E-Mobilität
Ein Energieladesystem ist ein System, das die Beschaffung, Wandlung, Verteilung und Verwendung von Energie koordiniert. Unsere Energieladesysteme bringen optimale Leistung bei maximaler Flexibilität – smarte Wallboxen für jedes E- und Hybridauto.
Elektroautos unterscheiden sich in Bauart sowie Funktionsweise. Also eignen sich unterschiedliche Modelle für verschiedene Bedürfnisse. Vier verbreitete Typen sind: Battery Electric Vehicle (BEV), Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV), Hybrid Electric Vehicle (HEV) sowie Range Extender Electric Vehicle (REEV). Hier folgt ein Überblick über den Aufbau und die Unterschiede dieser vier Typen.
Battery Electric Vehicle (BEV)
BEVs schaffen mit einer Akkuladung mehrere hundert Kilometer. Sie sind sehr leise, daher bieten sie ein fast geräuschloses Fahrerlebnis. An Schnellladestationen lassen sich moderne BEVs schnell aufladen; ein Großteil der Batterie ist in 30 Minuten voll.
Auf einen Blick
BEVs können mehrere hundert Kilometer mit einer einzigen Ladung zurücklegen.
Sie sind sehr leise und bieten ein nahezu geräuschloses Fahrerlebnis.
Moderne BEV können an Schnellladestationen aufgeladen werden, so dass ein Großteil der Batterie in 30 Minuten aufgeladen werden kann.
Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV)
Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEV) besitzen einen Verbrennungsmotor und eine Batterie. Sie fahren entweder elektrisch oder mit Kraftstoff wie müssen ebenfalls an Ladestationen oder zuhause geladen werden. Die rein elektrische Reichweite ist begrenzt.
Auf einen Blick
Die Reichweite von PHEVs liegt meist bei 30 bis 110 Kilometern. Ist die Batterie leer, schalten sie automatisch auf den Verbrennungsmodus um. Im reinen Elektrobetrieb entstehen keine Emissionen. Im Verbrennungsmodus produzieren sie jedoch Emissionen wie jedes herkömmliche Auto. PHEVs bieten mehr Flexibilität wie passen gut zu Fahrern, die lange Strecken zurücklegen und selten Pausen machen.
Hybrid Electric Vehicle (HEV)
Hybrid Electric Vehicles (HEV) verwenden einen Verbrennungsmotor sowie eine kleine Batterie. Die Batterie lädt sich durch Bremsen wieder auf. Sie lassen sich nicht an Ladestationen laden und sind weniger abhängig von der Batterie als PHEVs. Der Elektromotor hilft dem Verbrennungsmotor.
Auf einen Blick
HEVs haben keine rein elektrische Reichweite, da sie keinen Akku besitzen, der extern aufladbar wäre. Vielmehr wird die Batterie dazu genutzt, den Verbrennungsmotor effizienter zu machen. Solche Fahrzeuge sind vielseitig und brauchen keine Ladeinfrastruktur. Sie eignen sich gut für Leute, die keine Möglichkeit haben, ein BEV oder PHEV aufzuladen.
Range Extender Electric Vehicle (REEV)
Range Extender Electric Vehicles (REEV) ähneln PHEVs. Ihr Verbrennungsmotor lädt aber primär die Batterie auf, anstatt direkt die Räder anzutreiben. Sie haben eine beschränkte elektrische Reichweite und können dann auf den Verbrennungsmotor umschalten.
Auf einen Blick
Ähnlich wie PHEVs müssen REEVs geladen werden, können aber bei Bedarf auf den Verbrennungsmotor zurückgreifen. Zwar erzeugen sie im Verbrennungsmodus Emissionen, aber im reinen Elektrobetrieb sind sie emissionsfrei. REEVs sind den PHEVs ähnlich und bieten Flexibilität für längere Fahrten, falls die Batteriereichweite nicht ausreicht.
Ein Elektroauto besteht aus verschiedenen Teilen, die zusammenarbeiten und es elektrisch antreiben. Hier die wichtigsten:
Ladeanschluss
Der Ladeanschluss verbindet das Elektroauto mit einer Stromquelle. Meistens befindet er sich an der Seite des Autos. Über ihn lädt man die Batterie. Einige moderne Elektroautos haben auch einen Ladeanschluss, der in beide Richtungen funktioniert. Mit ihm lässt sich Energie ins Stromnetz zurückspeisen oder andere Geräte versorgen. So kann das Elektroauto als mobiler Stromspeicher dienen. Gerade in Zukunft wird diese Flexibilität beim Laden sehr wichtig.
Batterie
Die Batterie befindet sich meistens im unteren Teil des Autos. Sie ist das größte und teuerste Teil. In ihr wird durch chemische Prozesse Energie gespeichert und bei Bedarf wieder freigegeben. Im Moment nutzt man hauptsächlich Lithium-Ionen-Batterien.
Auf einen Blick
Die Kapazität der Batterie bestimmt die Strecke, die man ohne Aufladen fahren kann.
Ausblick
An Lithium-Batterien wie neuen Technologien wird ständig gearbeitet, um die Kapazität zu verbessern. Künftig könnten auch Feststoffbatterien eine Möglichkeit sein.
Leistungselektronik
Die Leistungselektronik verbindet Batterie sowie Elektromotor. Sie regelt Stromfluss und Spannung. So wird die elektrische Energie im Motor effizient in Bewegungsenergie umgewandelt. Sie ermöglicht eine genaue Steuerung der Leistung des Elektromotors.
Elektromotor
Der Elektromotor ist der Teil, der elektrische Energie aus der Batterie in Bewegungsenergie umwandelt. Diese Energie wird gebraucht, um die Räder anzutreiben und das Auto zu bewegen. Er erzeugt ein sich ständig änderndes Magnetfeld mit elektrischem Strom. Diese Drehbewegung wird auf die Räder übertragen, wodurch sie sich drehen.
Fahrbewegung
Die Bewegungsenergie wird vom Elektromotor erzeugt. Sie bewegt das Auto. Diese Energie wird über die Räder auf die Straße übertragen. So kann das Auto fahren.
Info
Effizienz eines Elektroautos
Die Effizienz eines Elektroautos wird am Energieverbrauch gemessen. Dieser gibt an, wie viel elektrische Energie für eine bestimmte Strecke verbraucht wird. Der Energieverbrauch wird in Kilowattstunden pro Kilometer (kWh/km) gemessen. kWh ist die Menge der verbrauchten elektrischen Energie und km die gefahrene Strecke.
Was den Energieverbrauch eines E-Autos beeinflusst:
Wirkungsgrad des Elektromotors
Der Elektromotor wandelt einen Großteil der zugeführten elektrischen Energie in Bewegungsenergie um, die das Fahrzeug antreibt.
Aerodynamik
Je besser ein Elektroauto die Luft durchschneidet, desto weniger Energie wird benötigt, um es bei höheren Geschwindigkeiten zu bewegen. Das ist besonders wichtig auf der Autobahn.
Rollwiderstand
Reifen wie Räder erzeugen beim Rollen auf der Straße Reibung. Das kostet Energie. Reifen mit geringem Rollwiderstand können die Effizienz verbessern.
Gewicht
Schwerere Autos benötigen mehr Energie, um bewegt zu werden. Leichte Bauweise wie Materialien können die Effizienz verbessern.
Regenerative Bremsen
Die Möglichkeit, Energie beim Bremsen zurückzugewinnen, verbessert die Effizienz. Normalerweise geht diese Energie verloren. Die Bewegungsenergie des Autos wird in Strom umgewandelt und in die Batterie geleitet.
Fahrweise
Wie das Fahrzeug gefahren wird, hat einen großen Einfluss auf die Effizienz. Beschleunigen, Bremsen, Geschwindigkeit und andere Faktoren können die Effizienz stark beeinflussen.
Streckenprofil
Hügelige oder bergige Straßen erfordern mehr Energie, um das Fahrzeug beispielsweise bergauf zu bewegen. Das reduziert die Effizienz.
Die Effizienz eines Elektroautos wird oft in Kilowattstunden pro 100 Kilometer (kWh/100 km) angegeben. Je niedriger dieser Wert, desto effizienter ist das Fahrzeug. Umso weiter kann es mit einer Batterieladung fahren. Effiziente Elektroautos haben eine größere Reichweite. Sie können mehr Kilometer pro Einheit elektrischer Energie zurücklegen.
