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In einer Photovoltaikanlage wird die Sonnenenergie durch den photoelektrischen Effekt (Gleichstrom) in Solarzellen (Photovoltaik-Module) mit Hilfe eines Wechselrichters in nutzbaren Strom (Wechselstrom) umgewandelt. Durch die staatlich Förderung in Form einer garantierten Einspeisevergütung (Einspeisung ins Stromnetz [On-Grid-System]) und der Möglichkeit zum Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms (z. B. mit einer Wärmepumpe) hat die Investition in Photovoltaikanlagen einen Hype ausgelöst. Diese Anlagen sind nicht nur nachhaltig, sondern in den meisten Fällen auch wirtschaftlich. Auf welchem Niveau sich diese Anlagen im Markt einpegeln, muss abgewartet werden.

Dringend ist ein Ende der Regulierungswut sowie ein Aussetzen zeitraubender Genehmigungsverfahren notwendig.

Photovoltaikanlagenbetreiber sollten sich darüber im Klaren sein, das das Betreiben einer Photovoltaikanlage ein Gewerbe darstellen kann. Von einer Gewerbeanmeldung ist man befreit, wenn der erzeugte Strom ausschließlich dem Eigenverbrauch dient (Off-Grid-System) oder diesen nur in einem geringen Umfang in das öffentliche Stromnetz einspeist. Dabei handelt es sich in der Regel um PV-Systeme, deren Leistung 5 kWp nicht übersteigen.
Obwohl die Einspeisung von Strom eine gewerbliche Tätigkeit darstellt, ist eine Gewerbeanmeldung für Photovoltaikanlagen auf privaten Wohngebäuden nur in wenigen Ausnahmefällen erforderlich. Dies entscheiden in Grenzfällen die Bundesländer. Diese haben sich auf eine einheitliche Vorgehensweise geeinigt. Der Betrieb einer PV-Anlage wird nicht als gewerbliche Tätigkeit eingestuft. Hier sollte aber unbedingt beachtet werden, dass dies nur für das Gewerberecht gilt. Die Gründe sind darin zusehen, dass der jährliche Gewinn einer Kleinanlage für eine gewerbliche Tätigkeit sehr gering ist, weil die Abschreibungsmöglichkeiten der Investition in die Rechnung einbezogen werden und der Netzbetreiber in der Regel der einzige Abnehmer ist. Wenn aber der Strom z. B. an einen benachbarten Abnehmer (z. B. Gewerbetrieb) geliefert wird, kann eine Gewerbeanmeldung notwendig werden. Es sollte immer bei der Gemeinde nachgefragt werden, ob eine Gewerbeanmeldung erforderlich ist.
Aber steuerrechtlich sind die Einnahmen aus der Einspeisevergütung Einkünfte aus einer gewerblichen Tätigkeit und sind als Einkommen zu versteuern. Die laufenden Kosten und der Kaufpreis der PV-Anlage, z. B. linearen Abschreibung  > jährlich 5 %, können abgesetzt werden.
Da das Betreiben einer PV-Anlage eine unternehmerische Tätigkeit ist, muss für die erhaltene Einspeisevergütung eine Umsatzsteuer von 19 % an das Finanzamt abgeführen werden. Diese wird aber nur weitergereicht, da der Anlagenbetreiber diese Umsatzsteuer dem Netzbetreiber in Rechnung stellt. Diese eingenommene Umsatzsteuer muss in den ersten zwei Jahren monatlich dem Finanzamt in einer "Voranmeldung" gemeldet und sofort abgeführt werden. Danach sind längere Intervalle, abhängig vom Jahresumsatz, für die Voranmeldung möglich. Von der abzuführenden Umsatzsteuer können die Beträge abgezogen werden, die im Rahmen der Tätigkeit selbst als Umsatzsteuer (Vorsteuer) gezahlt werden. Da eine private Photovoltaikanlage der Umsatzsteuerpflicht unterliegt und die Einnahmen einkommenssteuerpflichtig sind, ist es empfehlenswert, in den ersten zwei Jahren die Hilfe eines Steuerberaters in Anspruch zu nehmen. So können auch alle möglichen Abschreibungsmöglichkeiten genutzt und die Verfahrensgänge gelernt werden.
Hier könnte auch geklärt werden, ob die Kleinunternehmerregelung (weniger als 17.500 € Umsatz) in Anspruch genommen werden sollte. Dann muss keine Umsatzsteuer (nur Einkommensteuer) an das Finanzamt abgeführt werden, aber es kann dann keine Vorsteuer gezogen werden.

Gewerbe anmelden bei einer PV-Anlage
PV-Forum - Photovoltaikforum GmbH - wertvolle Hilfen durch Fachleute
Gefährliches Halbwissen - Falsche Tipps und unvollständige Informationen
über Photovoltaik-Anlagen

Öffentliche Nettostromerzeugung in Deutschland in 2022
- energy-charts.info - Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Es gibt so viele Ideen, erneuerbare Energie (PV-Anlagen, Windkraft) zu nutzen.
Warum wird das nicht umgesetzt?
Strom statt Gas: Kieler Forscher wollen ungenutzte Windenergie einspeisen
Hauke von Hallern und Josefine Kasten, Norddeutscher Rundfunk

Dringend ist ein Ende der Regulierungswut sowie ein Aussetzen zeitraubender Genehmigungsverfahren notwendig.

Mieterstrom
Mieterstrommodelle ("Quartierstrom") sind Vermarktungsmodelle für Strom, der vor Ort mit einer PV-Anlage, einem BHKW oder einer Windkraftanlage erzeugt, an die Hausbewohner ("Mieter") ohne Nutzung des Netzes der allgemeinen Versorgung geliefert und im Gebäude verbraucht wird. Diese Modelle werden seit einigen Jahren angeboten. Sie sollen private Vermieter dazu ermuntern, die Dächer ihrer Häuser mit PV-Anlagen zu bestücken und den grünen Strom günstig an die Mieter zu verkaufen.
Neben dem privaten Vermieter können auch folgende Anbieter das Mieterstrommodell nutrzen:
• Wohnungsunternehmen
• Wohnungsgenossenschaften
• Tochtergesellschaften
• Energiegenossenschaften
• Mieterstrom-Dienstleister

Der Grund, warum die Modelle nicht angenommen wurden, war wohl, dass sich der Mieterstrom in der Regel für Vermieter nicht gerechnet hat, weil zusätzliche Kosten für Abrechnung, Vertrieb und Messungen entstehen. Um Mieterstrom wirtschaftlich attraktiver zu machen, hat der Bundestag am 29. Juni 2017 das Gesetz zur Förderung von Mieterstrom verabschiedet. Der Bundesrat hat dieses Gesetz am 7. Juli 2017 beschlossen. Das Gesetz ist am 24. Juli 2017 verkündet worden und am 25. Juli 2017 in Kraft getreten.
Im Gesetz zur Förderung von Mieterstrom und zur Änderung weiterer Vorschriften des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2017) wird ein Förderanspruch für direkt gelieferten Strom aus Solaranlagen auf Wohngebäuden verankert. Danach erhält der Betreiber einer solchen Anlage einen Mieterstromzuschlag. Dieser orientiert sich an den im EEG genannten Einspeisevergütungen abzüglich eines Abschlags. Um die durch die Mieterstromförderung entstehenden zusätzlichen Kosten zu begrenzen, wird der durch den Mieterstromzuschlag förderfähige Zubau von Solaranlagen auf 500 Megawatt pro Jahr beschränkt.
Wichtig ist, dass der Mieter seinen Stromanbieter weiterhin frei wählen kann und Mieterstrom zu attraktiven Konditionen angeboten bekommt. Daher beinhaltet das Gesetz Vorgaben für die Laufzeit des Mieterstromvertrags, verbietet die Kopplung mit dem Mietvertrag und sieht eine Preisobergrenze für Mieterstrom vor.


Mieterstromlieferung des Anlagenbetreibers
Quelle: Bundesnetzagentur

Mieterstromvertrag
Als Mieterstromvertrag wird ein Vertrag zur Lieferung von Strom bezeichnet, der direkt zwischen Ihnen als Mieterstrom-Nutzer*in und dem Anlagenbetreiber oder einem Dritten (falls die Anlage nach dem 01.01.2021 in Betrieb genommen wurde) als Mieterstromlieferant abgeschlossen werden kann. Anlagenbetreiber kann Ihr Vermieter (z.B. eine Einzelperson oder Genossenschaft), aber auch ein spezieller Mieterstrom-Dienstleister sein. Der Energieliefervertrag ist mit einem wettbewerblichen Energieliefervertrag vergleichbar, wie man ihn auch mit einem anderen Energielieferanten abschließen würde.

