Grosse Photovoltaikanlagen – Clever Strom erzeugen.

Wie können Dach und Fassaden von Gewerbe- und Industriebauten sowie Mehrfamilienhäusern sinnvoll und wirtschaftlich für die Stromproduktion genutzt werden? Sind Photovoltaikanlagen wirklich so nachhaltig und umweltfreundlich? Wie funktionieren sie? Worauf ist insbesondere bei grossen Anlagen zu achten? Wie lässt sich der Betrieb sicherstellen? Wie lässt sich der Eigenverbrauch erhöhen? Welche Vorteile bietet Contracting?

Nachhaltige Stromerzeugung

Für Mehrfamilienhäuser, Industrie- und Gewerbebetriebe

Der Einsatz von Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung liegt im Trend, trägt zur Energiewende bei und lohnt sich bei guter Planung auch finanziell. Genutzt werden Dach- und Fassadenflächen von Industrie- und Gewerbebauten sowie von grossen Wohngebäuden und Überbauungen.

  • Doch wie nachhaltig und umweltfreundlich sind Photovoltaikanlagen überhaupt?
  • Wie funktionieren sie und worauf ist speziell bei grossen Anlagen zu achten?
  • Wie gelingt es, die Dächer grosser Gebäude möglichst sinnvoll und wirtschaftlich für die Stromproduktion zu nutzen?
  • Welche Vorteile bietet das Photovoltaik-Contracting als Finanzierungsoption?

Mythen rund um Photovoltaikanlagen

Wir widerlegen sie alle

Um das Thema Photovoltaikanlagen ranken sich viele Mythen. Sie reichen von

  • «Photovoltaikanlagen sind nicht rentabel» über
  • «Photovoltaikanlagen brauchen mehr Energie für Herstellung und Transport als sie später produzieren» bis hin zu
  • «Photovoltaikanlagen erzeugen starken Elektrosmog und beinhalten hohe Mengen giftiger Stoffe»
 
Dem ist nicht so, denn Photovoltaikanlagen sind:

wirtschaftlich

energetisch sinnvoll

schadstoffarm

Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen

Photovoltaikanlagen sind wirtschaftlich

Photovoltaikanlagen sind wirtschaftlich

Eine Photovoltaikanlage hat eine Lebensdauer von über 25 Jahren. Die Investitionskosten sind in rund 15 Jahren amortisiert. Die Wirtschaftlichkeit der Anlage errechnet sich aus der Gegenüberstellung der Erträ-ge, Investitionskosten und Betriebsaufwendungen.

Zu den Erträgen gehören die Einsparungen gegenüber dem Strombezug aus dem Netz, Erträge aus dem Stromverkauf, die Fördergelder sowie die Steuereinsparungen.

Auf der Ausgabenseite finden sich die Investitionskosten sowie die Ersatzinvestitionen, die Kosten für Betrieb und Wartung sowie Steuern und Kapitalzinsen. Eine Renditeberechnung lohnt sich im Vorfeld des Projekts, insbesondere auch, um die optimale Dimensionierung der Anlage zu bestimmen. Heute gilt eine Rendite von vier bis fünf Prozent als realistisch.

Einen grossen Einfluss auf die Rentabilität der Anlage hat der Eigenverbrauch. Warum dies so ist, erklären wir später.

Energetisch sinnvoll

Photovoltaikanlagen sind energetisch sinnvoll

Photovoltaikanlagen sind energetisch sinnvoll

Eine Photovoltaikanlage verursacht im Betrieb keine Emissionen.

Abhängig von der Ausrichtung der Anlage, den Klimabedingungen und der Art der eingesetzten Module hat eine Photovoltaikanlage spätestens nach 2.5 Jahren die Energie produziert, die für ihre Herstellung und ihren Transport verwendet wurde.

Bei einer Lebensdauer von mehr als 25 Jahren produziert sie rund 10 bis 20mal mehr Energie als für die Herstellung und den Transport benötigt wurde.

Eine Photovoltaikanlage hat also eine erfreulich positive Energiebilanz.