„Batterien sind unausgereift und nicht zuverlässig”
Erhebliche Verbesserungen bei Sicherheit sowie Haltbarkeit wurden bei Lithium-Ionen-Akkus in den letzten Jahren erreicht. Im Vergleich haben sie die höchste Energiedichte. So sind höhere Reichweiten für Elektroautos möglich.
Moderne Batterien brauchen keinen Wartungsaufwand. Ein regelmäßig durchgeführter Lade-/Entlade-Zyklus ist ebenso nicht notwendig. Ein Batteriemanagementsystem (BMS) im Auto stellt die optimale Ladestrategie vorein. Fahrzeughersteller gewähren außerdem langjährige Garantien über große Fahrdistanzen.
„Ein Elektroauto ist zu teuer”
Noch ist die Anschaffung eines Elektroautos teurer als die eines Verbrenners. Aber durch größere Serienproduktion und sinkende Batteriekosten werden Elektroautos in den nächsten Jahren erschwinglicher.
Sieht man die Gesamtkosten mit Blick auf die Nutzungsdauer an, ist ein Elektroauto günstiger als ein Verbrenner. Die laufenden Kosten sind geringer und es verursacht weniger Wartungsaufwand. Zum Beispiel braucht es keinerlei Schmierstoffe, weniger Verschleißteile und keine Abgaswartung.
Kraftstoffkosten sind ebenso günstiger. Strom für 300 – 400 km (60 kWh) kostet etwa 18€ (bei 30 ct pro kWh).
Ein weiterer Vorteil sind steuerliche Vergünstigungen.
Die Kfz-Steuer wird im Rahmen des Klimaschutzprogramms 2030 stärker an CO2-Emissionen orientiert. Für Elektrofahrzeuge, die erstmals zwischen dem 18.05.2011 und dem 31.12.2025 zugelassen wurden, gibt es eine Steuerbefreiung von bis zu 10 Jahren, die maximal bis zum 31.12.2030 gültig ist.
„Es gibt nicht genügend Ladesäulen”
Die Zahl öffentlicher Ladestationen wächst schnell. Supermärkte, Hotels, Parkhausbetreiber installieren Ladepunkte. Sie bieten ihren Kunden die Möglichkeit, während ihres Aufenthalts ihr Elektroauto zu laden. Am 01.03.2024 betrug die Gesamtzahl der bei der Bundesnetzagentur registrierten öffentlichen Ladepunkte etwa 130.000. Diese unterteilen sich in 104.000 Normalladepunkte (mit max. 22 kW Ladeleistung) sowie 20.000 Schnellladepunkte (mit mind. 50 kW Ladeleistung bis max. 350 kW). Außerdem werden Langstrecken in ganz Europa mit Schnellladestationen ausgebaut. Mit Planung sind so bequeme Reisen mit dem Elektroauto möglich.
Trotzdem ist privates Laden sowohl Zuhause als auch am Arbeitsplatz zusätzlich zur öffentlichen Ladeinfrastruktur sinnvoll wie notwendig.
„Ein Elektroauto ist zu leise”
Bei langsamen Geschwindigkeiten sind Elektroautos leiser als Autos mit Verbennungsmotoren. Das ist auf den ersten Blick ein Vorteil, denn die Lärmbelästigung in Städten sinkt! Da Verkehrslärm oft eine Gefahrenquelle impliziert, könnte das Wegfallen dieses Geräuschs zu vermehrten Unfällen führen. Deswegen gibt es in der EU seit Juli 2019 eine Verordnung. Sie schreibt eine akustische Warneinrichtung (AVAS) für Elektroautos vor. Ein oft futuristischer Sound macht das Elektroauto auf angenehme Weise hörbar.
„Ein Elektroauto ist zu wenig klimaschonend”
Elektroautos sind ein wichtiger Beitrag für den Klimaschutz, wenn entsprechende Rahmenbedingungen gelten. Sie sind meist klimaschonender als alle anderen Fahrzeugantriebe. Selbst bei Betrachtung des gesamten Lebenszyklus inklusive der Produktion verursacht ein modernes Elektroauto weniger CO2 als ein Verbrenner.
Dabei ist wichtig, dass saubere Energie für die Fortbewegung genutzt wird. Zum Beispiel kann der Strom aus einer eigenen Photovoltaikanlage genutzt werden. Ein Ökostrom-Vertrag bei einem lokalen Stromanbieter ist auch geeignet. Dieser Umweltvorteil wird deutlicher, wenn mit der Energiewende der Anteil erneuerbarer Energien im Netz steigt.
„Die Reichweite ist zu gering”
Reichweiten von Elektrofahrzeugen haben sich in den letzten Jahren stark erhöht. Mit neuen Elektroautos sind über 1000 km möglich. Die Sorge ist unbegründet, denn Batteriekapazitäten genügen oft den Anforderungen des Alltagsgebrauchs.
Privatfahrzeuge stehen durchschnittlich 90 % der Zeit ungenutzt auf einem Parkplatz und ein großer Teil der alltäglichen Fahrstrecken beträgt weniger als 50 km. Darüber hinaus können DC-ladefähige Elektrofahrzeuge neuerer Bauart innerhalb einer halben Stunde um bis zu 80 % an Schnellladestationen aufgeladen werden.
Für längere Fahrdistanzen ist trotzdem ein öffentliches und flächendeckendes Ladenetz notwendig. Das ist in großen Teilen schon vorhanden und wird in den nächsten Jahren stark wachsen. Schnellladestationen werden außerdem in ganz Deutschland ausgebaut.
„Elektroautos sind deutlich gefährlicher”
Elektroautos garantieren, wie alle in Europa zugelassenen Fahrzeuge, ein Höchstmaß an Sicherheit. Bei einem Defekt trennt die Batterie sich automatisch von anderen Hochvoltkomponenten und -kabeln. Außerdem wird das Stromschlagrisiko durch Sicherheitssysteme vermieden.
Die Gefahr des Umkippens wird durch die schwere Batterie im Unterboden minimiert. Bei einem Crash gibt es keinen schweren Motorblock, der sich in den Fahrerraum drückt und die Passagiere verletzt. Auch die Brandlast ist nach Einschätzung von Feuerwehrexperten bei Verbrennern sowie Elektroautos gleich.
Die Folgen elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) für den Menschen sind frühzeitig erkannt worden und fließen bei der Produktentwicklung und -design mit ein.
„Das Laden von E-Autos dauert zu lange”
Im Gegensatz zum Verbrenner dauert das Aufladen des Elektroautos länger. Aber auch das ist keine Einschränkung. Wer sich ein Elektroauto anschafft, muss umdenken. Denn es wird nicht wie der Verbrenner unterwegs vollgetankt. Das eigene Auto steht im Durchschnitt 90 % des Tages still, wie am Arbeitsplatz oder in der eigenen Garage. Hier besteht die Möglichkeit, es entspannt wie problemlos zu laden. Eine heimische Ladestation mit 11 kW Leistung lädt ein kompatibles Elektroauto mit 50 kWh Batteriekapazität innerhalb von 5 Stunden auf.
Schnellladestationen ermöglichen das Laden auf einer Langstrecke. Bei einer 30-minütigen Autobahnpause lässt sich das Elektroauto um bis zu 80 % aufladen.
„Das Stromnetz kann die Ladesäulen nicht mit Strom versorgen.”
Um zusätzlich Elektroautos aufladen zu können, bietet das Stromnetz in den meisten Fällen Reserven. Das kann aber auch über Lastmanagement oder eine Verstärkung des lokalen Stromnetzes erreicht werden. Dazu bereitet die Bundesregierung aktuell einen Gesetzentwurf zur Spitzenglättung vor. Damit sollen Netzbetreiber die Möglichkeit haben, einzelne Verbraucher bei zu hoher Netzbelastung abzuschalten.
Darüber hinaus haben Elektrofahrzeuge durch bidirektionale Ladetechnologie das Potenzial, Lastspitzen zu reduzieren.
Elektroautos bieten viele Vorzüge. Sie helfen, die Umwelt weniger zu belasten und unsere Fortbewegung nachhaltiger zu machen. Hier sind die wichtigsten Vorteile:
Umweltfreundlich
E-Autos sind umweltfreundlicher, denn sie stoßen keine Abgase aus dem Auspuff aus. Das verringert Luftverschmutzung sowie Treibhausgase erheblich. So verbessert sich die Luft in Städten, gleichzeitig wird der Klimawandel gebremst.
Niedrigere Betriebskosten
Auch die Betriebskosten sind geringer. E-Autos haben einen einfacheren Antrieb mit weniger Teilen, die kaputtgehen können. Weniger Wartung ist nötig. Hinzu kommt: Strom ist meistens billiger als Benzin oder Diesel.
