"Solar Architecture is not about fashion - it is about survival"
Lord Norman Foster Die Ölkrise im Jahr 1974 war Auslöser einer Herausforderung, der sich die
ganze Welt zunehmend stellen musste: Die Entwicklung einer umweltschonenden
Energieversorgung. Angesichts des steigenden Bedarfs an fossilen
Brennstoffen vor dem Hintergrund der globalen Klimaerwärmung, stellt sich
heute mehr denn je die Frage nach der Nutzung regenerativer Energien.
Die Sonne als größte Energiequelle des Menschen kann die weltweiten
Energieprobleme lösen. Sie strahlt innerhalb einer Stunde mehr Energie auf
die Erde, als die gesamte Weltbevölkerung in einem Jahr verbraucht. Photovoltaikanlagen
ermöglichen die direkte Umwandlung von Sonnenstrahlung in Strom. Abgesehen von der Herstellung der einzelnen Solarmodule wird kein CO2 bei der Stromerzeugung ausgestoßen. Durch die staatlichen Subventionen
und dem damit zusammenhängenden anwachsenden Markt wurde ein technischer Fortschritt vorangetrieben, der die Attraktivität der Anlagen für potenzielle Nutzer steigerte. Aus wirtschaftlicher Sicht sind Photovoltaikanlagen
nicht nur ein Nischenprodukt für Umweltschützer, sondern vor allem eine lukrative Erlösquelle. Im Kontext des Bauprojektes „Stuttgart 21“ und des daraus entstandenen gesellschaftlichen Diskurses über die Nachhaltigkeit dieses Großprojektes legten wir den Fokus unserer Ideensuche auf den Sektor der regenerativen Energien. Vor allem Hochschulen sind Einrichtungen, die besonderen Wert auf die Bildung und Nachhaltigkeit legen sollten. Hierbei war also das Naheliegenste, ein praxis- und lebensnahes Projekt am Beispiel der Hochschule der Medien durchzuführen. Dabei haben wir uns für die Konzeption einer Photovoltaikanlage entschieden. Vor diesem Hintergrund entwickelten wir das Thema unserer wissenschaftlichen Arbeit.
Gliederung:
I. EINLEITUNG
II. THEORIE
1. Definition Photovoltaik
2. Grundlagen Photovoltaik
A. Die verschiedenen Möglichkeiten der Nutzung
B. Die Bedeutung des Standorts und der Ausrichti
C. Verschattung
3. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG
4. Finanzierung
A. Formen der Finanzierung
B. Kreditwürdigkeitsprüfung
C. besicherung des darlehens
D. Formen der Tilgung
E. Die Zinsstruktur
F. Förderprogramme der KfW
III PRAXISTEIL
1. Vorgehensweise
2. Das Gespräch mit der Orange Solar GmbH
A. Süd Ausrichtung
B. Ost - West Ausrichtung
3. Das Gespräch mit der Volksbank Pfullendorf eG
A. KfW - Kommunal Investieren
B. BESICHERUNG DES DARLEHENS
C. TILGUNGSPLAN
IV. ABSCHLIEßENDE BEWERTUNG UND EMPFEHLUNG
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildungsverzeichnis
ABBILDUNG 1 : FINANZIERUNG (EIGENE ABBILDUNG)
ABBILDUNG 2 : KREDITSICHERHEITEN (EIGENE ABBILDUNG)
ABBILDUNG 3 : ENDFÄLLIGES DARLEHEN (EIGENE ABBILDUNG)