Schadstoffarm

Photovoltaikanlagen sind schadstoffarm

Photovoltaikanlagen sind schadstoffarm

Photovoltaikanlagen bestehen vor allem aus Silizium, Aluminium und Glas. Photovoltaikanlagen enthalten in den Elektronikteilen auch geringe Mengen an Silber und Blei. Es gibt heute bereits bleifreie Photovoltaikanlagen. Sie sind jedoch teurer als die bleihaltigen und haben sich deshalb noch nicht durchgesetzt. In den Dünnschichtmodulen können je nach Typ geringe Spuren von Cadmium, Selen, Gallium und Indium vorhanden sein.

Alle Stoffe sind in der Anlage gebunden und können nicht unmittelbar in die Umwelt gelangen. Beschädigungen beispielsweise durch Transport, Montagefehler oder Brände gilt es zu vermeiden. Wichtig ist die fachgerechte Entsorgung der einzelnen Solarmodule am Ende ihrer Nutzungsdauer.

In Bezug auf Elektrosmog sind Photovoltaikanlagen vergleichbar mit anderen Haushaltsgeräten. Bei fachgerechter Montage werden die gesetzlichen Grenzwerte elektromagnetischer Strahlung deutlich unterschritten.

Wie funktioniert die Stromerzeugung mit Photovoltaikmodulen?

Sand als Ausgangsmaterial.

Eine Solarzelle besteht vor allem aus Silizium. Silizium wird einfach aus Sand gewonnen und ist ein Halbleiter-Element.

Silizium besitzt vier Aussenelektronen. Viele Siliziumatome zusammen bilden eine sehr stabile Elektronenpaarbindung, die man auch Siliziumgitter nennt. In diesem Zustand leitet Silizium kaum Strom, es hat fast schon isolierende Eigenschaften. Mit Hilfe von Lichtteilchen, sogenannten Photonen, welche auf die gebundenen Siliziumteilchen fallen, können sich Elektronen lösen. Den so freigewordenen Platz können dann wieder andere Elektronen einnehmen. So kann Silizium durch den Einfluss von Licht elektrisch leitend werden.

Das heisst, Licht wirkt auf Silizium wie ein Schalter.
Mit Licht: leitend. Ohne Licht: nichtleitend.

Stromkreislauf einfach erklärt

In einer Solarzelle werden zusätzlich zum Silizium weitere Atome ergänzt, um ein elektrisches Feld zu erzeugen.

In der oberen Schicht werden Phosphor-Atome zugeführt. Phosphor besitzt fünf Aussenelektronen. Fügt sich Phosphor in ein Gitter mit vierwertigem Silizium ein, so wird eines dieser fünf Elektronen frei und kann keine stabile Bindung eingehen. In der unteren Schicht werden Bor-Atome ergänzt. Bor hat drei Aussenelektronen. Beim Einbau in das Siliziumgitter fehlt ihm also ein Elektron. Auch hier kann keine stabile Bindung entstehen.

In dieser Konstellation lösen sich die beim Phosphor frei gewordenen Elektronen und wandern zu den Bor-Atomen, denen jeweils ein Elektron fehlt. Beim Phosphor bleibt jetzt eine positive Ladung zurück, während beim Bor eine negative Ladung entsteht.

Fällt nun Licht auf die Solarzelle lösen sich die Elektronen und wandern in die obere, positiv geladene Schicht der Solarzelle. Wird ein externer Verbraucher angeschlossen, fliessen die Elektronen über den Verbraucher wieder in die untere, negativ geladene Schicht zurück. So lange das Licht auf die Solarzelle fällt, sprich die Sonne scheint, wiederholt sich dieser Vorgang. Wir haben einen Stromkreislauf.

Arten von Photovoltaik-Modulen

Mono-, Polykristalline Zellen oder Dünnschichtzellen

Die elektrische Nennleistung eines Photovoltaik-Moduls liegt heute zwischen 250 und 400 Watt. Um dies zu erreichen, müssen die Sonnenbedingungen jedoch ideal sein.

Ideal bedeutet: wir haben kühle Temperaturen in den Jahreszeiten Frühling bis Herbst, strahlend blauen Himmel und die Sonne scheint mit rund 1000 Watt pro Quadratmeter auf die Erde. Unter weniger idealen Bedingungen nimmt die Leistung der Sonne ab und entsprechend auch die Leistung eines Photovoltaik-Moduls.