Bei dem gefördertem Mieterstrom sind folgende Besonderheiten zu beachten:

Stromquelle und räumliche Nähe

Der geförderte Mieterstrom ("Quartierstrom") darf nur aus Solaranlagen auf dem Dach des Wohngebäudes (bzw. in räumlicher Nähe) stammen, wo er dann auch verbraucht wird. Bei Anlagen, die nach dem 01.01.2021 in Betrieb genommen werden, darf der Strom auch in dem Quartier* verbraucht werden, in dem das Gebäude liegt.
* Quartier ist dabei laut Gesetzesbegründung ein zusammenhängender Gebäudekomplex, der den Eindruck eines einheitlichen Ensembles erweckt. Die Gebäude des Quartiers können auf unterschiedlichen Grundstücken liegen oder durch Straßen getrennt sein, so lange der Eindruck des einheitlichen Ensembles gegeben ist.

ohne Nutzung des Netzes der allgemeinen Versorgung

Der Strom muss ohne die Nutzung des Netzes der allgemeinen Versorgung direkt an Sie geliefert werden. Überschüssig erzeugter Strom, der nicht im Wohnhaus verbraucht wird, kann ins Netz eingespeist werden..

Zusatzstrom

Zusätzlich benötigter Strom, der nicht durch die Solaranlage erzeugt werden kann, wird Ihnen ebenfalls vom Mieterstromlieferanten geliefert. Er übernimmt grundsätzlich die volle Verantwortung für Ihre gesamte Stromlieferung mit den entsprechenden gesetzlichen Rechten und Pflichten.

spezielle Regelungen

Die wichtigsten Regelungen zum speziellen Vertragsverhältnis einer Mieterstrom-Lieferung finden Sie als Mieterstrom-Nutzer*in in § 42a EnWG. Dort sind u.a. die Vertragsbedingungen, Preisgrenzen und eine Gewährleistung der umfassenden Stromversorgung festgelegt.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (2021) hat das Lieferkettenmodell auch rechtlich gestärkt. Gemäß § 21 Absatz 3 EEG 2021 liegt Mieterstrom im gesetzlichen Sinne auch dann vor, wenn der Strom nicht vom Anlagenbetreiber, sondern wie im Fall des Lieferkettenmodells von einem Dritten geliefert wird.

Mieterstrom - Bundesnetzagentur
Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (Energiewirtschaftsgesetz - EnWG)
§ 42a Mieterstromverträge

Mieterstromzuschlag - Bundesnetzagentur
Umfangreicher Ratgeber "Mieterstrom":
Wie können sich Mieter mit Solarstrom versorgen?

- energie-experten.org, Greenhouse Media GmbH

Solaranlage kaufen oder mieten*
Viele Hauseigentümer haben ein Dach und/oder eine Freifläche, welche sich für die Installation einer Photovoltaikanlage eignet. Oft haben sie keine finanziellen Mittel oder keinen Mut für die Investition in eine Photovoltaikanlage. Das klassische Kauf-Modell ist für immer mehr Hausbesitzer nicht mehr die beste Option. Als Alternative hat sich vor allem das innovative Miet-Modell etabliert.

• Wer am liebsten alles selbst macht, keinen Kredit benötigt und sein Erspartes nicht investieren möchte, für den ist das klassische Kauf-Modell eine gute Option.
• Wer eine PV-Anlage mietet, schätzt das Rundum-Sorglos-Paket, 0 € Anschaffungskosten und die Kostentransparenz.
• Bei einem ehrlichen Vergleich sind die Kostenunterschiede je nach Anlagengröße und Rechenweise meist eher gering und hängen davon ab, wie genau man rechnet und welche Faktoren man einbezieht.

* Ein Mietvertrag ein ein gegenseitiger schuldrechtlicher Vertrag zur zeitweisen Gebrauchsüberlassung gegen Entgelt. Dieser ermöglicht dem Mieter den Gebrauch an der gemieteten Sache. Die Gegenleistung des Mieters besteht darin, die im Vertrag vereinbarte Miete zu zahlen.

Obwohl der Kauf einer Photovoltaikanlage einige Vorteile (Förderungen von Staat und/oder Bundesland, selbsttragende Energiegewinnung ohne Mehrbelastung) hat, ist das nicht immer zu empfehlen. Ein Grund dafür sind die hohen Anschaffungskosten. Bei einem Einfamilienhaus zahlt man für die Anschaffung einer Photovoltaik-Komplettanlage deutlich über 10.000 €. Eine Anlage mit einer Leistung von z. B. 8,1 Kilowatt (kWp) kostet nach Angaben der Verbraucherzentrale aktuell etwa 13.000 € (Stand: Mai 2022). Ein weitere Gründe sind die Installations- und Betriebskosten ( Wartung, Inspektion, Reparatur, Reinigung der Anlage, Versicherung). Viele Hersteller verlangen außerdem ein smartes Monitoring.


Preise in netto, ohne Inflation. Wechselrichter und Stromspeicher sollten nach 10 - 15 Jahren ersetzt werden. Aufgrund von verschiedenen Faktoren ändern sich die Preise momentan stärker und schneller als in der Vergangenheit.
Quellen: HTW Berlin, Fraunhofer ISE, BSW/EUPD Preismonitor, ZSW und Verbraucherzentrale.

Enpal bietet die PV-Anlagen im Miet-Modell an. Das Besondere dabei ist, es gibt keine Anschaffungskosten und das Rundum-Sorglos-Paket (Beratung, Planung, Installation, Wartung, Reparatur und Versicherung) ist inklusive.
Die Miete für eine PV-Anlage liegt zwischen 114 € und 202 € pro Monat. Je größer die Anlage, desto höher der monatliche Mietpreis. Optional wird auch ein Solarstromspeicher und eine Wallbox angeboten. Die Miete bleibt über eine Laufzeit von 20 Jahren stabil und steigt auch bei höherer Inflation nicht an.
Bei den Anbietern muss u.a. darauf geachtet werden, wann die erste Miete fällig ist und was nach Ablauf der Vertragslaufzeit mit Ihrer Solaranlage passiert. Häufig müssen die monatlichen Preise schon vor Inbetriebnahme der Anlage bezahlt und nach 20 Jahren muss die Solaranlage entweder wieder abgeben oder überteuert beim Anbieter abgekauft werden.
Im Mietmodell von Enpal beginnen die monatlichen Mietpreise für die PV-Aanlage bei 114 €. Die Miete ist erst dann fällig, sobald die Photovoltaikanlage in Betrieb ist und Strom erzeugt. Eine weitere Besonderheit ist, dass Sie die PV-Anlage nach 20 Jahren für einen symbolischen Euro (fast) geschenkt bekommen. Bei einer Lebensdauer von 30 bis 40 Jahren sind das nach Vertragsende also nochmals 10 bis 20 Jahre kostenfreie Nutzung. Die Anlage kann aber auf Wunsch auch nach Ende der Mietdauer kostenfrei von Enpal rückgebaut und abheholt werden. Quelle: Enpal GmbH

Solaranlage kaufen oder mieten
Solaranlage mieten: Lohnt sich das Modell? - Alle Vorteile und Nachteile
Solaranlage kaufen oder mieten - Was ist besser?
Yannick Van Noy, Enpal GmbH

Miete und Pacht Wo liegen die Unterschiede?
HAUSGOLD - talocasa GmbH

Dachverpachtung
Viele Hauseigentümer haben ein Dach und/oder eine Freifläche, welche sich für die Installation einer Photovoltaikanlage eignet. Oft haben sie keine finanziellen Mittel oder keinen Mut für die Investition in eine Photovoltaikanlage. Hier gibt es die Möglichkeit, die Dachfläche an Solarinvestoren zu verpachten bzw. zu vermieten. Der Eigentümer hat Erträge durch die Pachtzahlung und je nach Pachtvertrag geht die Anlage nach dem Auslaufen des Vertrages in das Eigentum des Dacheigentümers über. Außerdem ist das Dach der Witterung weniger ausgesetzt.

* Ein Pachtvertrag ist eine vertraglich vereinbarte Überlassung einer Sache auf Zeit zur Nutzung und Fruchtgenuss. Als Gegenleistung für die Nutzung dieses Gegenstandes auf Zeit zahlt der Pächter ein bestimmtes Entgelt an den Verpächter. Der Unterschied zwischen Pacht und Miete besteht in der sogenannten Fruchtziehung. Im Gegensatz zum Pächter hat der Mieter keine Möglichkeit gemachte Erträge und Gewinne für sich selbst zu beanspruchen.

Wenn sich der Hauseigentümer für eine Verpachtung entscheidet, dann sollte er folgendes bedenken.

  • Bei der langfristigen Dachverpachtung besteht oft eine Klausel, dass der Vertrag z. B. nach zwanzig Jahren um weitere Jahre verlängert werden kann.

  • Für die Laufzeit der Dachverpachtung werden im Vertrag Umbaumaßnahmen, die das Dach betreffen (Dachfenster, Gauben) ausgeschlossen.

  • Die steuerrechtliche Handhabung (Einkünfte aus Vermietung und Verpachtung) muss geklärt werden.