ABBILDUNG 4 : RATENDARLEHEN (EIGENE ABBILDUNG)
ABBILDUNG 5 : ANNUITÄTENDARLEHEN (EIGENE ABBILDUNG)
ABBILDUNG 6 : SÜD AUSRICHTUNG (QUELLE: ORANGE SOLAR)
ABBILDUNG 7 : OST - WEST AUSRICHTUNG (QUELLE: ORANGE SOLAR)
ABBILDUNG 8 : ALLGEMEINE DARLEHENSDATEN (QUELLE: VOLKSBANK)
ABBILDUNG 9 : AUSZUG TILGUNGSPLAN (QUELLE: VOLKSBANK)
ABBILDUNG 10 : ZINS & TILGUNG (QUELLE: VOLKSBANK)
I. Einleitung
"Solar Architecture is not about fashion - it is about survival"
Lord Norman Foster
Die Ölkrise im Jahr 1974 war Auslöser einer Herausforderung, der sich die ganze Welt zunehmend stellen musste: Die Entwicklung einer umweltscho- nenden Energieversorgung. Angesichts des steigenden Bedarfs an fossilen Brennstoffen vor dem Hintergrund der globalen Klimaerwärmung, stellt sich heute mehr denn je die Frage nach der Nutzung regenerativer Energien.1 Die Sonne als größte Energiequelle des Menschen kann die weltweiten Energieprobleme lösen.2 Sie strahlt innerhalb einer Stunde mehr Energie auf die Erde, als die gesamte Weltbevölkerung in einem Jahr verbraucht.3 Pho- tovoltaikanlagen ermöglichen die direkte Umwandlung von Sonnenstrahlung in Strom. Abgesehen von der Herstellung der einzelnen Solarmodule wird kein CO2 bei der Stromerzeugung ausgestoßen. Durch die staatlichen Sub- ventionen und dem damit zusammenhängenden anwachsenden Markt wurde ein technischer Fortschritt vorangetrieben, der die Attraktivität der Anlagen für potenzielle Nutzer steigerte. Aus wirtschaftlicher Sicht sind Photovoltaik- anlagen nicht nur ein Nischenprodukt für Umweltschützer, sondern vor allem eine lukrative Erlösquelle.
Im Kontext des Bauprojektes „Stuttgart 21“ und des daraus entstandenen gesellschaftlichen Diskurses über die Nachhaltigkeit dieses Großprojektes legten wir den Fokus unserer Ideensuche auf den Sektor der regenerativen Energien. Vor allem Hochschulen sind Einrichtungen, die besonderen Wert auf die Bildung und Nachhaltigkeit legen sollten. Hierbei war also das Naheliegenste, ein praxis- und lebensnahes Projekt am Beispiel der Hochschule der Medien durchzuführen. Dabei haben wir uns für die Konzeption einer Photovoltaikanlage entschieden. Vor diesem Hintergrund entwickelten wir das Thema unserer wissenschaftlichen Arbeit.
Die vorliegende Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Im Theorieteil sollen die Grundlagen für die Erläuterung der weiteren Vorgehensweise geschaffen werden. Dieser Vorgang wird im darauffolgenden Praxisteil aufgezeigt. In diesem erläutern wir unser Vorgehen bei der Konzeption der Photovoltaikan- lage für die Hochschule der Medien. Hierbei stellen die Erarbeitung der Wirt- schaftlichkeitsberechnung und die darauffolgende Finanzierung dieses Pro- jektes die Schwerpunkte dar. Abschließend wird das Ergebnis vorgestellt und eine Empfehlung abgegeben.