Energieeffizient
Darüber hinaus arbeiten Elektromotoren viel effizienter als Verbrennungsmotoren. Jene wandeln einen Großteil der Batterieenergie in Bewegung um, anstatt in Wärme. Daher brauchen sie weniger Energie für die gleiche Strecke. Das führt zu einer besseren Nutzung von Ressourcen.
Geräuscharm
Sie sind leise. Elektromotoren machen weniger Lärm als Verbrennungsmotoren, besonders im Stadtverkehr. Das reduziert die Lärmbelästigung und steigert den Komfort für Insassen und die Lebensqualität für Anwohner.
Schnelles Beschleunigen
Hinzu kommt eine schnelle Beschleunigung. E-Autos bieten hohes Drehmoment von Anfang an. Sie beschleunigen sehr schnell, was ein angenehmes Fahrerlebnis und ein reaktionsschnelles Fahrverhalten ermöglicht.
Heimisches Laden
Zudem laden sie zu Hause. E-Autos lassen sich bequem daheim aufladen. Das macht Tankstellenbesuche seltener und das Laden flexibler. Fahrzeughalter laden ihr E-Auto über Nacht ohne spezielle Infrastruktur, was die tägliche Nutzung erleichtert.
Reduzierung der Abhängigkeit von Öl
Ein weiterer Aspekt ist die geringere Abhängigkeit von Öl. Elektroautos brauchen weniger fossile Brennstoffe. Das fördert die Energieunabhängigkeit wie reduziert die Auswirkungen schwankender Öl- und Benzinpreise. Eine größere Vielfalt an Energiequellen macht die Energieversorgung stabiler wie nachhaltiger.
Verringerung der CO2-Emissionen
Schließlich verringern sie die CO2-Emissionen. Selbst, wenn der Strom für E-Autos aus fossilen Brennstoffen stammt, haben E-Autos eine geringere CO2-Bilanz als Verbrenner. Das liegt an der besseren Energieeffizienz. Diese Reduktion der Treibhausgasemissionen ist wichtig im Kampf gegen den Klimawandel.
Beachten Sie aber: Die Vorteile von E-Autos hängen von der Region, der Ladeinfrastruktur und der individuellen Nutzung ab. Insgesamt tragen Elektroautos dazu bei, die Umweltbelastung des Verkehrs zu verringern und eine nachhaltigere Mobilität zu fördern.
Ladegeschwindigkeiten
Die folgende Tabelle zeigt die üblichen Ladearten mit ihrer Leistung und den passenden Steckern.
AC-Laden (Normalladen)
Für das AC-Laden (Normalladen) gibt es Schuko-Steckdosen oder Wallboxen an (halb-)öffentlichen Orten. Zum Beispiel finden sich diese auf Kundenparkplätzen, öffentlichen Parkplätzen sowie in Parkhäusern.
Die Ladeleistungen betragen 3,7 kW (AC, 1-phasig), 7,4 kW (AC, 3-phasig), 11 kW (AC, 3-phasig) oder 22 kW (AC, 3-phasig).
DC-Laden (Schnellladen)
Beim DC-Laden (Schnellladen) nutzen Sie (halb-)öffentliche Stationen mit 50 kW, etwa auf Kundenparkplätzen oder in Parkhäusern.
Verfügbare Leistungen sind 50 kW (DC) oder 100 kW (DC).
DC-Laden (Ultra-Schnellladen)
Das Ultra-Schnellladen (HPC) mit DC-Ladeleistungen von 150 kW oder 350 kW findet man an (halb-)öffentlichen Orten wie Autohöfen, Raststätten oder Autobahnparkplätzen.
Angeboten werden 150 kW (DC), 200 kW (DC) sowie 350 kW (DC).
Dauer eines Ladevorgangs in der Praxis
Wie lange ein Ladevorgang dauert, hängt hauptsächlich von zwei Dingen ab: der höchsten Ladeleistung (kW) des Autos und der Ladestation, weiterhin der Größe der Batterie (kWh).
Langsamladen
Beim Langsamladen liegt die Ladeleistung zwischen 3,7 kW und 22 kW.
Plug-in-Hybridautos (PHEV) erreichen maximal 11 kW AC-Ladeleistung. Reine Elektroautos (BEV) unterstützen AC- sowie höhere DC-Ladeleistungen.
Schnellladen
Elektroautos mit großen Batterien und hohen Ladeleistungen sind an Schnellladestationen (ab 150 kW) oft schon in 30 Minuten zu 80 % voll. Die maximale Ladeleistung an diesen Stationen ist meistens auf 350 kW begrenzt.
Oft wird die 80%-Marke als Richtwert genannt. Bis dahin lädt die Batterie eines Elektroautos mit voller Kraft, danach sinkt die Leistung.
Info
Daumenregel für die Ladedauer
Eine Faustregel zur Ladedauer: Ladezeit = Batteriekapazität/Ladeleistung × 1,3.
Der Faktor 1,3 gleicht aus, dass die Ladeleistung nicht gleich bleibt.
Bis wann soll der Kernenergieausstieg erfolgen?
Als Folge der Katastrophe in Fukushima 2011 schaltete Deutschland acht Atomkraftwerke sofort ab. Für die neun weiteren Kraftwerke war das Ende bis Ende 2022 geplant. Aber wegen stark gestiegener Strompreise und um die Stromversorgung im letzten Winter zu sichern, entschied man, die letzten drei Atomkraftwerke im Betrieb bis spätestens April 2023 weiterlaufen zu lassen. Am 15. April 2023 wurden auch diese stillgelegt. Damit endet die Nutzung von Atomkraft in Deutschland.
Was sagt der g-Wert aus?
Der g-Wert heißt auch Energiedurchlassgrad. Er beschreibt die gesamte Durchlässigkeit für Sonnenenergie bei transparenten Bauteilen. Ein Beispiel: Ein g-Wert von 0,70 bedeutet, dass 70 % der Sonnenenergie durch eine lichtdurchlässige Oberfläche kommen. Das ist etwa ein Fenster. Der g-Wert besteht aus zwei Teilen: Direkt durchgelassene Sonnenstrahlung sowie sekundäre Wärmeabgabe.
Für was steht die Globalstrahlung?
Die Globalstrahlung beschreibt die Strahlungsleistung der Sonne, die auf eine horizontale Fläche trifft. Sie besteht aus direkter Strahlung, also Strahlung, die ohne Streuung auf die Fläche trifft, oder gestreuter Strahlung. Streuung kann durch Wolken oder andere Einflüsse in der Atmosphäre geschehen. Die Globalstrahlung misst man in W/m².
Die Globalstrahlung ist am stärksten, wenn sie senkrecht auf den Äquator trifft. Sie nimmt zu den Polen hin ab, da sie flacher auftrifft. In Deutschland beträgt die Globalstrahlung etwa 1.000 kWh/m². Ein Unterschied zwischen Nord und Süd ist erkennbar. Im Süden ist die mittlere Globalstrahlung etwas höher, dennoch würde sie nicht den gesamten Strombedarf einer Region decken. Darum ist Photovoltaik eine Komponente der nachhaltigen Energieerzeugung und -versorgung.
Was ist ein Wechselrichter?
Mit einem Wechselrichter wandelt man Gleichstrom, der von einer PV-Anlage erzeugt wurde, in Wechselstrom um.
Welcher Strom wird durch eine Photovoltaikanlage produziert?
Photovoltaikanlagen erzeugen Gleichstrom. Das bedeutet, dass die Stromstärke sowie -richtung sich nicht mit der Zeit verändern.
Was beschreibt die energetische Flächeneffizienz?
Die energetische Flächeneffizienz beschreibt das Verhältnis der erzeugten Energie zur Fläche der Anlage (einschließlich der Fläche für die Rohstoffproduktion, die für den Betrieb notwendig ist). Windkraft- und Photovoltaikanlagen erzielen eine höhere energetische Flächeneffizienz als Biomasse. Doch Biomasse lässt sich einfacher speichern.
Kann ein Autarkiegrad von 100% erreicht werden?
Ja, theoretisch ist ein Autarkiegrad von 100 % möglich, aber nicht wirtschaftlich. Dafür bräuchte man eine sehr große Photovoltaikanlage und einen entsprechend großen Speicher. Mit dem PV-Rechner sieht man, welcher Autarkiegrad sich im eigenen Fall ergibt. In Kombination mit einem Ökostromtarif lassen sich die CO2-Emissionen trotz Strombezug aus dem Netz verringern und die Umwelt nachhaltig schützen.