  • Bei der Dachverpachtung sichert sich der Eigentümer der PV-Anlage in der Regel durch die Eintragung einer Dienstbarkeit in das Grundbuch ab. Wenn eine Dienstbarkeit eingetragen ist, lässt sich aber das Haus schlechter verkaufen oder beleihen. Auch kann die finanzierende Bank des Hauses, ihr Einverständnis verweigern, wenn das Haus durch eine Hypothek belastet ist.

Bei der Dachverpachtung gibt es verschiedene Vergütungsmodelle.

  • jährlicher Pachtzahlung abhängig vom Ertrag an Solarstrom

  • jährlicher Pachtzahlung abhängig von der installierten Leistung in Kilowatt Peak (kWp)

  • jährliche Pauschalzahlung je nach Größe der Anlage und belegter Dachfläche (Einmalzahlung).

Die Verpachtung an Landwirte (Energiewirt) und auf gewerblichen Gebäuden wird schon seit Jahren durchgeführt.

Dachverpachtung - Photovoltaik.org, ub.de Fachwissen GmbH
Miete und Pacht - Wo liegen die Unterschiede?
HAUSGOLD - talocasa GmbH

Erstes Solarkraftwerk in Deutschland (1983) auf Pellworm


Funktionsweise einer Photovoltaikanlage (Bild durch Anklicken vergrößer)
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien - DAA Deutsche Auftragsagentur GmbH

Drohnenprüfung an PV- und Solaranlagen
viZaar industrial imaging AG

Bauteile einer PV-Anlage
Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Solarmodulen, einer Gleichstrom-Hauptschaltung, einem Wechselrichter (Netzeinspeisegerät [NEG]) und Einspeisezähler. Der Stromerzeugungsprozess wird durch das Einfallen des Sonnenlichts in Gang gesetzt. Bei diesem Strom, der aus mehreren in Reihe geschalteteten Solarzellen kommt, handelt es sich um Gleichstrom, der in der Hauptschaltung zusammengefasst bzw. aufsummiert wird. Danach wird aus dem hochspannigen Gleichstrom in einem Wechselrichter gebrauchsfähiger Wechselstrom (230 V 50 Hz) hergestellt. Dieses Gerät regelt den Strom und die Spannung so, dass die PV-Anlage besonders leistungsfähig arbeitet. Der erzeugte bzw. in das öffentliche Stromnetz einspeiste Strom wird im Einspeisezähler angezeigt.

>>>> hier ausführlicher <<<<

* Watt Peak (Kilowatt Peak - kWpp)
Die Maßeinheit "Watt Peak" (Wp) bzw. ("Kilowatt Peak" - kWp) wird speziell in der Photovoltaik zur Kennzeichnung der genormten elektrischen Leistung (Nennleistung) einer Solarzelle oder eines Solarmoduls eingesetzt. Sie gibt maximal mögliche Leistung bei Standardbedingungen an und wird deshalb als Peak-Leistung (Spitzen-Leistung) benannt. Diese wird in Watt bzw. Kilowatt gemessen und als Wp (Watt, Peak) bzw. kWp (Kilowatt, Peak) angegeben. Zum Vergleich verschiedener Solarzellen oder Solarmodule ist eine Normierung notwendig.
Die Standardbedingungen (Test- bzw. Laborbedingungen) für die Normierung sind eine optimale Sonneneinstrahlung von 1.000 W/m2 bei einer Modultemperatur von 25 °C und einem Air Mass (AM)* 1,5  (Luftmasse bzw. Sonnenlichtspektrum). Die tatsächliche abgegebene Leistung ist aber ca. 15 bis 20 % niedriger, weil sie in der Praxis eine wesentlich höhere Betriebstemperatur haben und der Einfallswinkel der Zellen meistens nicht genau senkrecht zum einfallenden Licht ausgerichtet ist.

kWp - Kilowatt Peak
* Air Mass (Luftmasse bzw. Sonnenlichtspektrum)
Die Länge des Weges, den das Sonnenlicht durch die Erdatmosphäre bis zum Erdboden zurücklegt wird mit dem relativen Maß Luftmasse (Air Mass [AM]) bezeichnet. Der Einfallswinkel des Sonnenlichts ändert sich durch die Drehung der Erde um die Sonne und damit ändert sich auch die Länge des Weges durch die Atmosphäre. Dadurch ergibt sich die Minderung der Sonnenstrahlung durch Streuung, Reflexion, Absorption und die Veränderung seiner spektralen Zusammensetzung.

Die verschiedenen Spektren sind

  • AM 0 > Spektrum außerhalb der Erdatmosphäre im Weltraum

  • AM 1 > Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche einfallenden Sonnenstrahlung, wenn die Sonne am Äquator im Zenit steht und die Strahlung den kürzesten Weg durch die Atmosphäre zurücklegt

  • AM 1.5 > Spektrum mit einer Strahlungsstärke von 1.000 W/m2 und einem Zenitwinkel von 48,2°

Das Referenzspektrum für die Vermessung von Solarmodulen in Photovoltaikanlagen in Mitteleuropa ist AM 1.5.
Air Mass

Dunkelflaute
Die Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind) und die "kalte" Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind, hohe Stromnachfrage [Winter]) sind eine Hürde der Energiewende, denn ein Totalausfall von Wind und Sonne gefährden die Versorgungssicherheit mit Strom und Wärme.
Im Rahmen der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, werden die Erneuerbare Energien (Windkraft, Photovoltaik) den Hauptanteil der Energieversorgung übernehmen und die konventionellen Energieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle, Holz, Atomkraft) ersetzen. Wie sieht es aber aus, wenn über Tage hinweg kein Wind weht und es eine längere Zeit keine Sonne scheint? Die bestehenden Biogasanlage und die eventuell vorhandene Wasserkraftwerke werden den notwendigen Bedarf energetischer Nutzung (Strom, Wärme, Verkehr, Produktherstellung und Grundstoffindustrie) nicht zur Verfügung stellen können. Hier ist der Einsatz von Energiespeichern notwendig.
In systemrelevante Bereichen (z. B. Krankenhäuser, Arztpraxeb, Altenheime, Wassererke, Tankstellen) sind auch Netzersatzanlagen (Notstromaggregate) installiert. Diese sind nicht für eine dauerhafte und klimaneutrale Stromerzeugung geeignet, können aber reaktionsschnell kurzfristig auftretende Spitzen abfangen. Die Netzersatzanlagen werden in Virtuellen Kraftwerken (Ein Zusammenschluss von dezentralen Einheiten im Stromnetz, die über ein gemeinsames Leitsystem koordiniert werden) zum Ausgleich von Netzfrequenzschwankungen genutzt. Im Notfall kann auch Wärme und Kälte gemietet werden.


Ausgleich in der "kalten Dunkelflaute"

Kalte Dunkelflaute - Robustheit des Stromsystems bei Extremwetter
- F. Huneke, C. Perez Linkenheil, M. Niggemeie - Greenpeace Energy eG

Dunkelflaute: Wie ernst ist der Ausfall von Wind & Solar?
- Florian Blümm, Tech for Future

Mini-PV-Anlage

Mini-PV-Anlagen werden auch "Stecker-Solar-Gerät", "Balkon-Solarmodul" "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlage oder "Guerilla-PV-Anlage" genannt. Sie speisen den Strom direkt ins Stromnetz des Hauses bzw. der Wohnung ein, wo er dann von den angeschlossenen und eingeschalteten Elektrogeräten verbraucht wird. Wichtig ist, dass der vorhandene Stromzähler (Bezugszähler) nicht rückwärts laufen darf, falls der Eigenverbrauch zu gering ist.
Obwohl die Hersteller damit werben, dass jeder seinen eigenen Strom erzeugen kann, warnt der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) vor den Risiken. Hier hat aber das europäische Parlament unlängst den "Entschließungsantrag zur Strom- und Wärmeerzeugung in kleinem und kleinstem Maßstab" herausgegeben, der sich mit der dezentralen Energiewende beschäftigt. Dieses Dokument umfasst, neben den Mini-Heizkraftwerken, auch Kleinstanlagen im Bereich der Photovoltaik. Die EU fördert dadurch das Potential der Kleinstanlagen und hat somit ihr Potential erkannt.