Es gibt verschiede Arten von Photovoltaik-Modulen. Die gängigsten möchten wir hier kurz vorstellen: die monokristallinen, polykristallinen und die Dünnschicht-Zellen.

Monokristalline Zellen

Monokristalline Zellen bestehen aus einem Einzelkristall Silizium und haben ein dunkles, sehr homogenes Erscheinungsbild. Sie haben mit 18 bis 22 Prozent den höchsten Wirkungsgrad. Dieser nimmt mit steigender Temperatur und bei diffusem Licht, auch Schwachlicht genannt, ab. Dank ihrem hohen Wirkungsgrad eignen sich Photovoltaik-Module mit monokristallinen Zellen auch bei kleineren Flächen.

Polykristalline Zellen

Polykristalline Zellen sind aus mehreren Siliziumkristallen gefertigt und haben ein geflecktes, bläuliches Erscheinungsbild. Ihr Wirkungsgrad ist etwas tiefer als der von monokristallinen Zellen und liegt bei rund 15 bis 20 Prozent. Wie bei monokristallinen Zellen nimmt der Wirkungsgrad von polykristallinen Zellen bei steigender Temperatur und bei Schwachlicht ab. Polykristalline Zellen eignen sich bei grösseren Flächen, beispielsweise auf Dächern von Hallen und Industriebetrieben. Sie sind etwas günstiger als Module mit monokristallinen Zellen.

Dünnschichtzellen

Sogenannte Dünnschichtzellen nutzen kein kristallines, sondern amorphes Silizium und haben ein sehr homogenes Erscheinungsbild. Sie sind in verschiedenen Farben herstellbar und werden oft für Fassaden verwendet, weil hier die Ästhetik besonders wichtig ist. Sie sind äusserst dünn und können auch flexibel hergestellt werden. Ihr Wirkungsgrad ist deutlich tiefer als der von kristallinen Zellen und liegt bei 6 bis 10 Prozent. Jedoch sind die Einbussen bei hohen Temperaturen und auch bei schwachem Licht viel geringer als bei kristallinen Zellen. Dünnschichtzellen eignen sich deshalb für sehr grosse Flächen, und auch dann, wenn diese gegen Norden ausgerichtet sind. Sie sind in der Anschaffung günstiger als kristalline Zellen

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Das Verfahren einfach erklärt.

Wenn die Sonne scheint, produzieren die Photovoltaik-Module Strom; und zwar Gleichstrom. In unserem Stromnetz verteilen und nutzen wir jedoch Wechselstrom. Deshalb wird der von der Photovoltaikanlage produzierte Gleichstrom zur Umwandlung an einen sogenannten Wechselrichter geleitet. Der umgewandelte Wechselstrom wird dann entweder gleich vor Ort genutzt oder in das öffentliche Netz eingespeist.

Der Wechselrichter leistet nicht nur die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom, sondern erfüllt noch weitere Aufgaben. Er dient der Anlagenüberwachung, Netzstabilisierung sowie der Leistungsoptimierung der Photovoltaikanlage.

Wird der Strom von der Photovoltaikanlage zeitgleich vor Ort genutzt, nennt man das Eigenverbrauch. Reicht der selbst produzierte Strom nicht aus oder wird Strom benötigt, wenn die Anlage nicht produziert, beispielsweise in der Nacht oder wenn es regnet, so wird dieser vom öffentlichen Stromnetz bezogen. Produziert die Anlage mehr Strom als gerade für den Eigenverbrauch benötigt wird, so wird dieser in das öffentliche Netz eingespeist. Für den eingespeisten Strom erhält der Produzent eine Vergütung.

Hoher Eigenverbrauch

Warum es sich lohnt?

Eigenverbrauch bedeutet, dass der produzierte Strom zeitgleich am Objekt verbraucht wird. Der Verbrauch des selbst produzierten Solarstroms gleich vor Ort ist günstiger als der Strombezug aus dem Netz. Hingegen erhält man für den selbst produzierten Strom nur eine geringe Vergütung, wenn er ins Netz eingespeist wird. Deshalb lohnt sich ein hoher Eigenverbrauch.