II. THEORIE
1. Definition Photovoltaik
Bei der Sonne wird von einer unerschöpflichen Energiequelle gesprochen. Nach heutigem Kenntnisstand ist diese Existenzbedingung für Menschen auf der Erde für einige Milliarden Jahre gesichert.4 Diese quasi unerschöpfliche oder erneuerbare Energiequelle macht sich die Photovoltaiktechnik zunutze. Zusätzlich wird diese Energie uns kostenlos zur Verfügung gestellt, weltweit. Der Begriff „Photovoltaik“ setzt sich aus dem griechischen Wort phos - photo = Licht und dem italienischen Physiker Graf Volta, dem Entdecker der elektrischen Spannung ab. Somit bezeichnet Photovoltaik den Vorgang einer Stromerzeugung aus Sonnenlicht. Die Erstentdeckung des „photovoltaischen Effekts“ reicht bis in das 19. Jahrhundert zurück, die ersten Versuche in die- sem Bereich wurden vom Physikers Becquerel durchgeführt. Mitte des 20. Jahrhunderts entdeckte die Weltraumforschung diese Technik für sich und entwickelte die ersten anwendungsreifen Photovoltaiksysteme. In den 70er Jahren wurden die ersten Pilotanlagen auf Gebäuden installiert. Durch diver- se Förderprogramme gibt es, vor allem in Deutschland, seit 2003 eine rasan- te Entwicklung der Photovoltaik.5 Nicht nur die Photovoltaik und deren Wir- kungsweise wurden nach und nach verbessert. Jeder der in eine Photovolta- ikanlage investieren möchte profitiert von den gesunkenen Preisen der Mo- dule. Noch im Jahre 2007 lagen 1 kWp6 (ca. 10 qm) bei einer Summe von durchschnittlich 5.000€.7 Heutzutage erreicht man diesen Wert nicht nur mit einer geringeren Fläche, sondern auch mit einer Investitionssumme von durchschnittlich 3.500€.8
Die einzelnen Solarzellen erzeugen Strom durch Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern im Festkörper. Für diese Freisetzung bedarf es Sonnenlichteinstrahlung. Es entsteht Gleichstrom, der von einem Wech- selrichter unter geringem Energieverlust in Wechselstrom umgewandelt wird und ins Stromnetz eingespeist werden kann. Bei der Energieerzeugung durch Photovoltaik-Technik entstehen keine CO2 Emissionen, dadurch leis- ten sie einen entscheidenden Beitrag zum Klimaschutz, da sie fossile Brenn- stoffe ersetzen. Im Jahr 2009 haben sie so den Ausstoß von rund 107 Mio. Tonnen CO2 vermieden.9 Solarenergie spielt momentan in Deutschland noch keine große Rolle. Der Anteil der Erneuerbaren-Energien im deutschen Brut- to-Energiemix beträgt 16,1 Prozent. Davon sind gerade mal 6,6 Prozent durch Photovoltaik entstanden.10
2. Grundlagen Photovoltaik
A. Die verschiedenen Möglichkeiten der Nutzung
Es gibt verschiedenen Arten und Möglichkeiten, die Photovoltaiktechnik zu nutzen. In dieser Arbeit werden wir uns auf die netzgekoppelten Anlagen konzentrieren. Um diese von den netzunabhängigen Anlagen zu unterschei- den, beleuchten wir die entscheidenden Unterschiede der beiden Systeme.
Netzunabhängige Photovoltaikanlagen - „Inselanlagen“
Als Inselsysteme werden Photovoltaikanlagen bezeichnet, die nur für den ei- genen Zweck und die eigenen Verbraucher die produzierte Solarenergie nut- zen. Dies ist im kleinen sowie im großen Maßstab möglich. Angefangen mit Taschenrechnern oder Parkscheinautomaten bis hin zu ganzen Haushalten oder Wasseraufbereitungsanlagen. Diese Lösung kommt an Orten zum Ein- satz, an denen es keinen Anschluss zum Stromnetz gibt - entweder weil die- ser zu teuer oder zu aufwendig ist. Da der erzeugte Strom nicht sofort ver- braucht wird und z.B. für die Nacht oder für weniger sonnige Tage benötigt wird, ist eine Zwischenspeicherung erforderlich. Die Energie wird meist in Akkus gespeichert. Wenn eine netzunabhängige Anlage eine zusätzliche Stromquelle nutzt, wird sie Hybridsystem genannt.11
Netzgekoppelte Anlagen