Was wird unter dem Begriff Energieautarkie verstanden?
Energieautarkie meint die Fähigkeit, sich selbstständig mit Energie zu versorgen. Der Autarkiegrad wird bestimmt durch den Anteil des selbst erzeugten Stroms am gesamten Stromverbrauch. Dieser steigt mit verschiedenen Maßnahmen wie Photovoltaikanlage oder Speicher.
Wozu wird ein Einspeisezähler benötigt?
Ein Einspeisezähler ist ein Stromzähler. Er zählt die Strommenge, die von einer dezentralen Anlage erzeugt und dann ins Netz eingespeist wird. Mit dem Stromzähler, der die Strommenge aus dem Netz misst, ist es ein Zweirichtungszähler.
Nach welchen Regeln erfolgt die Einspeisung von Strom?
Die Einsatzreihenfolge der Stromerzeugungsanlagen richtet sich nach den Grenzkosten. Grenzkosten sind die Kosten, die für die letzte produzierte Megawattstunde anfallen. Diese Regelung der Einspeisereihenfolge heißt Merit-Order. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz legt fest, dass der gesamte Strom aus erneuerbaren Energien Vorrang vor Strom aus konventionellen Kraftwerken hat. Das nennt man Einspeisevorrang.
Welche weitere Unterstützung gibt es beim Kauf einer PV-Anlage?
Neben Geld für Investitionen in Photovoltaikanlagen gibt es gute Kredite zur Finanzierung. Ein Beispiel ist die KfW. Dort gibt es den Kredit 270. Dieser unterstützt Investitionen in erneuerbare Energien.
Gibt es eine Förderdatenbank für Photovoltaikanlagen?
Gibt es eine Datenbank für Förderungen? Ja, das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat eine erstellt. Dort geben Sie ins Suchfeld Photovoltaikanlage ein, dann sehen Sie die aktuellen Förderungen. Oder Sie wählen im Filterbereich Ihr Bundesland aus und unter Förderberechtigte "Privatpersonen". Die Datenbank finden Sie hier. Auch kann es regionale Förderungen für den Kauf einer PV-Anlage geben.
Wichtig: Sie reichen den Antrag meist vor der Auftragserteilung ein.
Wie hoch ist die aktuelle Einspeisevergütung?
Neue Vergütungssätze gelten seit dem 1. Februar 2024 für Anlagen, die ab diesem Zeitpunkt in Betrieb gehen. Die Sätze für neue Anlagen sind geringfügig um 1 Prozent gesunken. Bei der Vergütungshöhe wird zwischen Volleinspeise- oder Eigenversorgungsanlagen unterschieden.
Volleinspeiseanlagen bekommen den höheren Satz, wenn sie vor Inbetriebnahme beim Netzbetreiber als Volleinspeiseanlage gemeldet wurden. Um auch in den nächsten Jahren von diesen höheren Sätzen zu profitieren, muss die Anlage vor dem 1. Dezember des Vorjahres erneut beim Netzbetreiber angemeldet sein. Die Einspeisevergütung beträgt: Bei Anlagen bis 10 kWp 12,9 Cent pro kWh. Bei größeren Anlagen gibt es für den Teil ab 10 kWp 10,8 Cent pro kWh.
Bei Eigenversorgungsanlagen beträgt die Einspeisevergütung für Anlagen bis 10 kWp 8,11 Cent pro kWh. Bei größeren Anlagen gibt es für den Teil ab 10 kWp 7,03 Cent pro kWh.
Was ist die Photovoltaikpflicht?
Um den Ausbau von Photovoltaikanlagen zu fördern und die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien voranzubringen, gibt es in einigen Bundesländern seit Anfang 2022 eine Photovoltaikpflicht. Diese verpflichtet Bauherren beim Neubau von Wohn- oder Nichtwohngebäuden sowie bei der Dachsanierung eines Bestandsgebäudes zur Installation einer Photovoltaikanlage. Aber die Details sind von Bundesland zu Bundesland verschieden. Eine Übersicht finden Sie hier. Bisher gibt es keine bundesweite Photovoltaikpflicht, obwohl dies im Bundestag diskutiert wird.
Was ist bei bewölktem Himmel?
Bei bewölktem Himmel erreicht die PV-Anlage keine maximale Leistung. Aber sie nimmt auch das diffuse Sonnenlicht auf, das durch die Wolken kommt. Je heller es ist, desto mehr Leistung erzielen die Module. Der diffuse Anteil macht in Deutschland etwa die Hälfte der Einstrahlung aus.
Gut zu wissen: Diffuses Licht ist gleichmäßiges, weiches Licht ohne große Schatten oder Kontraste.
Was für Montagearten gibt es für Photovoltaikanlagen auf Dächern?
Man unterscheidet zwischen Aufdach- oder Indachmontage. Bei der Aufdachmontage werden die Module auf Montagepunkten über der Dacheindeckung befestigt. Hingegen werden die Module bei der Indachmontage direkt in das Dach integriert. In diesem Fall werden die Dachziegel durch Solardachziegel ersetzt, die auf der Unterseite durch Steckverbindungen zu größeren Einheiten verbunden werden. Unter ästhetischen Gesichtspunkten wird die Indachmontage oft als attraktiver angesehen, doch sie ist auch teurer als die Aufdachmontage.
Kann man auch auf einem Flachdach eine Photovoltaikanlage installieren?
Ja, PV-Anlagen können auch auf Flachdächern installiert werden. Mithilfe eines Montagesystems werden die Module schräg aufgestellt. Dadurch erhalten sie eine günstige Neigung sowie die optimale Südausrichtung. Durch die schräge Position wird sichergestellt, dass heruntergefallener Schmutz nicht auf den Modulen liegen bleibt und sie verdeckt. Ebenfalls vermeidet dies die Ansammlung warmer Luft unter den Modulen. Die Leistung der PV-Module sinkt bei erhöhten Temperaturen. Somit wird durch die schräge Aufstellung sowohl ein Reinigungseffekt als auch eine ausreichende Belüftung gewährleistet. Um die gleiche Leistung wie bei einer Schrägdachvariante zu erzeugen, wird etwa die doppelte Flachdachfläche benötigt, da ein Abstand zwischen den Modulen eingehalten werden muss, um eine gegenseitige Verschattung zu verhindern.
Welche Solarzellen-Typen gibt es?
Die Solarzellen lassen sich wie folgt einteilen:
Siliziumsolarzelle: Das ist die meistverwendete Solarzellenart. Aus Silizium als Einkristall lassen sich monokristalline Zellen herstellen, die einen Wirkungsgrad von über 20 % haben. Aber dies ist recht teuer. Demgegenüber stehen Solarzellen aus polykristallinem Silizium, die kostengünstiger, aber auch mit einem geringeren Wirkungsgrad ausgestattet sind.
Dünnschichtzellen: Diese Solarzellen werden durch Aufdampfen oder Aufdrucken hergestellt. Man findet sowohl amorphe Silizium- als auch Cadmium-Tellurid-Zellen. In der Regel ist in den Solarzellen ebenfalls Kupfer, Indium oder Selen vorhanden. Auch Gallium, das einen hohen Wirkungsgrad aufweist, ist möglich, doch teuer.
Organische Photovoltaikzellen: Vorteile organischer Photovoltaik ist die Verformbarkeit oder die günstige Herstellung durch Druck auf Folien. Sie bestehen aus Kunststoffen sowie metallischen Elektroden. Herausforderungen der organischen Photovoltaikzellen sind die Beständigkeit als auch der zu geringe Wirkungsgrad.
Konzentrator-Photovoltaik: Wirkungsgrade von über 40 % werden durch den speziellen Mechanismus der Konzentrator-Photovoltaikzellen erreicht. Hierbei wird das einfallende Sonnenlicht mit Linsen konzentriert. Der Nachteil ist der hohe Preis. Aber Preissenkungen sind zu erwarten.
Gut zu wissen: Der Wirkungsgrad der gesamten Anlage entspricht nicht den Wirkungsgraden der Zellen. Bereits bei der Verschaltung der Zellen zu den Modulen sinkt der Wirkungsgrad. Das liegt an vielfältigen Verlusten wie durch die Abdeckung. Auch bei der Verschaltung mehrerer Module zur Anlage entstehen Verluste. Hier sind beispielhaft Verluste beim Wechselrichter zu nennen.
Wie hängt die Rentabilität einer PV-Anlage mit einem E-Auto zusammen?
