Stromerzeugung

Als Stromerzeugung (auch Stromproduktion oder elektrische Energieerzeugung) ist die großtechnische Gewinnung elektrischer Energie mit Hilfe von Kraftwerken gemeint. Die so bereitgestellte elektrische Energie wird über Stromnetze zu den Verbrauchern transportiert.

Bei der Stromerzeugung wird im physikalischen Sinn keine Energie erzeugt, sondern sie beruht auf einer Umwandlung einer anderen Energieform in elektrische Energie. Auch ist (elektrischer) Strom, der als physikalische Größe in Ampere gemessen wird, eine umgangssprachliche Bezeichnung für elektrische Energie (Spannung * Strom * Zeit).

Quelle: Seite „Stromerzeugung“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 10. März 2021, 21:45 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Stromerzeugung&oldid=209666553 (Abgerufen: 19. März 2021, 20:49 UTC)

Kraftwerk

Ein Kraftwerk (veraltete Bezeichnung: Elektrizitätswerk, heute auch Stromerzeugungsanlage) ist eine technische Anlage zur Stromerzeugung und stellt in manchen Fällen zusätzlich thermische Energie bereit. Bei einem Kraftwerk wird mechanische Energie mittels Generatoren in elektrische Energie verwandelt, die in das Stromnetz eingespeist wird.

Quelle: Seite „Kraftwerk“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 31. Januar 2021, 18:40 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Kraftwerk&oldid=208294392 (Abgerufen: 19. März 2021, 20:53 UTC)

Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage, auch PV-Anlage (bzw. PVA) oder Solargenerator genannt, ist eine Solarstromanlage, in der mittels Solarzellen ein Teil der Sonnenstrahlung in elektrische Energie umgewandelt wird. Die dabei typische direkte Art der Energiewandlung bezeichnet man als Photovoltaik. Demgegenüber arbeiten andere Sonnenkraftwerke (z. B. solarthermische Kraftwerke) über die Zwischenschritte Wärmeenergie und mechanische Energie. Nach § 3 Nr. 1 EEG ist jedes Modul eine eigenständige Anlage.^[1] Nach § 9 EEG gelten mehrere Solarmodule ausschließlich zur Ermittlung der installierten Leistung unter bestimmten Umständen als eine Anlage.^[2]

Die Nennleistung üblicher Photovoltaikanlagen reicht vom niedrigen einstelligen kW-Bereich, wie er für Hausdachanlagen üblich ist, bis hin zu einigen MW für gewerbliche Dachanlagen, während Freiflächensolaranlagen üblicherweise mindestens im MW-Bereich angesiedelt sind.^[3] Die mit Stand Januar 2017 leistungsstärkste Photovoltaikanlage liegt in der Nähe der Longyangxia-Talsperre in China und verfügt über eine Leistung von 850 MWp.^.[4]

Quelle: Seite „Photovoltaikanlage“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 17. März 2021, 22:59 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Photovoltaikanlage&oldid=209909001 (Abgerufen: 19. März 2021, 20:56 UTC)

Inselanlage

Inselanlagen, netzunabhängige, autarke, Inselsysteme oder Off-grid-Systeme bezeichnen in der Regel Systeme zur Versorgung mit elektrischer Energie und sind festinstallierte oder mobile Anlagen, die ohne Anschluss an ein landesweites öffentliches Stromnetz realisiert werden. Sie werden dort eingesetzt, wo der Anschluss an das Stromnetz nicht möglich oder nicht wirtschaftlich ist. Ihr Betrieb wird Inselbetrieb genannt. Kleinere Stromnetze, welche aus einem oder einigen wenigen Elektrizitätswerken bestehen und die im Umfang größer sind, werden als Inselnetz bezeichnet.

Der Betrieb von Gebäuden kann in Form einer Inselanlage erfolgen. Ein energieautarkes Gebäude ist dabei ohne einen Anschluss an das öffentliche Strom- bzw. Gasnetz ausgeführt und bezieht auch keine anderen Energieträger wie z. B. Holz als Festbrennstoff. Dabei werden alle für den Betrieb erforderlichen Energiemengen auf der Liegenschaft des Gebäudes produziert. Im Gegensatz hierzu wird auf der Liegenschaft von einem Nullenergiehaus oder auch einem Plusenergiehaus über einen Zeitraum von typischerweise einem Jahr bilanziell genauso viel Energie, wie verbraucht wurde oder mehr hergestellt.