selfPV Komplettpaket 270Wp - EVT

Anwendungsbeispiel

selfPV Komplettpaket Zeversolar 2160Wp
Quelle: Bosswerk GmbH & Co. KG

Die Mini-PV-Anlage muss bei dem Stromlieferanten angezeigt werden. Hierbei handelt es sich um keine Anmeldung nach dem EEG, sondern um eine Mitteilungsanzeige über den Modulbetrieb. Mieter und Wohnungseigentümer brauchen eine Erlaubnis des Vermieters bzw. der Wohnungseigentümergemeinschaft, um das Gerät dauerhaft anzubringen. Die Zustimmung kann mit der Begründung verweigert werden, dass die Anlage das äußere Erscheinungsbild der Hausfassade beeinträchtigt oder/und die Beschädigung der Hauswand durch Dübel bei der Anlagenbefestigung kann ein Grund für eine Ablehnung sein.
Das Anschließen einer Anlage ist problemlos möglich. Wer aber mehrere Mini-PV-Anlagen an das Stromnetz anschließen möchte, eventuell über eine Mehrfachsteckdose, der sollte immer einem Elektronikfachbetrieb ins Boot holen.
Die Solarmodule haben eine Leistung von 200 bis 600 Watt und können an der Balkonbrüstung, auf der Terrasse, an der Hauswand, auf dem Garagen- und Hausdach montiert werden. Microwechselrichter wandeln den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Im einfachsten Fall wird dieser per Steckverbinder (Wielandstecker/-buchse) in eine geeignete Steckdose (Wieland Einspeisesteckdose) eingespeist. Mini-PV-Anlagen werden in der Regel als Komplettpakete (Plug & Play Systeme) angeboten und sind zur Zeit eine Technologie, mit der neben dem Eigenheimbesitzer auch Mieter selbst erneuerbare Energie für den Eigenverbrauch erzeugen können.
Die Anlagen produzieren, richtig ausgelegt (Anzahl der Solarmodule und Wechselrichter), genug Strom, um einen wesentlichen Teil der Grundlast eines Haushalts zu decken. Also den Strombedarf, der durch Stand-By-Funktionen und dauernd laufende Geräte (z. B. Kühlschrank, Gefrierschrank, Heizungspumpe, aber auch Wärmepumpe bzw. Klimagerät) vorhanden ist. Außerdem gibt es die Möglichkeit, zu viel erzeugten Strom in einem Akku zu speichern.

Funktionsweise:
Die Miniaturanlage ist mit Solarzellen ausgestattet, die Licht in Gleichstrom verwandeln können.
Es handelt sich um die gleichen Zellen, die auch in großen Anlagen zum Einsatz kommen. Diese werden bei den Kleinanlagen ebenfalls miteinander verbunden, um eine möglichst große Menge an Energie zu erzeugen.
Es handelt sich an dieser Stelle jedoch noch um Gleichstrom.
Der mitgelieferte Wechselrichter, welcher sich ebenfalls nur in der Größe von den gewöhnlichen PV-Anlagen unterscheidet, wandelt diese Energie in Wechselstrom um.
Dabei wird die Frequenz, Spannung und Phase an die Netzspannung angepasst.
Über eine gewöhnliche Kabelsteckverbindung wird der Strom in die Steckdose und somit ins Hausnetz eingespeist.
Die Energie wird praktisch umgehend verbraucht. Komponenten, wie eine Kühltruhe oder der Kühlschrank, die ununterbrochen in Betrieb sind und Strom verbrauchen, können praktisch damit betrieben werden.
Wird nun mehr Strom erzeugt, als verbraucht wird, so können Anlagen mit einem mitgelieferten Akku die Energie speichern und beispielsweise in der Nacht oder an dunklen Tagen abgeben. Es wird daher kein erzeugter Strom verschwendet.
Die grundsätzliche Idee hinter der Technik bestand lediglich darin, die großen PV-Anlagen für den Hausgebrauch nutzbar zu machen. Daher wurden Module und Wechselrichter einfach verkleinert. Sobald die Sonne scheint, fließt nun auch der Strom. Insbesondere Unterhaltungselektronik im Stand-by Modus und die angesprochenen Dauerrenner (Kühlschrank, Gefriertruhe, PC, Router, Heizung, Telefon etc.) werden in ihrem Stromverbrauch entlastet.
Der Anschluss erfolgt über die herkömmliche Schutzkontakt-Steckdose (Schuko-Steckdose). Sollte der Wechselrichter nicht mit einem 230-Volt-Netz verbunden sein, so sollte er sich automatisch abschalten. Durch die eingespeiste Energie läuft der Zähler nicht rückwärts. Die meisten haben sogar einen Rücklaufschutz. Dafür laufen die Zähler, durch den geringeren Verbrauch aus dem staatlichen Netz, langsamer! Quelle: Web Marketing Weimar Andreas Lange

In diesem Zusammenhang sollte man auch einmal die rechtliche Lage betrachten.
Die rechtlichen Bedenken zum Einbau eine Mini-PV-Anlage haben sich inzwischen erledigt. Aber es gibt zu diesem Thema immer noch die unterschiedlichsten Aussagen, die von den ca. 700 Netzbetreibern in Deutschland getätigt werden. Viele Betreiber sprechen in diesem Fall von einem kostenlosen Zähleraustausch. Dieses Argument ist verständlich, denn der Stromzähler darf in keinem Fall rückwärts laufen.
Da die ständig laufenden Elektrogeräte den erzeugten Strom sofort verbrauchen, ist das eine vorgesehene Maßnahme, um eine Einspeisung in das öffentliche Netz zu verhindern.
Im Februar 2017 trat die DIN VDE 0100-551 "Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Andere Betriebsmittel – Abschnitt 551: Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen" in Kraft. Dort sind die Anforderungen für die Einrichtung von Kleinstanlagen zur Stromerzeugung geregelt. Daraus ergibt sich, dass Solarmodule (Komplettpakete) für die Steckdose legal sind. Dies gilt Natürlich müssen sich die Hersteller und die Betreiber an die gesetzlichen Vorgaben halten. Beim Netzbetreiber muss die Anlage angemeldet werden.
Nach der DIN VDE V 0100-551-1 - 2018-05 "Errichten von Niederspannungsanlagen" können die Netzbetreiber durch das unkomplizierte Verfahren zur Anmeldung einer Mini-PV-Anlage Anmeldeformulare entwerfen.
Um die Rechtssicherheit zu festigen, wird an zwei weiteren Normen gearbeiet. Hier handelt es sich um die DIN VDE V 0628-1 - 2018-02 "Energiesteckvorrichtungen" und eine Produktnorm, die die Anforderungen der Plug & Play Systeme regelt. Mit der Fertigstellung wohl nicht vor 2019 zu rechnen sein.
Verbraucher können Steckdosen-Solargeräte zur privaten Stromerzeugung bis zu einer Gesamtleistung von 600 Watt jetzt selbst beim Netzbetreiber anmelden, statt wie bisher über einen Elektroinstallateur. Rechtssicher möglich macht dies eine Neuregelung der Norm VDE-AR-N 4105, die am 27. April 2019 in Kraft tritt. Verabschiedet wurde sie in einem Normierungsverfahren vom Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), das in Deutschland die Regeln für den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen erarbeitet.
Stichpunkte
Stromzähler muss Rücklaufsperre haben
Netzbetreiber müssen Anmeldung durch Laien akzeptieren
In Deutschland sind rund 40.000 Balkonmodule im Einsatz
Wenn der Netzbetreiber sich querstellt, dann sollten die DIN-Vorschriften angesprochen werden und Kontakt mit dem VDE (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.) oder der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie aufgenommen werden.

PV-Balkonmodule bis 600 Wp Leistung können jetzt direkt beim Netzbetreiber gemeldet werden


Quelle: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
Fragen und Antworten zu steckbaren Solar-Geräten - Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
DGS veröffentlicht FAQs zu Stecker-Solar-Geräten - pv magazine group GmbH & Co. KG

Solarstrom direkt nutzen für Jedermann - Bosswerk GmbH & Co. KG
Solaranlagen für die Steckdose - Web Marketing Weimar / Andreas Lange
"Stecker-Solar": Solarstrom vom Balkon direkt in die Steckdose

Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen e.V.
BMWi zu "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlagen

Einige Infos zu meiner eigenen Sanierung

Grid-Systeme / Netz-Systeme

Der  Begriff "Grid" (Netz) gibt an, ob eine Photovoltaik-Anlage den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einspeist (On-Grid-System) oder nur für den Eigenverbrauch genutzt (Off-Grid-System) wird.

Eine Photovoltaikanlage, die Strom in ein öffentliches Stromnetz eingespeist, wird als On-Grid-System bezeichnet. Nebem einem Solargenerator (zusammengeschaltete Module) ist ein Wechselrichter notwendig, weil in öffentlichen Stromnetzen Wechselstrom vorhanden ist.
Es gibt On-Grid Systeme, die einen Verbraucher parallel zum öffentlichen Netz zu versorgen. Die dezentrale Solarenergie in der Nähe des Verbrauchers produziert, wodurch große Transportverluste ausgeschlossen werden können.
Andere On-Grid-Systeme versorgen den Verbraucher alternativ zum öffentlichen Netz. Der Verbraucher ist auch an das öffentliche Netz angeschlossen, produziert aber den Solarstrom dezentral (verbrauchsnah). Die Stromüberschüsse werden vorrangig in einem Energiespeicher gespeichert. Dadurch wird eine höhere Versorgungssicherheit bei schwächeren Versorgungsnetzen erreicht (Backup-System).