Durch die sinkende Einspeisevergütung ist es in der Regel rentabel, den erzeugten Strom selbst zu verbrauchen. Die Erzeugungskosten des Stroms liegen unter den Stromkosten des Netzbezugs. Wenn Sie zusätzlich zu Ihrem Stromverbrauch im Haushalt den Strom für das Laden eines Elektrofahrzeugs nutzen, steigen diese Potenziale. Das bedeutet, Sie können Ihr Elektroauto durch die PV-Anlage kostenlos laden und somit Stromkosten sparen. Sie können mithilfe des PV-Rechners die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage für Ihr spezielles Setting berechnen sowie die Auswirkungen bei Berücksichtigung eines Elektrofahrzeuges einsehen.
Wie hoch ist die Lebensdauer der PV-Anlage?
Die Lebensdauer von PV-Anlagen beträgt etwa 25 bis 30 Jahre.
Was sind Voraussetzungen für die Installation einer Photovoltaikanlage?.Die wichtigsten Voraussetzungen, die zu berücksichtigen sind, werden nachfolgend genannt.
Dachstatik
Verschattung (teilweise / ganz)
Dämmung des Dachs
Rechtliche Vorgaben (Genehmigung / Anzeigepflicht)
Anmerkung: Meist ist keine Genehmigung nötig, dennoch sollten Sie abklären, wie es in Ihrem Fall geregelt ist und ob eine Anzeigepflicht gilt.
Inwieweit hat die Verschmutzung der PV-Module Einfluss auf den Ertrag?
PV-Module können durch Laub oder Staub verschmutzen. In den meisten Fällen wird dies aber spätestens beim nächsten Regen abgewaschen, sodass keine erheblichen Einbußen zu erwarten sind. Sollte der Neigungswinkel sehr flach sein (10° und flacher) oder sich die Photovoltaikanlage nahe an Bäumen/Staubquellen befinden, könnte sich das ändern. Auch in trockenen Regionen kann eine Reinigung der Module sinnvoll sein.
Welchen Einfluss hat die Ausrichtung und Neigung von PV-Anlagen?
Die Globalstrahlung, also die Strahlungsleistung der Sonne, die auf eine Fläche trifft, ist abhängig von der Ausrichtung oder der Neigung der PV-Anlage.
Die Ausrichtung, also die Himmelsrichtung, der die Photovoltaikanlage zugewandt ist, erreicht bei südlicher Orientierung optimale Werte. Eine Abweichung, also südöstlich oder südwestlich, ist möglich oder nur mit geringen Verlusten verbunden.
Der Neigungswinkel beschreibt die Verkippung der Anlage, sodass die Sonnenstrahlen möglichst senkrecht auf die PV-Module treffen. Bei rechtwinkligem Auftreffen kann die maximale Leistung erzielt werden. Durch die fixe Montage der Module auf dem Dach wählt man häufig einen Winkel, der im Jahresdurchschnitt der optimalen Dachneigung entspricht.
Bei südlicher Ausrichtung kann das Optimum mit einem Winkel von 30° erzielt werden. Flachere Kippwinkel sollten bei südöstlicher oder südwestlicher Ausrichtung in Betracht gezogen werden. Insgesamt lassen sich sehr gute Ergebnisse mit angepassten Neigungswinkeln bei östlicher, südlicher oder westlicher Ausrichtung erzielen. Im Gegensatz dazu ist mit deutlichen Energieeinbußen bei Anlagen mit nordöstlicher, nördlicher oder nordwestlicher Orientierung zu rechnen.
Was ist der Nutzungsgrad und wie hoch ist er bei Photovoltaikanlagen?
Unter dem Nutzungsgrad versteht man das Verhältnis aus zugeführter Energie bei Energieumwandlungsprozessen oder dem daraus gewonnenen Nutzen. Photovoltaikanlagen erzielen einen Nutzungsgrad von 7,5 bis 13 %. Dabei spielen viele Faktoren, wie die Auslegung, die Ausrichtung, die Montage, die Wetterbedingungen sowie das Alter der PV-Anlage eine Rolle.
Wie funktioniert die Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie?
Die Solarzelle besteht häufig aus Silicium. Silicium ist durch seine Eigenschaften als Halbleiter besonders geeignet, denn dadurch lassen sich bei zugeführter Energie freie Ladungsträger erzeugen, sodass ein elektrischer Fluss entsteht.
Zur näheren Betrachtung:
Silicium wird an der oberen Schicht beispielsweise mit Phosphor verunreinigt, sodass ein Elektronenüberschuss entsteht. Damit agiert Phosphor als Elektronendonator. Diese Schicht wird auch als n-Schicht bezeichnet. In der unteren Schicht wird das Silicium beispielsweise mit Bor verunreinigt. Bor ist ein Elektronenakzeptor, das bedeutet, in dieser Schicht entsteht ein Mangel an Elektronen. Durch die fehlenden Elektronen entstehen freie Stellen, die sogenannten Löcher. Diese Schicht wird auch p-Schicht genannt. Zwischen den beiden Schichten befindet sich der Grenzbereich. Hier entsteht eine neutrale Zone, da sich der Überschuss der oberen Schicht mit dem Mangel an Elektronen der unteren Schicht ausgleicht. In der Solarzelle entstehen deshalb elektrisch geladene Pole. Das ist damit zu begründen, oben weniger negative Ladungsträger (Elektronen) als ursprünglich vorhanden sind oder unten zusätzliche Elektronen in den Löchern eingefügt wurden. Sobald Sonnenstrahlung nun in die Grenzschicht eintritt, können locker gebundene Elektronen gelöst werden oder sich bewegen. Spannung oder nutzbarer Strom resultierten, solange die Sonnenstrahlung eindringt.
Ist Solarstrom planbar?
Tatsächlich ist die Energieerzeugung mittels Photovoltaikanlagen trotz der Volatilität von erneuerbaren Energien gut vorhersehbar. Dank verlässlicher Wettervoraussagen entspricht die erwartete Stromproduktion sehr gut der tatsächlichen Stromproduktion.
Was ist eine Photovoltaikanlage?
Mit einer Photovoltaikanlage wird Sonnenstrahlung in elektrische Energie umgewandelt. Das geschieht in den Solarzellen. Das einfallende Licht erzeugt mithilfe von Halbleitern einen Elektronenfluss, sodass der erzeugte elektrische Strom genutzt werden kann.
Photovoltaikanlagen lassen sich in die drei Kategorien Dach-, Fassaden- oder Freiflächenanlagen einteilen. Zusätzlich ist die Einteilung in Inselanlagen (Off-Grid-Systeme) oder in netzgekoppelte Photovoltaikanlagen (On-Grid-Systeme) möglich. Bei Inselanlagen ist kein öffentliches Versorgungsnetz vorhanden, sodass Photovoltaikanlagen zur Versorgung mit elektrischer Energie eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu können netzgekoppelte Photovoltaikanlagen elektrische Energie in das Stromnetz einspeisen. Dafür ist ein Wechselrichter nötig, der den von der PV-Anlage produzierten Gleichstrom in netzüblichen Wechselstrom transformiert. Ein Zähler misst die Strommenge, die ins Netz gelangt.
Was ist der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik?
Solarthermie wandelt Sonnenstrahlung in Wärme um. Photovoltaikanlagen erzeugen aus Sonnenstrahlung Strom. "Solaranlage" beschreibt beide Arten. Beide Anlagen erzeugen erneuerbare Energie aus Sonnenstrahlung. Dabei belasten sie die Umwelt wenig.
Wie wirkt sich der Bergbau auf soziale Aspekte aus?
Rohstoffabbau kann Staaten mit Entwicklungspotenzial bei nachhaltigem Fortschritt unterstützen. Allerdings werden Vorteile des Rohstoffsektors, wie neue Jobs oder Einnahmen für den Staat, oft nicht gut genutzt. So profitiert die Bevölkerung vieler Länder nicht von Rohstoffvorkommen. Nur wenn die Bevölkerung durch den Bergbau einen Vorteil hat, etwa durch Wertschöpfung vor Ort, faire Bezahlung und Transparenz, ist nachhaltiger Fortschritt möglich. Außerdem muss die Gewinnung umweltschonend erfolgen wie Menschenrechte sowie Sicherheitsstandards respektieren. Derzeit gibt es im Bergbau viele Herausforderungen, welche umfassend gelöst werden sollten. Dabei ist der Bergbau an sich nicht schlecht. Etliche Ziele für nachhaltige Entwicklung lassen sich durch ihn fördern. Verschiedene Programme, zum Beispiel das Sektorprogramm "Rohstoffe sowie Entwicklung" sowie die "Extractive Industries Transparency Initiative", setzen sich ein für eine sozialverträgliche wie nachhaltige Entwicklung des Bergbaus, um eine langfristige Rohstoffversorgung zu gewährleisten und die Schwierigkeiten zu bewältigen.