Eine Photovoltaikanlage produziert tagsüber Strom. Damit der Eigenverbrauch möglichst hoch ist, sollte der selbst produzierte Strom auch tagsüber verbraucht werden. Bei Industrie- und Gewerbebetrieben, die einen hohen Stromverbrauch haben und während des Tages arbeiten, kann der selbst produzierte Strom zeitgleich vor Ort verbraucht werden. In Wohngebäuden steigt der Stromverbrauch vor allem am Morgen und am Abend an, wenn die Bewohnerinnen und Bewohner zur Arbeit gehen oder nach Hause kommen.

Wie lässt er sich optimieren?

Die Überlegungen zum Eigenverbrauch beginnen deshalb schon mit der Ausrichtung der Anlage. Wer seine Anlage nach Süden ausrichtet, erzielt in den Mittagsstunden maximale Erträge. Eine Ost-West-Ausrichtung der Anlage erhöht die Stromproduktion morgens und abends. In einem Bäckereibetrieb kann eine nach Osten ausgerichtete Anlage sinnvoll sein, da hier der Stromverbrauch vor allem in den Morgenstunden anfällt. Bei bereits bestehenden Dächern ist die Berücksichtigung solcher Überlegungen nicht immer möglich, denn die Module werden meist parallel zum Dach montiert.

Die Zeitsteuerung von Haushaltsgeräten kann ebenfalls zur Erhöhung des Eigenverbrauchs genutzt werden. Wer die Waschmaschine oder die Spülmaschine über Mittag laufen lässt, nutzt den Strom, den die Photovoltaikanlage in der Mittagssonne produziert.

Einen weiteren Beitrag zur Erhöhung des Eigenverbrauchs kann die Verbindung der Photovoltaikanlage mit der Wärmepumpe leisten. Wer den Betrieb der Wärmepumpe und das Aufheizen der Boiler mit den Produktionszeiten der Photovoltaikanlage abstimmt, erhöht den Eigenverbrauch und damit die Wirtschaftlichkeit seiner Anlage. Gleiches gilt für die Ladestationen von E-Autos. Werden sie mit der Photovoltaikanlage gekoppelt, lässt sich der selbst produzierte Solarstrom auch für das Laden nutzen.

Empfehlenswert für die Optimierung des Eigenverbrauchs ist der Einsatz von Energiemanagementsystemen. Sie helfen das Verhalten der Stromverbraucher wie beispielsweise Waschmaschinen, Backöfen und Wärmepumpen zu steuern.

Gebäudeeignung

Welche Gebäude eignen sich für den Einsatz einer grossen Photovoltaikanlage?

Sowohl die Dächer von Mehrfamilienhäusern als auch die Dächer von Industrie- und Gewerbebetrieben eignen sich für den Einsatz grosser Photovoltaikanlagen.

Bei Mehrfamilienhäusern ist es oft sinnvoll über ein Multi-Energie-System nachzudenken. Ein solches koppelt die Photovoltaikanlage mit der Wärmepumpe und der Warmwasseraufbereitung sowie mit den Ladestationen für E-Autos. Auf diese Weise kann eine Überbauung nachhaltig und mit optimalem Eigenverbrauch den Strom vor Ort selbst erzeugen, heizen, je nach Wärmelösung im Sommer auch kühlen sowie das Laden der E-Autos ermöglichen.

Bei Industrie- und Gewerbebetrieben lohnt sich der Einsatz einer grossen Photovoltaikanlage dann, wenn mehr als 1500 Quadratmeter Modulfläche zur Verfügung stehen und der Energieverbrauch hoch ist. Mit dem Einsatz einer Photovoltaikanlage können diese Betriebe die Energiekosten senken und gleichzeitig einen Beitrag zur Energiewende leisten.