Mini-Grid-System / Off-Grid-System
Quelle: SOLARA GmbH

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Das Off-Grid-System wird für die Solare Inselstromversorgung eingesetzt. Diese PV-Anlagen sind nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen und funktioniert nur mit Energiespeicher. Sie werden hauptsachlich in Ferienhäusern oder Bergühütten eingesetzt, die wegen der großen Entfernung nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen sind. Da die Stromverbraucher in unmittelbarer Nähe der Stromerzeugung in der Regel nur eine niedrige elektrische Spannung von 12 oder 24 V Gleichstrom erfordern, reichen meist kleinere Module, in denen weniger Solarzellen in Reihe geschaltet werden, für die Versorgung aus.

Off-Grid-Systeme werden auch in Mini-PV-Anlagen (Balkon, Hauswand, Booten, Wohnmobilen) genutzt. Ein Wechselrichter, wie er für den Netzanschluss von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen notwendig ist, ist nur dann erforderlich, wenn die Stromverbraucher auf Wechselstrom ausgelegt sind. Bei Bedarf können sie über einen Sinus-Wechselrichter auch Verbraucher mit 230 V Wechselstrom versorgen.

Die Vorteile des Off-Grid-Systeme
Entlegene Gebäude und Geräte können mit Energie zur Beleuchtung, zur Messung und zur Kommunikation, aber auch zum Kochen, zur Heizung oder Kühlung versorgt werden.
Es muss kein Netz vorhanden sein bzw. keine Leitung verlegt werden.
Es bestehen keine Zuleitungen, die anfällig wären für Schäden aufgrund von Wartungsarmut, Sabotage oder Energiediebstahl.
Off-Grid-Systeme sind aufgrund ihrer Kompaktheit mehr oder minder rasch auf- und abbaubar; sie erhöhen die Mobilität von Versorgungseinheiten.

Planung & Design für kleine und mittlere PV-Anlagen

Smart Grid - intelligentes Stromnetz
Quelle: Siemens AG
Die Belastung des deutschen Stromnetzes werden mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien erheblich zunehmen. Die Deutsche Energie-Agentur weist darauf hin, dass bis 2020 ca. 3.600 Kilometer Stromtrassen zusätzlich gebaut werden müssen, um den Strom aus den Winkraftanlagen von den Nord- und Ostseeküsten bzw. aus der Nordsee ("Offshore") in die Verbrauchszentren zu transportieren. Schon heute wird es schwierig, diese Trassen bei der Bevölkerung durchzusetzten. > mehr
Bezugszähler


Zählerschrank mit Bezugszähler und Einspeisezähler
Quelle: Solarhaus-kleinmachnow - Familie Affeldt
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Die vom Netzbetreiber abgekaufte elektrische Energie (kWh) wird vom Bezugszähler gemessen.
Der alte Haushaltszähler (Ferraris-Zähler) wird zunehmend durch einen elektronische Stromzähler ersetzt. Dieser arbeitet rein elektronisch, also ohne Verwendung elektromechanischer Komponenten wie einer Ferraris-Scheibe und einem mechanischen Zählwerk.
Einige Modelle bieten die Möglichkeit einer automatischen Fernablesung. Die Verbrauchssignale werden z. B. über das Stromnetz selbst, über Telefonleitungen, per Internet oder via Mobilfunk übertragen. Sie werden auch als "intelligente Stromzähler" (Smart Meters) bezeichnet.


Elektronischer Haushaltszähler_eHZ-K
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG


Elektronischer Haushaltszähler eHZ- k - Gehäuse-, Anzeige- und Bedienelemente
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

Einspeisezähler


Einspeisezähler
Quelle: Solarhaus-kleinmachnow - Familie Affeldt

Die durch den Netzbetreiber eingekaufte bzw. die in das öffentliche Stromnetz eingespeiste Energie (kWh) wird durch einen Einspeisezähler gemessen.
Ein geeichten Einspeisezähler (Stromzähler) muss in jedes Haus, das eine an ein öffentliches Stromnetz gekoppelte Photovoltaik-Anlage hat, eingebaut werden. Dieser erfasst den von der Anlage erzeugten Strom, der vom Betreiber der Anlage an den Energieversorger abgegeben wird. Neben der Erfassung des eingespeisten Stroms (bei größeren Anlagen auch der eingespeisten Leistung durch eine Lastgangzählung) als Basis für die Abrechnung zwischen Netzbetreiber und Anlagenbetreiber, dient der Einspeisezähler auch der Überwachung der Funktions- und Leistungsfähigkeit der Photovoltaik-Anlage. Die Daten sind die Grundlage für die Einspeisevergütung, die der Betreiber vom Energieversorgungsunternehmen erhält. Der Einspeisezähler ist in der Regel vom örtlichen Netzbetreiber gegen eine jährliche Gebühr (ca. 25 bis 30 Euro) erhältlich.
Bei heutigen Anlagen wird meist der vorhandene Bezugszähler durch einen Zweirichtungszähler ersetzt, der sowohl Bezug- als auch Netzeinspeisung misst.

Zweirichtungszähler


Zweirichtungszähler - ED300S
Generation F

Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

Ein Zweirichtungszähler erfasst die aus dem Netz bezogene und in das Netz eingespeiste Energiemengen getrennt und ersetzt den Bezugszähler und den Einspeisezähler. Dies ist z. B. nötig, wenn von einer eigenen Photovoltaikanlage des Betreibers Einspeisungen erfolgen und die Einspeisevergütung anders ist (für neue Anlagen in der Regel geringer) als der Preis für bezogenen Strom.
Der elektronische Haushaltszähler ED300S bildet die qualitativ hochwertige Basis für ein Grundgerät, welches je nach Messanforderung optimal erweiterbar ist, wie z. B. um Zweirichtungs- oder Zweitarifmessung oder eine MSB-Schnittstelle zur Anbindung an einen Multi-Utility-Communication Controller oder ein zukünftiges Gateway.

Stromzähler

 

Ertragszähler


4-Quadranten-/Kombizähler
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

 

 

Die von einer Photovoltaikanlage erzeugte Energie wird mit einem Ertragszähler (Produktionszähler, Solarzähler) gemessen und ist bei der Eigenverbrauchsvergütung notwendig. Im Gegensatz zum Einspeisezähler misst der Ertragszähler den gesamten von der Photovoltaikanlage produzierten Strom und nicht nur den Anteil misst, der in das öffentliche Netz gespeist wird. Dadurch kann der Anteil an selbst verbrauchtem Solarstrom nachwiesen werden. Er hat normalerweise eine Rücklaufsperre, um den (geringen) Eigenverbrauch des Wechselrichters in Zeiten ohne Produktion nicht zu berücksichtigen. Der Ertragszähler verbleibt immer im Eigentum des Anlagenbetreibers.
Zunehmend werden die Einspeise- und Bezugszähler durch einen Zweirichtungszähler ersetzt. Ein Nachteil ist, dass dieser Zähler nur durch den Netzbetreiber gestellt werden darf, da er die Hoheit über den Zähler für den aus dem Netz bezogenen Strom besitzt.

Eigenverbrauchszähler

PVT-Kollektoren
Als Hybridkollektor wird ein PVT-Kollektor (PV [Photovoltaik] und T [thermischer Kollektor - Flüssigkeit oder Luft]) oder ein Flüssigkeit/Luft-Kollektor bezeichnet. Mit dem PVT-Kollektor kann nicht nur elektrische Energie erzeugt, sondern auch Wärme produziert werden.
Durch die Kombination der PV-Module und thermischen Solarkkollektoren in einem Bauteil wird weniger Fläche bei gleicher Energieausbeute benötigt. Dies verursacht geringere Kosten bei der Produktion und Montage. Außerdem wird eine Dachfläche mit den PVT-Kollektoren optisch hinnehmbarer.


Hybridkollektor - PVT-Kollektor
Quelle: EPTEC Energy-Power-Tec GmbH

Die elektrische Energie kann in das öffentliche oder/und häusliche Netz eingespeist werden. Die Wärme aus der Solarflüssigkeit kann direkt in die Trinkwassererwärmung oder über einen Pufferspeicher für die jeweilige Verwendung (Trinkwassererwärmung, Heizung ) zwischengespeichert werden.
Durch die Kombination mit einer Wärmepumpe kann die thermische und elektrische Produktion erhöht werden, weil der PVT-Kollektor auf einer niedrigen Temperatur (20 °C und niedriger)  gehalten wird. Dies reduziert außerdem den Wärmeverlust des Kollektors (evtl. kann auch auf eine Wärmedämmung verzichtet werden) und die Solarzellen werden effizienter. > mehr

Nachführung - Solar Tracking Systeme
Photovoltaikmodule (PV) oder thermische Solarkollektoren erzielen den besten Ertrag, wenn sie die optimale Stellung zur Sonne haben. Ein Tracking System (Nachführsystem) richtet die Solaranlage automatisch zur Sonne aus, damit die Sonneneinstrahlung optimal aufgefangen und die Effektivität der Anlage steigt. Die Ertragssteigerung kann bis zu 40 % gegenüber der starren Anordnung betragen. Bisher werden diese Systeme bei einer thermischen Solaranlage nicht bzw. selten eingesetzt, da sich eine Nachführung nicht "lohnt".