Bei netzgekoppelten Anlagen spricht man von Photovoltaikanlagen, die pa- rallel mit dem allgemeinen Versorgungsnetz in Betrieb sind. Das heißt, diese Anlagen speisen den erzeugten Solarstrom ins öffentliche Netz ein. Die Ver- braucher werden direkt über das Netz versorgt. Ein großer Vorteil dieser Art ist, dass der Solarstrom in den ertragreichen Sommermonaten die Ver- brauchsspitze im allgemeinen Netz abfangen kann. Gemeint ist damit die
Mittagsspitze zwischen 12 und 15 Uhr. Hier sind die Sonneneinstrahlung und damit die erzeugte Strommenge am höchsten. Parallel steigt der Strombe- darf im allgemeinen Netz. Nachts bzw. an weniger sonnigen Tagen wird der Strom, im Gegensatz zur Inselanlage, aus dem allgemeinen Stromnetz ge- zogen.12
B. Die Bedeutung des Standorts und der Ausrichtung
Bei der Berechnung des Standortes wie auch der Ausrichtung einer Photo- voltaikanlage ist der ausschlaggebende Faktor die Sonne. Hierzu muss man wissen, dass die Sonne am 21. Juni ihren Höchststand und am 21. Dezem- ber ihren Tiefstand hat. Zudem ist das Wissen um den Lauf der Sonne eine weitere Voraussetzung zur korrekten Berechnung und Bewertung des Stan- dortes. Durch die Neigung der Erdachse geht die Sonne nicht jeden Tag an derselben Stelle auf und unter. Natürlich wird sich an der Tatsache, dass die Sonne im Osten auf- und im Westen untergeht, nichts ändern. Jedoch kann man durchaus von einer Verschiebung von bis zu 45° sprechen. Beispiels- weise ist es normal, dass bei Sonnenhöchststand die Sonne im Nordosten aufgeht und im Nordwesten untergeht. Diese Tatsache macht nicht nur eine reine Ausrichtung nach Süden interessant, es bietet sich eine zusätzliche Möglichkeit: die West - Ost -Ausrichtung. Je nachdem, was man für einen Standort (Dach) zur Verfügung hat, sind eine oder mehrere Möglichkeiten umsetzbar. Der Übersichtlichkeit halber beschränkt sich diese Arbeit auf die beiden folgenden Ausrichtungen.13
Südausrichtung:
Die Module werden genau nach Süden ausgerichtet. Bei der Südausrichtung richtet man sich nach dem Zenit der Sonne, sodass die Anlage die stärkste direkte Sonneneinstrahlung ausnutzen kann. Man spricht hier je nach Modulneigung von einem Energieertrag von 68 bis 100 Prozent.14
West - Ost - Ausrichtung:
Die Module werden nach Osten bzw. Westen ausgerichtet. Die Ausrichtung nach Osten und Westen zielt auf die Dauer und die Sonnenlaufbahn ab. Man spricht hier je nach Modulneigung von einem Energieertrag von 55 bis 93 Prozent.15
Modulneigung:
Die Modulneigung ist ein wichtiger Faktor für die Energiegewinnung. Allgemein ist zu sagen, dass bei der Südausrichtung eine Neigung von 30°, bei der Ost - Westausrichtung eine Neigung von 0° empfohlen wird. Je nach Neigung verändert sich der Energieertrag der Module.
Wichtig für die Effektivität des Standortes ist auch die geografische Lage. Allein in Deutschland gibt es schon große Unterschiede beim jährlich möglichen Energieertrag. Hierbei steigt der mögliche Ertrag auf dem Weg vom Norden der Republik in den Süden von 970 kWh auf 1135 kWh an. Je weiter man sich nach Süden bewegt und sich somit dem Äquator nähert, desto höher wird der mögliche Ertrag.
Wenn man die beiden Ausrichtungen miteinander vergleichen möchte ist aber nicht nur die Neigung wichtig. Die Verschattung trägt einen großen Teil zur Entscheidungsfindung bei. Hier stehen Neigung und Verschattung in ei- nem direkten Zusammenhang. So ist es manchmal bei einer Ausrichtung nach Süden wirtschaftlich sinnvoll, die Neigung zu verringern, um damit den Schattenwurf zu reduzieren. Die Module verlieren prozentual an Energieer- trag, dies kann aber in einzelnen Fällen durch die zusätzlich nutzbare Fläche mehr als ausgeglichen werden. Dieses Prinzip wird auch bei der Ost - West- ausrichtung angewandt. Die Module büßen bei einer geringen Neigung an Effektivität ein, dafür können aufgrund einer geringen Verschattung mehr Module aufgestellt werden. Es ist nicht immer sinnvoll, ausschließlich auf den Energieertrag der Module zu schauen. Manchmal ist es angebracht, eventuelle Einbußen in Kauf zu nehmen, um den Gesamtertrag zu steigern.