Bei einem Contracting von Photovoltaikanlagen gilt, dass die Dächer in einem guten bis sehr guten Zustand sein müssen. Eventuell ist es nötig, ein Dach vor dem Bau einer Photovoltaikanlage zu sanieren. In diesem Fall sollten Dachsanierung sowie Planung und Bau der Photovoltaikanlage aus Gründen der Kostenoptimierung für den Gerüstbau und die Arbeits- und Absturzsicherheit aufeinander abgestimmt werden.

Finanzierungsoptionen

Contracting als Finanzierungsoption für grosse Photovoltaikanlagen

Eine Contracting-Lösung für grosse Photovoltaikanlagen ist höchst attraktiv. Beim Contracting übernimmt die SAK die Kosten für Planung, Bau und Betrieb der Photovoltaikanlage. Für Gebäudebesitzerinnen und Gebäudebesitzer fallen also weder Investitions- noch Betriebskosten an.

Der von der Anlage produzierte Solarstrom für den Eigenverbrauch wird über die gesamte Vertragsdauer zum Fixpreis weitergegeben. Der Überschuss wird von der SAK vermarktet. Als Entschädigung für die Dachnutzung erhalten die Gebäudebesitzerinnen und -besitzer jährlich eine vereinbarte Menge der produzierten Solarenergie zum Nulltarif. Diese Menge ist abhängig von der Grösse der Anlage und von der Eigenverbrauchsmenge.

Während der gesamten Vertragslaufzeit sind Betrieb sowie Wartungs- und Störungsdienst gewährleistet. Auf diese Weise können Gebäudebesitzerinnen und -besitzer ohne Investitionskosten und Risiko von günstigen Solarstromtarifen profitieren, die Energiekosten reduzieren und einen Beitrag zur Energiewende leisten.

SAK – Partner für Ihr Projekt

SAK als Partner für Ihr Projekt. Alles aus einer Hand.

Die SAK ist der erfahrene Partner für nachhaltige Energielösungen. Wir sind Spezialisten für
Photovoltaikanlagen und Speicherlösungen, Wärmepumpen sowie Ladeinfrastrukturen. Der
Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV) und die Abrechnung gehören ebenso zu
unserem Angebot wie die Finanzierung, der Wartungs- und Störungsdienst sowie der
effiziente Betrieb der Anlagen. Unsere Spezialisten sind stets auf dem neuesten Stand des Wissens und profitieren gleichzeitig von mehr als 100 Jahren Erfahrung in Anlagenbau, Betrieb und Abrechnung.

Unsere Kundinnen und Kunden möchten wir begeistern: Mit Fachwissen, vernetztem Denken und hervorragendem Service vom Feststellen des Bedarfs über die Planung, Finanzierung und Umsetzung bis hin zur Wartung und zum Störungsdienst.

 

Die SAK ist Ihr erfahrener Partner für moderne Photovoltaikanlagen:

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Das Webinar zum Thema

Grosse Photovoltaikanlagen – Clever Strom erzeugen

Wie können Dach und Fassaden von Gewerbe- und Industriebauten sowie Mehrfamilienhäusern sinnvoll und wirtschaftlich für die Stromproduktion genutzt werden? Sind Photovoltaikanlagen wirklich so nachhaltig und umweltfreundlich? Wie funktionieren sie? Worauf ist insbesondere bei grossen Anlagen zu achten? Wie lässt sich der Betrieb sicherstellen? Wie lässt sich der Eigenverbrauch erhöhen? Wann empfiehlt sich ein ZEV? Gibt es Förderbeiträge? Welche Finanzierungs- und Contracting-Modelle gibt es und welche Vorteile bieten sie?

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Experten im webinar

Ralph Egeter - SAK Quintessenz Experte

Ralph Egeter

Leiter Projektentwicklung, SAK AG

Als Leiter Projektentwicklung bei der SAK AG, entwickelt Ralph zusammen mit seinem Team neue Stromkraftwerk und Wärmeverbundanlagen mittels erneuerbaren Energiequellen.

Roland Grob

Als Leiter Prosumer baut Roland Grob – zusammen mit seinem Team – das neue Geschäftsmodell im Bereich der erneuerbaren Energien in Gebäuden auf.

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    Webinarankündigung

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    Dienstag, 26. april 2022, 16.00 bis 17.00 Uhr

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