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Unter Photovoltaik (oder
Fotovoltaik) versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in
elektrische Energie mittels Solarzellen. Seit 1958 ist sie zur Energieversorgung
der meisten kosten, solaranlage, mietvertrag, photovoltaikanlage, photovoltaik,
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Raumflugkörper im Einsatz. Inzwischen wird sie auch auf der Erde zur
Stromerzeugung eingesetzt und findet Anwendung auf Dachflächen, bei
Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden und auf
Freiflächen.
Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos (Genitiv von altgr. φῶς phos
‚Licht‘) und Volta (von Volt als Einheit der kosten, solaranlage, mietvertrag,
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elektrischen Spannung – nach Alessandro Volta) zusammen. Die Photovoltaik gilt
als Teilbereich der umfassenderen Solartechnik, die auch andere technische
Nutzungen der Sonnenenergie einschließt. Die als Licht und Wärme auf die Erde
auftreffende Menge an Sonnenenergie beträgt jährlich 1,5 × 1018 kWh; dies
entspricht in etwa dem 15.000-fachen des gesamten Primärenergieverbrauchs
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der Menschheit im Jahre 2006 (1,0 × 1014 kWh/Jahr). Der Lichtenergieeintrag
durch die Sonne beträgt pro Jahr etwa 1,1 × 1018 kWh. Diese Strahlungsenergie
Deutschland geführt. So wurde Ende Juni 2005 die Schwelle von 1000 MW
installierter elektrischer Nennleistung von kosten, solaranlage, mietvertrag,
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Photovoltaikanlagen überschritten; das entspricht einer Verhundertfachung in den
letzten zehn Jahren. Die als Licht und Wärme auf die Erde auftreffende Menge an
Sonnenenergie beträgt jährlich 1,5 × 1018 kWh; dies entspricht in etwa dem
15.000-fachen des gesamten Primärenergieverbrauchs der Menschheit im Jahre 2006
(1,0 × 1014 kWh/Jahr). Der Lichtenergieeintrag durch verbunden werden, in
Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort
genutzt, in Akkumulatoren kosten, solaranlage, mietvertrag, photovoltaikanlage,
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gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie
in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte
Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter
wird eine alleinige Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen
realisiertkann prinzipiell aufgefangen und teilweise in Elektrizität umgewandelt
werden, ohne dass Nebenprodukte wie Abgase (beispielsweise Kohlendioxid)
entstehen. Der Wellenlängenbereich der auftreffenden kosten, solaranlage,
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elektromagnetischen Strahlung reicht vom kurzwelligen, nicht sichtbaren
Ultraviolett (UV) über den sichtbaren Bereich (Licht) bis weit in den
langwelligeren infraroten Bereich (Wärmestrahlung) hinein. Bei der Umwandlung
wird der photoelektrische Effekt ausgenutzt.
Die Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten
Solarmodulen
Die photovoltaische Energiewandlung ist wegen der Herstellungskosten der
Solarmodule im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken deutlich teurer, wobei
allerdings große Teile der Folgekosten der konventionellen Energiewandlung nicht
in die heutigen Energiepreise mit eingehen. Das stark schwankende
Strahlungsangebot erschwert den Einsatz der Photovoltaik. Die Strahlungsenergie
schwankt vorhersehbar tages- und jahreszeitlich bedingt, sowie täglich abhängig
von der Wetterlage. Beispielsweise kann eine fest installierte Solaranlage in
Deutschland im Juli einen gegenüber dem Dezember bis zu fünfmal höheren Ertrag
bringen. Sinnvoll einsetzbar ist die photovoltaische Energiewandlung als ein
Baustein in einem Energiemix verschiedener Energiewandlungsprozesse. Ohne die
Möglichkeit einer wirtschaftlichen Energiespeicherung im großen Maßstab werden
hierbei konventionelle Kraftwerke nicht völlig zu ersetzen sein. Das
Stromeinspeisungsgesetz und insbesondere das Erneuerbare-Energien-Gesetz haben
zu einem Boom bei der Errichtung von Photovoltaikanlagen in Deutschland geführt.
So wurde Ende Juni kosten, solaranlage, mietvertrag, photovoltaikanlage,
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2005 die Schwelle von 1000 MW installierter elektrischer Nennleistung von
Photovoltaikanlagen überschritten; das entspricht einer Verhundertfachung in den
letzten zehn Jahren. Die als Licht und Wärme auf die Erde auftreffende Menge an
Sonnenenergie beträgt jährlich 1,5 × 1018 kWh; dies entspricht in etwa dem
15.000-fachen des gesamten Primärenergieverbrauchs der Menschheit im Jahre 2006
(1,0 × 1014 kWh/Jahr). Der Lichtenergieeintrag durch verbunden werden, in
Photovoltaikanlagen statt. kosten, solaranlage, mietvertrag, photovoltaikanlage,
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Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren
gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie
in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte
Gleichspannung von einem kosten, solaranlage, mietvertrag, photovoltaikanlage,
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Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter wird eine alleinige
Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier
kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen, muss die Energie gespeichert
werden. Ein bekanntes Beispiel für akkumulatorgepufferte Inselsysteme sind
Parkscheinautomaten. die Sonne beträgt pro Jahr etwa 1,1 × 1018 kWh. Diese
Strahlungsenergie kann prinzipiell aufgefangen und teilweise in Elektrizität
umgewandelt werden, ohne dass Nebenprodukte wie Abgase (beispielsweise
Kohlendioxid) entstehen. Der Wellenlängenbereich der auftreffenden
elektromagnetischen Strahlung reicht vom kurzwelligen, nicht sichtbaren
Ultraviolett (UV) über den sichtbaren Bereich (Licht) bis weit in den
langwelligeren infraroten Bereich (Wärmestrahlung) hinein. Bei der Umwandlung
wird der photoelektrische Effekt ausgenutzt.