Quelle: Seite „Inselanlage“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 7. November 2020, 08:18 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Inselanlage&oldid=205271770 (Abgerufen: 19. März 2021, 21:01 UTC)

Photovoltaisches Inselsystem

Photovoltaische Inselsysteme sind eine Form netzunabhängiger Inselanlagen als Photovoltaikanlagen. Sie kommen dann zum Einsatz, wo ein Stromnetzanschluss nicht zweckmäßig ist oder nicht möglich ist, also falls die Kosten für ein Stromanschluss vergleichsweise unwirtschaftlich wären oder ein Netzanschluss nicht realisierbar wäre.

Es werden mobile und stationäre Systeme unterschieden.^[1] Meist wird eine Photovoltaik mit einem Stromspeicher ergänzt, wie etwa einem Akkumulator, um auch sonnenlose Zeiten überbrücken zu können oder evtl. einer Kondensatorenschaltung zur Spannungsstabilisierung. Um eine jederzeit ausreichende Versorgung garantieren zu können, müssen die Anlagen nach dem Wintermonat mit der geringsten Sonneneinstrahlung dimensioniert werden.^[2] Hierbei sollten sonnenlose Zeiten von 3 bis 6 Tagen einberechnet werden.^[2]

Bei sogenannten Hybridsystemen werden sie mit zumindest einer weiteren Art von Energieversorgung kombiniert, wie etwa in Verbindung mit einem Dieselgenerator. Mit Hybridsystemen können unter Umständen jahreszeitliche beziehungsweise wetterbedingte Schwankungen leichter ausgeglichen werden.

Quelle: Seite „Photovoltaisches Inselsystem“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 2. September 2019, 15:51 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Photovoltaisches_Inselsystem&oldid=191914058 (Abgerufen: 19. März 2021, 21:04 UTC)

Eigenen Strom erzeugen

Jeder moderne Mensch verwendet Strom, um z. B. seine Wäsche zu waschen, fern zu sehen oder im Internet zu surfen.

Der Strom wird im Regelfall von einem Energieversorger (Stadtwerke etc.) zur Verfügung gestellt.

Die Stromkosten sind in Deutschland sehr hoch:

Der durchschnittliche Strompreis in Europa lag Ende 2020 bei 21,3 Cent je Kilowattstunde.

Die höchsten Strompreise für private Haushalte in Europa im Jahr 2020 wurden in Deutschland [30 Cent pro kWh] und die niedrigsten in Bulgarien [10 Cent] gezahlt.

Quelle: https://strom-report.de/strompreise-europa geladen am 19.03.2021

Aktuelle Strompreise in Deutschland 2020

Rechenweg

Laut Energieberater reicht der Verbrauch des Haushaltsstroms aus, eine Photovoltaikanlage zu installieren.

Verbrauch: 4107 kWh

Kosten: 1313,41 €

Preis je kWh: 0.32 € / kWh (1313,41/4107)

Beim Heizstrom der Wärmepumpe sieht es so aus:

Gesamtverbrauch: 7541 kWh

Kosten: 1996,39 €

Preis je kWh: 0.26 € / kWh (1996,39/7541)

Der Heizstrom fällt zwischen Oktober/November und März/April an, also volle 6 Monate.

7541 kWh / 6 Monate = 1257 kWh pro Monat werden benötigt.

In Deutschland kann man bei einer einigermaßen optimal ausgerichteten fest installierten Anlage pro Modulfläche mit 1 kW_p mit einem Jahresertrag von ca. 1 000 kWh rechnen, wobei die Werte zwischen etwa 900 kWh in Norddeutschland und 1150 kWh in Süddeutschland schwanken.

Investition

15 kWp Photovoltaik-Anlage

Investitionskosten: 27 000 €

Jahresertrag: 15 kWp x 1 000 kWh = 15 000 kWh

Jährliche Ersparnis:

15 000 kWh x 0.30 € = 4 500 €

Beispiel Trinasolar TSM-385:

Maße: 1 763 × 1 040 × 35 mm

Nominalleistung-PMAX: 385 Wp

1 Solarmodul = 1.83352 m²

Anzahl benötigter Solarmodule: 39

40 x 1.83352 m² = 73,34 m²

Während der dunklen Jahreszeit zwischen November und Januar werden nur 5,66-7,30 % des Jahresertrags erwirtschaftet.