Wie kritisch sind die Ressourcen in Stromspeichern?
Die deutsche Rohstoffagentur (DERA) bewertet die Elemente einer Lithium-Ionen-Batterie. Nickel, Lithium wie auch Graphit haben geringe Kritikalität. Das bedeutet: Bei diesen Stoffen sind keine großen Risiken zu erwarten. Bei Kobalt spielen vor allem politische Risiken eine entscheidende Rolle. Dazu gehören die unsichere Lage im Kongo oder Chinas Marktmacht bei der Weiterverarbeitung, was zu höherer Kritikalität führt. Um dieses Problem anzugehen, forschen Fachleute daran, wie Kobalt in Lithium-Ionen-Batterien reduziert oder ersetzt werden kann. Bei der Betrachtung von Ressourcen sollte auch die Rohstoffgewinnung berücksichtigt werden. Um soziale Belastungen sowie Umweltbelastungen zu senken, ist es wichtig, neue Produktionstechnologien sowie Materialersatz zu entwickeln, die Ressourceneffizienz steigern.
Gibt es Förderungen für den Kauf eines Stromspeichers?
Auch gibt es für den Kauf von Stromspeichern oft Förderungen von Bundesländern oder Kommunen. Sie sind häufig an den Kauf einer Photovoltaikanlage gekoppelt. Die Bundesländer können Förderungen prinzipiell frei gestalten. Jedoch wurden viele Förderprogramme eingestellt, da die Mittel aufgebraucht waren. Voraussichtlich gibt es ab Anfang 2024 Zuschüsse für Stromspeicher nur noch in Berlin. Ferner gibt es attraktive Kreditangebote zur Finanzierung von PV-Anlagen sowie Batteriespeichern. Ein Beispiel hierfür ist die Förderbank KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau).
Wie häufig muss ein Stromspeicher gewartet werden?
Die meisten Stromspeicher lassen sich mit dem Internet verbinden, sodass Sie per App immer über den aktuellen Zustand informiert sind. Lithium-Ionen-Batterien sind im Allgemeinen wenig anfällig für Schäden. Allerdings ist eine Kontrolle des Speichers im Rahmen des vier- bis fünfjährigen Anlagenchecks empfehlenswert. Gut zu wissen: Redox-Flow-Batterien brauchen im Vergleich mehr Wartung (siehe auch Speicherarten).
Kann ein Stromspeicher auch als Notstromanlage fungieren?
Bei zeitweisem Stromausfall kann eine Notstromanlage einspringen, sodass weiterhin Strom da ist. Der Stromspeicher kann diese Aufgabe übernehmen, wobei dies vom Modell abhängt. Einige Stromspeicher haben eine Notstromsteckdose, andere können sogar einen Ersatzstrombetrieb abdecken.
Kann ich saisonale Schwankungen mit einem Stromspeicher ausgleichen?
Mit Batteriespeichern lassen sich saisonale Schwankungen nicht ausgleichen. Das heißt: Im Sommer kann überschüssiger Strom nicht für den Winter gespeichert werden. Für solche Fälle werden andere Speicherarten erforscht, zum Beispiel der Wasserstoffspeicher. Hier wird bei Überschuss (zum Beispiel im Sommer) Wasserstoff produziert, welcher dann im Winter in einer Brennstoffzelle wieder in Strom und Wärme umgewandelt wird.
Was ist ein DC-gekoppelter Speicher?
Eine Photovoltaikanlage erzeugt Gleichstrom. Für Nutzung im Haus oder Abgabe ins Netz wandelt ein Wechselrichter ihn in Wechselstrom um. Speicher gibt es als AC- oder DC-Varianten.
Bei einem DC-gekoppelten Speicher geht der Gleichstrom direkt in den Speicher. Hier nutzt man oft den vorhandenen Wechselrichter der PV-Anlage mit. Dann nennt man ihn Hybridgerät. Oder die PV-Module sind direkt mit dem Speicher verbunden, welcher einen eingebauten Wechselrichter hat. DC-Systeme sind oft sehr effizient und kosten weniger.
Was ist ein AC-gekoppelter Speicher?
Die Anlage erzeugt Gleichstrom. Für Nutzung im Haus oder Einspeisung ins Netz wandelt ein Wechselrichter ihn in Wechselstrom um. Bei Speichern unterscheidet man AC-gekoppelte von DC-gekoppelten Systemen.
Bei der AC-Kopplung wird der Gleichstrom zuerst in Wechselstrom umgewandelt. Dann fließt er ins Hausnetz. Von dort wird der Wechselstrom wieder in Gleichstrom umgewandelt. So wird er im Speicher gespeichert. Das geschieht am Wechselrichter des Speichers. Er kann Wechselstrom in Gleichstrom (zum Speichern) sowie Gleichstrom in Wechselstrom (zum Entnehmen) umwandeln.
AC-gekoppelte Systeme sind flexibel mit Anlagen kombinierbar und einfach nachzurüsten.
Wie groß sollte der Speicher sein?
Ein Stromspeicher sollte richtig bemessen sein. Bei zu geringer Größe kann produzierter Strom nicht gespeichert werden. Dann muss er ins Netz eingespeist werden. Bei zu großer Größe befindet sich die Batterie meist zwischen vollem und halbem Zustand. Das wirkt sich schlecht auf die Lebensdauer aus. Außerdem kostet es Geld für ungenutzte Kapazität. Ein Stromspeicher dient zur Speicherung von überschüssigem Strom für Zeiten ohne Produktion (z. B. nachts). Er sollte den durchschnittlichen Stromverbrauch zwischen Abend wie Morgen speichern. Auch sollte die Speichergröße sich an der Leistung der Anlage orientieren.
Was versteht man unter Stromgestehungskosten?
Stromgestehungskosten sind die Kosten, die bei der Umwandlung von Energie in Strom entstehen. Sie werden durch das Verhältnis der Gesamtkosten und der Stromproduktion berechnet.
Die Gesamtkosten einer Anlage bestehen aus Investitions-, Finanzierungs-, Betriebs- und Rückbaukosten. Den größten Anteil haben die Investitionskosten.
Wie wirken sich Photovoltaikanlagen auf die Natur und Landschaft aus?
Bisher liegen wenige Studien vor, um die Folgen von Solarparks für Natur wie auch Landschaft ausreichend zu bewerten, besonders was Langzeitwirkungen betrifft. Anlagen für Photovoltaik können sich positiv auf die Natur auswirken. Dabei kommt es auf den konkreten Standort und die Integration der Anlage in die Umgebung an. Durch die ruhige Art der Energiegewinnung können Solaranlagen Rückzugsorte für Tiere sein. Vielfältige Maßnahmen können dies unterstützen, doch sie müssen an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst sein.
Was passiert nach dem Gebrauch mit der Photovoltaikanlage?
Das Kreislaufwirtschaftsgesetz legt fest, was mit Abfall geschehen soll. Für Photovoltaikanlagen heißt das zuerst, Abfall vermeiden. Regelmäßige Wartung und sorgfältiger Umgang verlängern die Lebensdauer der Anlage. Danach testet man die Module auf Wiederverwendbarkeit oder Reparierbarkeit, damit sie eventuell ein zweites Leben erhalten. Zuletzt erfolgt das Recycling. Wenn eine Reparatur keinen Sinn mehr ergibt, gewinnt man die verbauten Rohstoffe zurück.
Wie sieht das Recycling von Photovoltaikanlagen aus?
Die Verordnung für Elektro- und Elektronik-Altgeräte regelt das Recycling von Photovoltaik-Modulen. Dabei geht es um Ressourcenschutz und die Reduktion von Schadstoffen. In Deutschland gibt es etwa 340 Recyclinganlagen. Nur unbrauchbare Module dürfen recycelt werden. Vorher hat die Wiederverwendung Vorrang. Photovoltaik-Module bestehen aus Glas, Aluminium, Kupfer, Edelmetallen wie Polymeren. Anfangs konzentrierte man sich auf Glas, Aluminium wie auch Kupfer. Inzwischen lassen sich mehr als 90% der Materialien aus Solarzellen auf Siliziumbasis recyceln. Je besser das Recycling und je mehr Sekundärrohstoffe verfügbar sind, desto weniger Primärrohstoffe werden benötigt. Das verringert die Umweltbelastung durch den Abbau.