Vergleich starre Anordnung vs. Nachführsystem
Quelle: DEGERenergie GmbH& Co. KG


Einachsiges Nachführsystem mit
Aufständerung und
zweiachsiges Nachführsystem
Quelle: LINAK GmbH

DEGERtracker - Gebäudeintegriert
Quelle: DEGERenergie GmbH& Co. KG

Suntracker-EcoSystem
Quelle: TSS Solar GmbH

Ein überschüssiger Ertrag einer thermischen Solaranlage kann nicht über lange Zeit gespeichert werden, weil der Speicher meistens nicht groß genug ist bzw. die Wärme nicht verbraucht werden kann. Im Gegensatz dazu kann der überschüssige Ertrag einer Photovoltaikanlage direkt ins Stromnetz eingespeist werden und mit der Einspeisevergütung kann ein Gewinn erzielt werden.

Ein Nachführsystem ist ein Metallgestell, welches mithilfe eines Elektromotors und einer Steuerung über ein oder zwei Achsen schwenkbar ist.
Ein einachsiges Nachführsystem lässt sich vertikal schwenken und richtet die Solarmodule so in Richtung der Sonne aus.
Ein zweiachsiges Nachführsystem ist vertikal und horizontal schwenkbar und gleicht auch unterschiedliche Neigungswinkel zur Sonne aus.

Bei der Steuerung der PV-Tracker unterscheidet man zwischen einer astronomischen und sensorgesteuerten Anlage.
Bei der astronomischen Steuerung ist der Verlauf der Sonne an festgelegten Tagen im Jahr für den vorhandenen Standort fest in dem Zentralgerät eingespeichert. Die Nachführung folgt also nur dem vorgegebene Sonnenlauf, wobei die Umgebungsbedingungen (z. B. Wolken) nicht einbezogen werden.
Bei dem Sensorsteuerung richtet sich das die PV-Modul immer nach dem hellsten Punkt am Himmel aus. Aber das ist nicht immer der Punkt, an dem die Sonne steht. Z. B. werden die Sonnenstrahlen bei einem bewölkten Himmel an den Wolkenrändern reflektiert. Diesen hellsten Punkt sucht der Sensor heraus und richtet die Solarmodule danach aus. Bei einer vollständigen Wolkendecke richten sich die Module waagrecht aus und das restliche vorhandene Sonnenlicht (diffuse Strahlung), das durch die Wolken senkrecht auf die Module kommt. Hierdurch kann der Mehrertrag bis zu 70 % gegenüber einer starren Anlage betragen.

In Mittel- und Nordeuropa sollte grundsätzlich eine Sensorsteuerung eingesetzt werden. In den Mittelmeerländern ist eine astronomische Steuerung günstiger, weil die Sonne gleimäßiger scheint und der Himmel seltener bewölkt ist. Berücksichtigen sollte man auch, dass eine Sensorsteuerung komplizierter, und damit auch störanfälliger als eine astronomische Steuerung ist.
Freistehende auf einem Mast montierte Module benötigen auch einen Windsensor, damit das Modul bei zu hoher Windgeschwindigkeit aus dem Wind gedreht werden.

Solar Tracking - DEGERenergie GmbH& Co. KG
EcoChamp-Tracker - TSS Solar GmbH
Vor- und Nachteile verschiedener Nachführsysteme im Vergleich - DAA Deutsche Auftragsagentur GmbH

 


Komponenten im Ecochamp-Tracker-System
Quelle: TSS Solar GmbH

Solarelektrische Trinkwassererwärmung
Trinkwasser kann "kostenlos" und effizient mit Solarstrom erwärmt werden. Ein System besteht aus Photovoltaik-Solarmodulen, einer Regelung und einem Warmwasserspeicher mit Heizstab.

Bauteile mit einer PV-Trinkwasser-Regelung PVH C-1.05
Quelle: Nectar Sun

Die von den Solarmodulen gewonnene Energie wird bis zu 99 % über eine Regelung direkt mit dem Heizstab in nutzbare Wärme umgewandelt. Die MPPT-Funktion des Reglers (Maximum Power Point Tracking > Maximal-Leistungspunkt-Suche) sorgt dabei für einen maximalen Solarertrag. Die Energieübertragung von den Photovoltaikmodulen erfolgt über zwei normale 4 mm² Solarkabel mit wenigen Millimetern Durchmesser.
Der angeschlossene Heizstab erwärmt das Trinkwasser im Speicher bis zur eingestellten Solltemperatur. Um auch bei geringer Sonneneinstahlung eine konstante Trinkwassertemperatur zu gewährleisten, schaltet die Regelung den Heizstab automatisch auf den vorhandenen Netzstrom, bis die Sonne diese Aufgabe wieder übernimmt. Die Entscheidung, ab wann und bis zu welcher Temperatur das Netz genutzt werden soll, erfolgt komfortabel über das Display der Regelung.

Photovoltaik Trinkwasser Regelung PVH C-1.05
- Nectar Sun

Solarkraftwerke
Die Stromerzeugung durch die Sonne unterscheidet zwischen der direkten (Photovoltaik-Technologie) und der indirekten (thermische bzw. solarthermisches Kraftwerk) Nutzung der Sonnenenergie. Bei der Photovoltaik-Technologie wird das Sonnenlicht direkt in den Solarzellen in Strom umgesetzt. In den solarthermischen Kraftwerken wird die Wärme der Sonne über Absorber als primäre Energiequelle verwendet.

Photovoltaik-Technologie
Eine Photovoltaikanlage besteht aus vielen miteinander verkoppelten Solarzellen. Über Halbleiterschichten wird in den Solarzellen Sonnenlicht in elektrischen Strom umgewandelt. Eine Neuheit ist die CPV-Technologie (Concentrated Photovoltaics).

Ein Bürgersolarpark (Photovoltaik-Freiflächenanlagen) fördert die Akzeptanz für Photovoltaikanlagen. Warum muss man auf jedes Haus eine eigene Anlage packen? Sinnvoller ist es, in einer Gemeinde bzw. Stadt eine große Solaranlage zu bauen. Hier kann sich jeder Bürger beteiligen, vor allen Dingen dann, wenn er kein geeignetes Dach zur Verfügung hat oder sich das Dach nicht verschandeln oder den Anblick den Nachbarn die spiegelnden Flächen nicht zumuten will. Die Nachteile einer PV-Anlage bezüglich des Brandschutzes (Blitzschutzanlage) oder bei einem Feuer (Brandlöschung) sind zunehmend in der Diskussion.
Für Wind- und Solarparks sollen die Betreibergesellschaften künftig nach dem Gewerbesteuergesetz § 29 mindestens 90 %, statt bislang 70 % der Gewerbesteuer an die Standortkommunen zahlen. Dadurch wird u. a. eine bessere Akzeptanz der Anlagen vor Ort erhofft.


Photovoltaik-Freiflächenanlage

Photovoltaik-Freiflächenanlage an der
Bahnstrecke - Garding - St.Peter-Ording

Die Freiflächenanlagen werden hauptsächlich auf Konversionsflächen erstellt. Darunter versteht man Böden mit hoher Schadstoffbelastung, ehemalige Mülldeponien oder früher militärisch genutzte Flächen. Aber auch Ackerland oder Grünflächen können in so genannten "landwirtschaftlich benachteiligten Gebieten" in begrenztem Umfang für Solaranlagen genutzt werden. Für die deren Ausweisung ist die jeweilige Landesregierung zuständig und die zuständigen Kommune muss muss für jede Freiflächenanlage eine Baugenehmigung erteilen. Dieses Verfahren ist zur Zeit ein langwieriges Verfahren, weil auch die ökologische Verträglichkeit und die Integration ins Landschaftsbild geprüft werden müssen.
Die Vorteile dieser Anlagen sind, dass die Ausrichtung der Module durch die Aufständerung weitgehend frei festgelegt werden kann. Die Standortwahl ist nur durch die rechtlichen Rahmenbedingungen eingeschränkt. Dabei kommen hochwertige landwirtschaftliche Flächen und ökologisch wertvolle Flächen nicht in Betracht. Aber auch Naturschutzbelange sind zu beachten, wobei Naturschutz mit nicht Umweltschutz verwechselt werden darf, da eine Photovoltaikanlage keine schädlichen Emissionen verursacht und Tiere noch Pflanzen nicht geschädigt werden. Die Beeinträchtigung des Landschaftsbildes wird immer wieder als Gegenargument der Gegner herangezogen.