Die Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten
Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte
Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in
Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche
Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem
Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter wird eine alleinige
Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier
kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen, muss die Energie gespeichert
werden. Ein bekanntes Beispiel für akkumulatorgepufferte Inselsysteme sind
Parkscheinautomaten.
Die photovoltaische Energiewandlung ist wegen der Herstellungskosten der
Solarmodule im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken deutlich teurer, wobei
allerdings große Teile der Folgekosten der konventionellen Energiewandlung nicht
in die heutigen Energiepreise mit eingehen. Das stark schwankende
Strahlungsangebot erschwert den Einsatz der Photovoltaik. Die Strahlungsenergie
schwankt vorhersehbar tages- und jahreszeitlich bedingt, sowie täglich abhängig
von der Wetterlage. Beispielsweise kann eine fest installierte die Schwelle von
1000 MW installierter elektrischer Nennleistung von Photovoltaikanlagen
überschritten; das entspricht einer Verhundertfachung in den letzten zehn
Jahren. Die Nennleistung von Photovoltaikanlagen wird häufig in Wp (Wattpeak)
oder kWp angegeben. „peak“ (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die
Leistung bei Testbedingungen, die nicht der Leistung bei höchster
Sonneneinstrahlung entspricht. Die Testbedingungen dienen zur Normierung und zum
Vergleich verschiedener Solarzellen oder -module. Die elektrischen Werte der
Bauteile unter diesen Bedingungen werden in den Datenblättern angegeben. Es wird
bei 25 °C Modultemperatur, 1000 W/m² Bestrahlungsstärke und einer Luftmasse von
1,5 gemessen. Dies sind die Standard-Testbedingungen (meist abgekürzt STC, engl.
Standard-Test-Conditions), die als internationaler Standard festgelegt wurden.
Können diese Bedingungen beim Testen, nicht eingehalten werden, so muss aus den
gegebenen Testbedingungen die Nennleistung rechnerisch ermittelt werden.
DieSolaranlage in Deutschland im Juli einen gegenüber dem Dezember bis zu
fünfmal höheren Ertrag bringen. Sinnvoll einsetzbar ist die photovoltaische
Energiewandlung als ein Baustein in einem Energiemix verschiedener
Energiewandlungsprozesse. Ohne die Möglichkeit einer wirtschaftlichen
Energiespeicherung im großen Maßstab werden hierbei konventionelle Kraftwerke
nicht völlig zu ersetzen sein. Das Stromeinspeisungsgesetz und insbesondere das
Erneuerbare-Energien-Gesetz haben zu einem Boom bei der Errichtung von
Photovoltaikanlagen in Deutschland geführt. So wurde Ende Juni 2005
Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² kommt in Mitteleuropa über ein Jahr gesehen
nicht sehr häufig vor (je weiter südlich, desto häufiger). Im normalen Betrieb
haben Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine höhere Betriebstemperatur als die
im Test vorgesehenen 25 °C und damit auch einen niedrigeren Wirkungsgrad.
Die zu erwartende mittlere Produktion an elektrischer Energie einer jeweils neu
errichteten netzgekoppelten Photovoltaik-Anlage in Deutschland steigt seit
Jahren mit Verbesserung der Technik kontinuierlich an und liegt derzeit bei
sinnvoller Auslegung der Anlage bei Werten zwischen 700 und 1180 kWh pro kWp und
Jahr[6],[7]. Typischerweise sind die Erträge im Süden höher als im Norden, wobei
selbst in Norddeutschland können teilweise immer noch beachtliche Erträge
generiert werden, so hat diese Anlage in Norddeutschland 1085 kWh pro kWp im
Jahr 2008 generiert[8]. Für eine Nennleistung von 1 kW werden Solarzellen mit
einer Fläche von etwa 8–10 m² benötigt. Daraus ergibt sich für eine neue Anlage
ein tatsächlicher Energieertrag von etwa 70–125 kWh pro Quadratmeter und Jahr
(entspricht einer mittleren Leistungsabgabe von 8 bis 14,3 W pro Quadratmeter).
Mit diesem online Photovoltaik-Anlagen Rechner, lässt sich der potentielle
Energieertrag je nach Ort, Ausrichtung, Dachneigung, Fläche und Effizienz
berechnen
Im Jahr 2007 errechnet
sich für Deutschland aus der installierten Leistung von 3,81 GWp und der
mittleren Leistung von 350 MW (erzeugte Energie von 3075 GWh) die mittlere
Einschaltdauer von 807 h. Gemessen an den 8760 Stunden pro Jahr ergibt sich eine
mittlere Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit von 9,2 %. Das ist weniger als der
Jahresdurchschnitt 2006 von 819 Stunden (9,3 %). kosten, solaranlage,
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Der Ausnutzungsgrad ist aber auch deshalb tief, weil durch das starke Wachstum
ein wesentlicher Teil der Anlagen nicht das ganze Jahr Strom produziert haben:
Eine Anlage welche erst im Dezember installiert wird, kann nur während eines
Monats Strom produzieren, was deren Ausnutzungsgrad auf 12 Monate gerechnet
wesentlich reduziert. Der Anteil an der deutschen Stromerzeugung lag 2008 bei
0,65 % (siehe Stromerzeugung).
Ein Forschungsprojekt der
EU beschäftigt sich mit der tatsächlichen Leistung von Photovoltaik je nach
Region. Hierzu gibt es eine Internetseite, auf der man sich, unter Angabe des
Watt peak, die tatsächliche Leistung von Photovoltaik für alle größeren Städte
in Europa und Afrika schätzen lassen kann.dach, mieten, dach, pacht, dach,
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