C. Verschattung
Temporäre Schatten:
Laub, Schneefall, Vogelkot.
Eine Minimierung ist durch ausreichende Neigung zu erzielen. Je stärker die Neigung, desto größer ist der Selbstreinigungseffekt. Durch das Wetter reini- gen sich die Anlagen unter bestimmten Voraussetzungen selbst. Natürlich ist es möglich, die Anlagen beispielsweise nach den Wintermonaten selbst zu reinigen. Dies ist der beste Zeitpunkt, da die ertragsreichen Monate in den Sommermonaten sind.
Standortbedingte Verschattung:
Hanglage, Nachbarschaft hoher Gebäude, bzw. hoher Bäume.
Zur Beurteilung der Umgebung kann vor Ort ein auf Folie kopiertes Sonnen- bahn-Diagramm verwendet werden. Ein Sonnenbahn-Diagramm ist die Dar- stellung des Sonnenstands in Abhängigkeit von der Tages- und der Jahres- zeit. Die Darstellung ist zusätzlich vom Standort des Beobachters abhän- gig.16
Entwurfsbedingte Verschattung:
Versetzte Baukörper, angewinkelte Baufluchten, Höhenstaffelungen, Dachaufbauten.
Eine entwurfsbedingte Verschattung sollte so gut wie ausgeschlossen werden. Wenn eine Anlage entworfen wird, sollten dem Planer alle Informationen bereitgestellt werden. Jede Verschattung die bei der Planung vermieden werden kann zahlt sich als Ertrag aus.
Wie wird Verschattung bewertet?
Durch die Verschattung kommt es zu Energieeinbußen. Es werden dabei nicht nur die unmittelbar betroffenen Solarzellen außer Kraft gesetzt, viel- mehr wird der gesamte Zweig in Mitleidenschaft gezogen: eine verschattete Zelle produziert keinen Strom, sie verbraucht sogar den Strom, den die übri- gen Zellen des Zweiges produzieren. Der verbrauchte Strom wird in Wärme umgewandelt. Vor einigen Jahren konnte diese Erhitzung einer kleinen, bei- spielsweise durch Vogelkot verschatteten Stelle zur Beschädigung des Mo- duls führen. Dies ist heute durch technischen Fortschritt nicht mehr der Fall, doch sollten vor allem direkte Schatten -z.B. durch Rahmenkonstruktionen- auch heute vermieden werden. In einem gewissen Maße ist es möglich, die Verschaltung der Module auf unvermeidbare Verschattung einzurichten bzw. einzelne Module nicht anzuschließen oder mit einem separaten Wechselrich- ter zu versehen. Bei starker oder zahlreicher Verschattung stellt sich aber die Frage, ob die gefundene Lösung noch ökonomisch vertretbar und technisch sinnvoll ist.17 Die Verschattung ist mit der Beschaffenheit des Daches der größte Faktor bei der Planung einer Photovoltaikanlage.
[...]
1 Vgl. Konrad 2007, S. 5.
2 Vgl. Fach.Journal 2008
3 Vgl. Novatech GmbH 2010
4 Vgl. Rindelhardt 2001, S. 48.
5 Vgl. Konrad 2007, S. 10.
6 Vgl. Kapitel Praxisteil Punkt 2.
7 Vgl. ebd., S. 40.
8 Vgl. Verbraucherzentrale Bundesverband e.V. 2009, S. 6.
9 Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 2010, S.8.
10 Vgl. Verbraucherzentrale Bundesverband e.V. 2009, S. 13.
11 Vgl. Rindelhardt 2001, S. 115.
12 Vgl. Rindelhardt 2001, S. 156.
13 Vgl. Geist 2007, S. 19ff.
14 Vgl. Geist 2007, S. 19ff.
15 Vgl. ebd.
16 Vgl. Wikipedia 2010
17 Vgl. Konrad 2007, S. 16.
- Citar trabajo
- Bennet Bonk (Autor), 2011, Finanzierung einer Photovoltaik-Anlage, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/194819
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