Zuerst entfernt man beim Recycling die Polymere durch Pyrolyse. Dann zerlegt man das Photovoltaik-Modul in Einzelteile, die separat recycelt werden können. Glas sowie Aluminium lassen sich direkt weiterverwenden, während man die Edelmetalle aus den Solarzellen mit elektrochemischen Prozessen zurückgewinnt.
Als Betreiber einer Solaranlage müssen Sie sich nicht um die Entsorgung kümmern, da die Hersteller gesetzlich verpflichtet sind, alte Solarmodule zu verwerten.
Wie werden alte Photovoltaikanlagen entsorgt?
Es gibt verschiedene Stellen, an die Sie sich wenden können, um eine alte Photovoltaikanlage zu entsorgen:
Über Installateure.
Bei einem Sammelsystem.
Kostenlos bei kommunalen Sammelstellen.
Eine nicht mehr benötigte Anlage muss nicht zwingend entsorgt werden. Sie können sie auch über Plattformen wie SecondSol verkaufen.
Entsteht eine Lärmbelästigung durch Photovoltaikanlagen?
Wechselrichter, Transformatoren wie nachgeführte Anlagen können Lärm verursachen, weil sie sich ständig nach der Sonne ausrichten. Ab einer Größe von einem Megawatt Peak ist ein Schallgutachten ratsam. Vorher ist nicht mit störendem Lärm zu rechnen.
Sind Schäden wie bspw. durch Brand wahrscheinlicher?
Von einer fachgerecht installierten Anlage geht keine erhöhte Gefahr aus – Photovoltaikanlagen ziehen auch keine Blitze an. Feuer oder Hitzeschäden sind selten. Im Brandfall ist das Löschen jedoch schwieriger, weil der Brandherd oft schwerer zugänglich ist.
Eine Gefahr für die Nachbarschaft ist selbst bei Dünnschichtmodulen mit Cadmium ausgeschlossen.
Gehen von der elektromagnetischen Strahlung Gefahren aus?
Photovoltaikanlagen erzeugen Gleichstrom. Dadurch entsteht ein statisches Feld, aber das elektrische Feld ist schon wenige Zentimeter entfernt kaum noch messbar. In 50 Zentimetern Abstand ist das Magnetfeld mit dem der Erde vergleichbar und stellt daher ebenfalls keine Gefahr für Menschen dar. Höherfrequente Wechselfelder treten am Wechselrichter auf. Deswegen empfiehlt es sich, den Wechselrichter nicht direkt neben Schlaf- oder Wohnzimmer zu platzieren.
Wie beeinflussen Photovoltaikanlagen den lokalen und globalen Wärmehaushalt?
Dunkle Flächen absorbieren Sonnenstrahlung, was zu Erwärmung führt. Helle Flächen reflektieren die Strahlung. Photovoltaikmodule haben einen solaren Reflexionsgrad zwischen 3 und 5%, weil die Sonnenstrahlung absorbiert und in Strom umgewandelt werden soll. Der Absorptionsgrad ist also sehr hoch. Insgesamt wird durch die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom und die Reflexion der Photovoltaik-Module etwa so viel Wärme freigesetzt wie an einer Betonoberfläche. Allerdings ist die Wärmekapazität geringer, sodass sich eine Anlage schneller erwärmt, aber auch schneller wieder abkühlt. Weil durch Photovoltaikanlagen Strom produziert wird, braucht man weniger thermische, nukleare und fossile Kraftwerke, deren Betrieb Abwärme erzeugt. Außerdem beeinflusst die CO2-Bilanz den Wärmehaushalt global. Photovoltaikanlagen setzen weniger CO2 frei als fossile Kraftwerke und wirken so dem Treibhauseffekt entgegen.
Wie störend sind die blendenden Lichtreflexionen?
Blendende Reflexionen sind möglich, je nach Sonnenstand, jedoch nur kurzzeitig. Die Oberfläche der Module ist speziell so gestaltet, dass möglichst wenig Sonnenstrahlung reflektiert wird. Außerdem ändert sich der Sonnenstand ständig. Bei Freiflächenanlagen kann ein Gutachten erforderlich sein, um das Ausmaß der Reflexionen zu untersuchen, damit keine Gefährdung für den Verkehr entsteht. Bei Dachanlagen ist dies normalerweise nicht nötig.
Ist der Flächenverbrauch von Photovoltaikanlagen problematisch?
Nein, es gibt viele Möglichkeiten, Photovoltaikanlagen zu integrieren. Beispiele sind Module an Fassaden, auf Dächern, in Verkehrswegen, auf künstlichen Seen sowie Fahrzeugdächern. Eine direkte Konkurrenz zur Landwirtschaft lässt sich so stark begrenzen oder sogar vermeiden.
Wie fällt die Emissionsbilanz von Photovoltaikanlagen aus?
Die Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen ist eine wichtige Möglichkeit, erneuerbare Energien für eine nachhaltige Energieversorgung zu nutzen. Damit leisten Photovoltaikanlagen einen erheblichen Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasen. Um die CO2-Bilanz zu betrachten, werden alle Treibhausgase, die bei der Stromproduktion entstehen, in CO2-Äquivalente umgerechnet. Das bedeutet, die unterschiedlichen Emissionen werden auf die Umweltwirkungen von 1g CO2 normiert, um sie vergleichbar zu machen. Photovoltaikanlagen setzen 29 bis 66 CO2-Äquivalente pro erzeugter Kilowattstunde frei (einschließlich des Energieaufwands für die Herstellung der Module). Bei Öl bzw. Braunkohle liegen die Werte bei 790 bzw. 1080 CO2-Äquivalenten pro kWh.
Wie viel CO 2 spare ich mit einer PV-Anlage ein?
Eine allgemeingültige Antwort ist nicht möglich, denn die Bewertung hängt von vielen Faktoren ab. Zum Beispiel von Ausrichtung, Neigung, Standort, Baujahr sowie Anlagengröße. Um eine zuverlässige Antwort für Ihren Fall zu erhalten, können Sie einen Photovoltaik-Rechner verwenden und eine Bewertung erhalten.
Wie hoch ist der Energiebedarf von Photovoltaikanlagen?
Die Herstellung von Solarzellen benötigt viel Energie. Das liegt am Schmelzen des Siliziums und der Produktion der Wafer (feine Silizium-Scheiben). Allerdings erzeugen Photovoltaikanlagen die zur Herstellung sowie Beseitigung benötigte Energiemenge in weniger als 1 ½ Jahren. Die energetische Amortisationszeit ist also vergleichsweise niedrig.
Überlasten PV-Anlagen das Stromnetz?
Photovoltaikanlagen erzeugen Strom dezentral. Sie sind an das Niederspannungsnetz angeschlossen. An sonnigen Tagen kann es in Gegenden mit vielen Photovoltaikanlagen zu viel Strom geben. Das heißt, es wird mehr Strom erzeugt als verbraucht. Dieser Strom wird dann mit Transformatoren vom Niederspannungsnetz in das Mittelspannungsnetz geleitet, um die Netze zu stabilisieren. Um zu verhindern, dass die Transformatoren zu stark belastet werden, sollten Photovoltaikanlagen gleichmäßig verteilt und die Netze ausgebaut sein. Im Allgemeinen sind kleinere, dezentrale Photovoltaikanlagen besser für das Netz als große Kraftwerke. Denn die Energieerzeugung und der Stromverbrauch finden vor Ort und in kleineren Mengen statt, während große Kraftwerke viel Energie an einem Ort erzeugen, wodurch spezielle Netzanbindungen nötig sind.
Lohnt es sich eine PV-Anlage zu mieten?
Manche Anbieter offerieren die Miete einer Photovoltaikanlage. Jene Option kommt in Frage, falls nicht genügend Geld für den Kauf da ist. Oft ist sie aber nicht rentabel. Kreditangebote, beispielsweise von der KfW Förderbank, sind zur Finanzierung von Photovoltaikanlagen meist die bessere Wahl. Wer sich für Fördermöglichkeiten interessiert, findet weitere Informationen unter dem Begriff „Förderung“.
Wie häufig fällt die Wartung einer PV-Anlage an?
Für Photovoltaikanlagen in Gewerbebetrieben besteht eine Wartungspflicht. Die Richtlinie DIN VDE 0105-100 schreibt eine Prüfung oder Wartung alle vier Jahre vor. Eventuell sind auch Vorschriften der Versicherung zu beachten. Für eine lange Lebensdauer der Photovoltaikanlage empfiehlt sich eine sorgfältige Behandlung wie regelmäßige Wartung (Fernwartung und Vor-Ort-Prüfung alle ein bis zwei Jahre). Schäden können Folgen für die Sicherheit und die Finanzen haben. Sie sollten daher schnell erkannt und behoben werden.