Gardinger Photovoltaik-Freiflächenanlage
Photovoltaik-Freiflächenanlage an der Bahnstrecke - Garding - St.Peter-Ording

Jede Gemeinde hat Grundstücke für Photovoltaik-Freiflächenanlagen (z. B. Schafweiden, Konversionsflächen, ehemaligen Mülldeponien), die z. B. in Form einer Energiegenossenschaft, Energiegesellschaft oder GmbH & Co, KG) genutzt werden können. Außerdem sollte das "Kirchturmdenken" durch Kooperationen über die eigene Grundstücks- bzw. Gemeindegrenze hinaus stattfinden.

Photovoltaik Freiflächenanlagen - Photovoltaik.org
Kritisch für den Naturschutz? Freiflächenphotovoltaik: Grundlagen und Anforderungen
- NABU Schleswig-Holstein

Großer Erfolg der EEG-Novelle: Dauerhaft sichere Einnahmen für die Gemeinden
- Karl-Heinz Remmers, pv magazine group GmbH & Co. KG

Genossenschaften - Erneuerbare Energien
- DGRV - Deutscher Genossenschafts- und Raiffeisenverband e.V.

Wir zapfen die Sonne an - Deutsche Bahn
Gute Planung von PV-Freilandanlagen
- Bundesverband Neue Energiewirtschaft e.V.

Habeck plant zeitnahe Klima-Sofortmaßnahmen

Agri-Photovoltaik
.

Agri-Photovoltaik
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Agri-Photovoltaik: Chance für Landwirtschaft und Energiewende
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Agri PV — Doppelte Ernte für eine nachhaltige Zukunft
AgroSolar Europe GmbH

Agri-PV — Gemeinsam für mehr Klimaresilienz
BayWa r.e. AG


Energiegenossenschaft / Klimaschutzgenossenschaft
Das Ziel einer Energiegenossenschaft ist, dass Bürgerinnen und Bürger dezentral in erneuerbare Energien (z. B. Windkraftanlagen, Photovoltaik-Freilandflächen, Biogasanlagen, Blockheizkraftwerke, Wasserkraftwerke) investieren. So sollen Arbeitsplätze in der Region gehalten bzw. geschaffen werden und die Erträge und Gewerbesteuern der Kommune zugutekommen. Außerdem hat sich bestätigt, dass eine bessere Akzeptanz der Anlagen vor Ort gegeben ist.
Die Gründungsvoraussetzungen gleichen den der Eingetragenen Genossenschaft (eG)

In Energiegenossenschaften kommen unternehmerisches Engagement und Maßnahmen zum Umwelt- und Klimaschutz zusammen. Die lokale Verankerung und das ehrenamtliche Engagements der aktiven Mitglieder sind das Kennzeichen und der Vorteil der Energiegenossenschaften und wenn sie weitere klimaschutzrelevante Geschäftsfelder erschließen und ihre Mitglieder sowie die Öffentlichkeit für konkrete Klimaschutzmaßnahmen* gewinnen, dann kann man diese auch als Klimaschutzgenossenschaft bezeichnen.
* Um bis 2050 die festgelegten deutschen Klimaziele zu erreichen, müsen die Treibhausgasemissionen um 80 bis 95 % gegenüber 1990 verringert werden. Dazu sind grundlegende Umstellungen in allen Lebens- und Wirtschaftsbereichen vorzunehmen. Dies muss nicht unbedingt zu starken Einschränkungen führen.
Notwendige Veränderungen in folgenden Lebens- und Wirtschaftsbereichen:

  • Wohnen (Wärmedämmung, Passivhausstandard, weniger und effizientere Haushaltsgeräte, energiesparende Beleuchtung)
  • Heizen, Kühlen, Lüften (Wärmepumpen, BHKW, Brennstoffzellen, Wasserstoffnutzung, synthetisches Methan und Erdgas, Kontrollierte Wohnungslüftung)
  • Landwirtschaft (Senkung der Stickstoffüberschüsse, Minderung der Ammoniakemissionen, Verminderung der Lachgasemissionen, Wiedervernässung von Mooren, Anhebung des Humusgehalts, Senkung der Tierzahlen [Methan-Emissionen senken])
  • Ernährung (weniger Fleischkonsum, sorgsamerer Umgang mit Lebensmitteln)
  • Mobilität (Fahrräder, E-Bikes, E-Lastenfahrräder, E-Autos, Bus, Bahn, CarSharing, kürzere Wegstrecken)
  • Energieversorgung (Solarthermie [Photovoltaikanlage, Solarthermie, solare Fernwärme, Sonnenwärmekraftwerk, Aufwindkraftwerk], Windenergie [Windkraftanlage, Flugwindkraftwerk], Bioenergie (Biomasse, biogener Brennstoff und Biokraftstoff], Geothermie [Erdwärme, Tiefenwärme])

Geschäftsbereiche der Energiegenossenschaften

  • Energieerzeugung
  • Vertrieb alternativer Energie (Strom, Wärme, Gas)
  • Übernahme und Betreiben von Versorgungsnetzen
  • Dienstleistungen für einen effizienteren Umgang mit Energie und Klimaschutz (Beratung, Energiespar-Contracting)

Vorteile einer Energiegenossenschaft

  • Die Genossenschaft ist den Mitgliedern verpflichtet und dient nicht vordergründig finanziellen Interessen
  • Wirtschaftliche Beteiligung der Mitglieder (Mitglied ist Träger und Nutzer der Leistungen)
  • Kein Mindestkapital zur Gründung erforderlich
  • Flexible und schnelle Entscheidungsfindungen
  • Insolvenzsichere Gesellschaftsform – überörtliche Prüfung durch Genossenschaftsverband
  • Demokratische Rechtsform – jedes Mitglied hat eine Stimme
  • Nicht aufkaufbar – keine "feindliche Übernahme" möglich, wie es bei Kapitalgesellschaften möglich ist
  • Ein- und Austritt durch eine einfache Willenserklärung – es ist kein Notar und kein Gericht nötig – so entstehen keine Kosten!

Energiegenossenschaften
Bürger, Kommunen und lokale Wirtschaftin guter Gesellschaft

- Agentur für Erneuerbare Energien e.V.

In sieben Schritten zur Energiegenossenschaft - Netzwerk Energiewende jetzt e.V.
Energiegenossenschafften im Auf- und Abschwung
- Agentur für Erneuerbare Energien e.V.

Maßnahmen zum Klimaschutz: So erreichen wir die Klimaziele bis 2050
- Öko-Institut e.V.

Klimaverträglich leben im Jahr 2050 + Klimaschutzszenario 2050 - 2. Endbericht
- Öko-Institut e.V.

Genossenschaften - Erneuerbare Energien
- DGRV - Deutscher Genossenschafts- und Raiffeisenverband e.V.
CPV-Technologie (Concentrated Photovoltaics)
Bei der CPV-Technologie (konzentrierte Photovoltaik) wird das Sonnenlicht mittels optischer Linsen oder gebogenen Spiegeln konzentriert bzw. gebündelt, ehe es auf den Halbleiter in der Solarzelle trifft. So kann der Wirkungsgrad eines Photovoltaikmoduls auf ca. 44 % gesteigert werden.


CPV-Module
Quelle: Heliotrop

Ein Sonnenkollektor fängt Sonnenlicht auf einer relativ großen Fläche ein und konzentriert es auf eine deutlich kleinere Fläche. Die Heizleistung auf der kleinen Fläche wächst proportional zum Größenverhältnis dieser beiden Flächen. Bei der konzentrierten Photovoltaik wächst die erzeugte Strommenge hingegen überproportional zur Intensität des eingestrahlten Sonnenlichts. Wird also beispielsweise das auf einen Quadratmeter einfallende Licht auf eine Solarzelle mit deutlich kleinerer Fläche konzentriert, wird mehr Strom erzeugt als durch eine herkömmliche Solarzelle von einem Quadratmeter Größe.

Nachteile sind die hohe Abhängigkeit von der Lichtbündelung, dass eine direkte Sonneneinstrahlung erforderlich macht, mit diffusem Streulicht bei bewölktem Himmel arbeitet die konzentrierte Photovoltaik sehr schlecht. Hier schneiden die Hochleistungsmodule schlechter ab als herkömmliche Solarzellen. Außerdem müssen CPV-Module permanent und exakt der Sonne nachgeführt werden.
Durch die starke Aufheizung der Module ist diese Technologie für kleine Photovoltaikanlagen auf dem Dach ist diese Technologie zur Zeit nicht geeignet, da ein ständiges Abführen der Wärme, oft mit einer aktive Kühlung, notwendig ist. Deswegen ist die konzentrierte Photovoltaik nur für großflächige Freilandanlagen in Regionen ("Sonnengürtel" der Erde; z. B. Südspanien, Südfrankreich, Griechenland, Süditalien, MENA-Region [Middle East & North Africa]) mit vielen Sonnenstunden umzusetzen.

