUNG<br />
Die Autoren danken den folgenden Personen für ihre wertvolle Unterstützung bei der Erstellung<br />
dieses Dokumentes:<br />
D. Bed<strong>in</strong> und E. Holland (Handelskammer der Region Venetien)<br />
G. Dovigi (Italienisch-slowakische Handelskammer)<br />
J. Olchowik, K. Cyeslak und M. Sordyl (Institut für Physik der Technischen Universität Lubl<strong>in</strong>)<br />
G. Agrigiannis (Entwicklungsfirma der Geme<strong>in</strong>de Milies)