Muss die EEG-Umlage bei Eigenversorgung entrichtet werden?
Die EEG-Umlage war bis Juli 2022 ein wichtiges und kompliziertes Thema. Das EEG 2023 hat die EEG-Umlage komplett abgeschafft. Stromkunden müssen sie seit dem 1. Juli 2022 nicht mehr zahlen.
Wie lange dauert die Installation einer PV-Anlage?
Wenn alle Teile da sind, dauert die Installation einer Photovoltaikanlage in der Regel nur wenige Tage.
Wer installiert die PV-Anlage?
Ein Fachbetrieb montiert und installiert die Photovoltaikanlage. Ein Elektriker verlegt den elektrischen Anschluss wie meldet die Anlage beim Netzbetreiber an. Die Photovoltaikanlage sollte man auf keinen Fall selbst installieren.
Was gibt es für steuerliche Regelungen zu beachten?
Wer Strom ins Netz einspeist, muss bestimmte Steuerregeln beachten, da er dadurch unternehmerisch tätig ist. Das muss innerhalb eines Monats beim Finanzamt angemeldet werden. Es wird zwischen Umsatzsteuer sowie Einkommensteuer unterschieden. Die Umsatzsteuer fällt an, sobald Leistungen oder Lieferungen ausgetauscht werden. Die Einkommensteuer bezieht sich auf Gewinne.
Möglich ist die Befreiung von der Umsatzsteuer als Kleinunternehmer. Ebenfalls befreit werden kann man von der Ertragssteuer bei Anlagen bis 10 kWp. Die Kleinunternehmerregelung ist möglich, wenn der Umsatz im Jahr der Anschaffung 22.000 Euro brutto und im Folgejahr 50.000 Euro brutto nicht übersteigt. Es fallen dann 0 % Umsatzsteuer auf Einspeisevergütung und selbst verbrauchten Strom an. Was für einen steuerlich am besten ist, sollte man mit Fachleuten klären.
Ist eine separate Versicherung von PV-Anlagen nötig?
Eine Photovoltaikanlage ist eine größere Investition. Deshalb stellt sich die Frage, ob eine Versicherung nötig ist. Es gibt keine Pflicht, eine Versicherung abzuschließen. Eine abzuschließen kann aber ratsam sein, da Schäden schnell teuer werden können. Oft lässt sich die Photovoltaikanlage mit geringen Mehrkosten in die Wohngebäudeversicherung aufnehmen. Es gibt auch spezielle Photovoltaikversicherungen. Sie lohnen sich aber oft erst bei größeren Anlagen (über 10 kW). Schäden, die abgedeckt sein sollten, sind unter anderem Wasser sowie Frost, Ertragsausfall, Diebstahl, Kurzschluss, Sturm wie auch Hagel, Elementargefahren sowie Bedienungsfehler sowie Brand.
Gut zu wissen ist: Die gesetzliche Gewährleistungsfrist beträgt bei Photovoltaikanlagen zwei bis fünf Jahre. Darüber hinaus kann der Hersteller freiwillig Garantien zu Bedingungen seiner Wahl ausstellen.
Welche PV-Anlagen-Größe ist für mich sinnvoll?
Die passende Größe einer Photovoltaikanlage hängt von den Gegebenheiten vor Ort ab. Beeinflusst wird die Entscheidung unter anderem von der Dachgröße und dem Strombedarf. Mit einem Photovoltaik-Rechner kann man die Situation abbilden und die möglichen ökologischen und ökonomischen Vorteile sehen. Damit lassen sich verschiedene Größen vergleichen und eine gute Entscheidung treffen.
Wie hoch sind die laufenden Kosten bei einer PV-Anlage?
Die jährlichen Kosten liegen bei etwa 1 bis 2 % der Anschaffungskosten.
Ist eine PV-Anlage für mich wirtschaftlich rentabel?
Ob eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich rentabel ist, lässt sich nicht pauschal sagen. Denn die Rentabilität hängt von vielen Faktoren und Zusammenhängen ab. Zum Beispiel vom individuellen Stromverbrauch, dem Standort, dem Baujahr und der Größe der Anlage sowie eventuell weiteren vorhandenen energetischen Bauteilen (E-Auto, Stromspeicher, Wärmepumpe) und dem Eigenverbrauch. Um eine sichere Antwort für die Situation zu bekommen, kann man den Photovoltaik-Rechner nutzen und eine ökonomische und ökologische Bewertung einsehen.
Was ist eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe ist eine besondere wie meist sparsame Art der Heizung. Sie nimmt Wärme aus der Umgebung (zum Beispiel aus dem Erdreich, Wasser oder der Luft) auf und erhöht deren Temperatur, damit die Umgebung (zum Beispiel Wohngebäude) oder Wasser beheizt werden kann. Um die Effizienz einer Wärmepumpe zu beurteilen, betrachtet man die Arbeitszahl. Diese gibt das Verhältnis von nutzbarer Wärme zu Antriebsenergie an. Eine Wärmepumpe ist umso effizienter, je höher die Arbeitszahl ist. Um die Effizienz zu steigern, sollte der Unterschied zwischen Wärmequellentemperatur wie Nutzungstemperatur möglichst gering sein.
Was ist die Sektorenkopplung und welche Ziele verfolgt sie?
Von Sektorenkopplung spricht man, wenn die Energiebereiche Strom, Wärme und Verkehr kombiniert werden, um umfassende Lösungen für die Energieversorgung zu schaffen. Dabei spielen die Verringerung der Kohlenstoffemissionen der Sektoren durch erneuerbare Energien sowie die Vernetzung, um Synergieeffekte zu nutzen, eine zentrale Rolle.
Konkrete Beispiele sollen die Sektorenkopplung verdeutlichen: Durch Elektromobilität werden die Sektoren Strom und Verkehr kombiniert. Die Verknüpfung von Wärme und Strom kann durch Wärmepumpen realisiert werden.
In Zukunft sollen Anreize geschaffen werden, Strom dann zu verbrauchen, wenn zu viel Strom vorhanden ist, um so die Netze zu stabilisieren und die Sektorenkopplung systemverträglich zu machen.
Für was steht der Begriff Prosumer?
Prosumer ist eine Kombination der Wörter Produzent wie auch Konsument. Zum Beispiel sind Personen, die eine Photovoltaikanlage besitzen und den erzeugten Strom selbst verbrauchen, Prosumer. Das Gleiche gilt für Wärmepumpen und Solarthermieanlagen.
Was wird mit dem Begriff Netzparität gemeint?
Netzparität bedeutet, dass die Kosten für die Erzeugung von Strom mit einer eigenen Anlage genauso hoch sind wie die Kosten für Strom aus dem Netz. Letztere setzen sich aus Kosten für die Erzeugung, den Transport sowie Umlagen und Steuern zusammen. Gut zu wissen ist: Wie sich eine Photovoltaikanlage in Ihrem Fall ökologisch und ökonomisch lohnt, kann man mit einem Photovoltaik-Rechner berechnen.
Was ist die wirtschaftliche Amortisationszeit?
Die wirtschaftliche Amortisationszeit ist der Zeitraum, den eine Energieerzeugungsanlage (zum Beispiel Photovoltaikanlage) in Betrieb sein muss, bis die Investitionsausgaben durch niedrigere Energiekosten und/oder die Einspeisevergütung ausgeglichen sind.
Eine ähnliche Rechnung ist bei Maßnahmen zur Effizienzsteigerung möglich. Hier werden die Kosten zur Umsetzung der Maßnahme mit den erwarteten Einsparungen verglichen. Die Dauer, bis der finanzielle Mehraufwand zu Beginn durch die Maßnahme ausgeglichen ist, wird mit der wirtschaftlichen Amortisationszeit beschrieben.
[1] Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und zu den offiziellen spezifischen CO₂-Emissionen bzw. zum Stromverbrauch neuer PKW können dem "Leitfaden über den offiziellen Kraftstoffverbrauch, die offiziellen spezifischen CO₂-Emissionen und den offiziellen Stromverbrauch neuer PKW" entnommen werden. Dieser ist an allen Verkaufsstellen und bei der 'Deutschen Automobil Treuhand GmbH' unentgeltlich unter www.dat.de erhältlich.
[2] Der Stromverbrauch und CO₂-Ausstoß ist abhängig von der Fahrzeugkonfiguration.
[3] Alle Angabe ohne Gewähr.
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