Die Turbozelle - Heise Medien

Solarthermische Kraftwerke - Thermische Solarkraftwerke
Alle Kraftwerkstypen werden auf Freiflächen installiert und benötigen einen sehr großen Platzbedarf (Ausnahme; Parabolspiegel-Kraftwerke). Ein solarthermisches Kraftwerk (thermisches Solarkraftwerk) erzeugt mit Sonnenenergie zunächst Wärme, dann mit einer Dampfturbinenanlage mechanische Energie und schließlich in einem Generator elektrische Energie.

Daneben gibt es eine Krafwerksart (Aufwindkraftwerk), das mit Hilfe eines Luftstroms eine Turbine mit Generator antreibt.
Viele Organisationen bzw. Institute (FVEE - ForschungsVerbund Erneuerbare Energien) befassen sich mit der Förderung und Erstellung von solarthermischen Kraftwerken. So hat sich z. B. die Initiative Desertec bislang auf Europa und der MENA-Region (Middle East & North Africa) konzentriert und plant eine globale Kampagne zum Bau von solarthermischen Anlagen. Aufgrund der politisch unsicheren Situation in der MENA-Region bestehen hier nur Planungen und die Ausführungen sind auch Eis gelegt. Ein Fünftel des weltweit benötigten Stroms könnte bis 2050 aus großen Sonnenkraftwerken stammen.

Die solarthermischen Kraftwerke werden in 2 Gruppen untergliedert.
CSP-Technologie (Concentrated Solar Power)
- Parabolrinnen-Kraftwerk
- Parabolspiegel-Kraftwerk (Dish-Stirling-Kraftwerk)
- Solarturm-Kraftwerk
- Sonnenöfen
Aufwindkraftwerk


In der CSP-Technologie (Concentrated Solar Power) wird über Parabolrinnen, Parabolspiegel oder Heliostate die Lichteinstrahlung auf einen Absorber gebündelt, in dem extrem hohe Temperaturen entstehen. Die Wärme wird in einem nachgeschalteten Wärmekraftwerk in elektrischen Strom umgewandelt. Hier ist die Stromerzeugung von der Intensität des eingestrahlten Sonnenlichts bzw. der direkten Sonnenstrahlung abhängig. Im Gegensatz zur "normalen" Photovoltaik, die auch an Wolken gestreute Sonnenlicht direkt in Strom umgewandeln kann, benötigt die CSP-Technologie einen Himmel, der die meiste Zeit wolkenlos ist. Deswegen sollte der Standort eine hohe direkte Sonneneinstrahlung von über 2.000 kWh/m²a anbieten, was durch eine äquatornahe Lage und einen ständig geringen Bewölkungsgrad erreicht wird. Dies ist in Europa nur in Südspanien, Süditalien und Griechenland ökonomisch möglich.
Ideale Standorte wären die Wüstenregionen z. B. in der MENA-Region (Middle East & North Africa). Der erzeugte Strom müsste über mehrere tausende Kilometer mit Hochspannungs-Gleichstromleitungen (HVDC) transportiert werden, was technisch möglich wäre, aber aufgrund der politisch unsicheren Situation bestehen hier nur Planungen und die Ausführungen sind auch Eis gelegt.

Konzentrierte Solarthermie (CSP) - Christoph Schünemann / regenerative-zukunft.de
Konzentrierte solarthermische Energie: enorme Potenziale in der MENA-Region - Heindl Server GmbH

Konzentriertes Sonnenlicht zur Energieerzeugung nutzen - BINE Informationsdiens
CSP-Anlagen: Hoffnungsträger mit Schattenseiten - VDI Verlag GmbH

Aufwindkraftwerk

Prototyp für ein Aufwindkraftwerk in
Manzanares Spanien

Quelle: Schlaich Bergermann und Partner, SBP Sonne GmbH

Das Aufwindkraftwerk ist ein solarthermisches Kraftwerk, das für einen Standort mit hoher direkter Sonneneinstrahlung geeignet ist. Ideal sind eine äquatornahe Lagen (Wüstenregionen z. B. in der MENA-Region (Middle East & North Africa) und/oder Gegenden mit einem ständig geringen Bewölkungsgrad. Diese sind in Europa in Südspanien, Süditalien und Griechenland vorhanden.

Aufwindkraftwerke - Jörg Schlaich - SBP Sonne GmbH

 

Die Luft unter einem großen transluzenten Kollektordach durch die Sonne erwärmt. Durch den Dichteunterschied zwischen der warmen Luft im Kollektor und der kälteren Luft im Außenbereich strömt die Luft radial einer in der Mitte des Kollektors angeordneten, vertikalen, unten offenen Röhre zu und steigt in dieser auf. Eine am Fuß der Röhre eingebaute Turbine mit Generator wird durch die Luftströmung angetrieben und dadurch Strom erzeugt.
Ein kontinuierlicher 24-Stunden-Betrieb wird durch im Kollektor ausgelegte geschlossene Wasserschläuche garantiert. Sie geben ihre tagsüber gespeicherte Wärme in der Nacht wieder ab. Hier gibt es außer der einmaligen Befüllung der Schläuche keinen Wasserbedarf.


Prinzip eines Aufwindkraftwerkes
Quelle: Schlaich Bergermann und Partner, SBP Sonne GmbH
Prinzip einer kleinen Inselstromversorgung
Prinzip einer großen Inselstromversorgung
Quelle: Solar Zeller Energiesysteme
Solare Inselstromversorgung
Die Solarmodule einer kleinen Anlage speisen den solaren Gleichstrom (12 V oder 24 V) über einen Laderegler in eine Solarbatterie ein. Der Laderegler sorgt für eine schonende Batterieladung und schützt die Batterie vor schädlicher Tiefentladung durch die Verbarucher. Ein Verbraucher (Beleuchtung, TV/Radio, Kühlgerät) kann von dem in der Batterie gelagerten Solarstrom versorgt werden.

Die Solarmodule der Großanlagen speisen den solaren Gleichstrom (12 V / 24 V / 48 V) über einen Laderegler in eine Stationärbatterie ein. Die Verbraucher werden über einen speziellen Wechselrichter, der die Gleichspannung der Batterie in eine übliche 230V Wechselspannung umwandelt, versorgt. Dadurch können alle herkömmlichen Elektrogeräte verwendet werden. Die maximale Leistungsabgabe des Wechselrichter´s ist aber durch die Batteriekapazität und den Ladezustand begrenzt.

Diese Anlagen können mit Stromquellen aus der Windkraft, Wasserkraft oder BHKW ergänzt werden, um die Versorgungssicherheit besonders im Winter zu vergrößern
.
USV - Unterbrechungsfreie Stromversorgung
Viele Einrichtungen in haustechnischen Anlagen sind auf eine störungsfreie Stromversorgung angewiesen. Hier stehen besonders Computersysteme für die Regelungstechnik im Vordergrund. Aber auch im Bereich der Eigenwasserversorgung und in Heizungsanlagen kann ein Stromausfall zu erheblichen Problemen führen.
Besonders in Anlagen mit festen Brennstoffen, so z. B. Holzvergaserkessel (HV) und Kamineinsätze mit Wassertaschen, ist eine ständige Wasserzirkulation notwendig, damit die Wärme abtransportiert werden kann, es nicht zur Überhitzung kommt und die thermische Ablaufsicherung (TAS) ansprechen muss.
HEIKONTROL 2000 (USV)
Quelle: Heizkontor
Wenn diese Anlagen nicht eigensicher (offene Anlage auf Schwerkraft) gebaut werden können und ein häufiger Stromausfall möglich ist, dann ist der Einbau von UVS-Systemen eine Möglichkeit, die Stromversorgung sicherzustellen. Ansonsten dürften diese Anlagen nicht gebaut werden.
UVS-Systeme gibt es in den verschiedensten Ausführungen.
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USV-Anlagen - Schorisch Systems GmbH

Blackout

Blackout - Wahrscheinlich oder Panikmache? Eine Antwort auf diese Frage ist nicht einfach. Auch die Experten sind sich hier nicht einig. Auf jeden Fall darf die Diskussion in den Medien nicht zu einer Panik führen. Wichtig sind leichtverständliche Informationen über das Thema "Blackout". Schon der Begriff kann in der Bevölkerung zur Panik führen. Leider sind zunehmend "schlechte Nachrichten" in den Medien die "besten Nachrichten" >((
In vielen Fällen ist es aber kein totaler Stromausfall, sondern ein "Brownout* ".
* Ein Brownout bezeichnet eine zu geringe Spannung im Stromnetz, sozusagen die Vorstufe eines Stromausfalls. Brownouts entstehen bei einem Ungleichgewicht im Stromnetz.

>>> hier ausführlicher - Stromnetzstörungen <<<

Bestandsschutz - elektrische Anlagen- Sven Bonhagen
Autarkie - ÖKO-Energie
Photovoltaik-Inselanlagen
elektrische Anlagen- und Betriebsmittelprüfung
E-Check
Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.
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