5,66 % von 15 000 kWh = 849 kWh

849 kWh / 3 = 283 kWh im Monat

Ergebnis: Eine Anlage mit 15 kWp reicht nicht aus, um sicher über den Winter zu kommen (sehr konservativ gerechnet).

Benötigte Anlagenleistung für 1250 kWh in den Wintermonaten: 66 kWp

In den Wintermonaten (November bis März) werden 83 % der gesamten jährlichen Raumwärme benötigt, der Rest in den Übergangsmonaten. Quelle

Stromverbrauch im Jahresverlauf

Die Rentabilität einer Solaranlage entscheidet sich im Jahresverlauf.

Da wir im Winter mit der Wärmepumpe heizen, ergibt sich folgender Stromverbrauch im Jahresverlauf und der entsprechende Netzbezug:

Wärmepumpenpreis je kWh: 0.26 € / kWh (1996,39/7541)

November: 1300 kWh = 338 €

Dezember: 1400 kWh = 364 €

Januar: 1500 kWh = 390 €

Februar: 1300 kWh = 338 €

März: 1300 kWh = 338 €

Gesamtsumme Heizung ohne Solaranlage: 1768 €

Bürgersolaranlage

Zur Navigation springenZur Suche springen

Als Bürgersolaranlage bezeichnet man in der Regel eine von Privatpersonen gemeinschaftlich betriebene Photovoltaikanlage, seltener auch eine Solarthermie-Anlage. Es handelt sich dabei um eine Beteiligungsgemeinschaft, in der die einzelnen Personen Beiträge investieren, um eine gemeinsame Solaranlage bauen und betreiben zu können.

Motivation

Die Motivation der Betreiber von Bürgersolaranlagen liegt typischerweise in dem Wunsch erneuerbare Energien zu fördern, und in Deutschland häufig auch in dem Ziel, eine auf 20 Jahre gut gesicherte Kapitalanlage zu tätigen. Diese Sicherheit wird in Deutschland durch die durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) staatlich gesicherte Einspeisevergütung gewährleistet.^[1] Zusätzliche Sicherheiten können durch Herstellergarantien und sogenannte Allgefahrenversicherungen erreicht werden. Die Dachflächen, die durch die Bürgersolaranlagen genutzt werden, stehen oft im Besitz der Gebietskörperschaften, insbesondere Kommunen, oder auch von Industrieunternehmen, die durch die Bereitstellung entsprechender Flächen an der Energiewende mitwirken wollen und eine Pacht erhalten.

Organisation

Bürgersolaranlagen werden häufig in der Rechtsform einer Gesellschaft bürgerlichen Rechts, seltener einer KG oder einer Genossenschaft (siehe Bürgerenergiegenossenschaft) betrieben. Dabei ist oft ein (manchmal gemeinnütziger) Verein oder eine Bürgerinitiative der Initiator, der die Beteiligungen organisiert und zusätzlich absichert.^[1] In einigen Fällen haben Bürgersolar-Vereine auch eine GmbH oder AG als Betreibergesellschaft gegründet, wie zum Beispiel der Green City e. V.^[2] in München oder der Bürgerkraftwerke e. V.^[3] im Saarland.

Die Gesellschafter beteiligen sich üblicherweise zu Beginn mit einer Geldeinlage. Die Gewinnbeteiligung erfolgt aufgrund der Erlöse, die durch den Verkauf des erzeugten Stroms erwirtschaftet werden. Dies ist durch die staatlich festgelegte Einspeisevergütung aufgrund des EEG gut kalkulierbar. Oft kann die Investition durch subventionierte Kredite der KfW und anderer Banken finanziert werden. Es ergibt sich für die Gesellschafter ein Überschuss, der nach Abzug der Verwaltungsaufwendungen anteilig ausgeschüttet wird.

Siehe auch

• Bürgerenergiegenossenschaft
• Bürgerenergiegesellschaft
• Bürgerwindpark

Quelle: Seite „Bürgersolaranlage“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 30. Januar 2021, 21:32 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=B%C3%BCrgersolaranlage&oldid=208260943 (Abgerufen: 24. März 2021, 10:43 UTC)

Fensterkraftwerke mit Grätzel-Zellen

Die Grätzel-Zelle (auch Farbstoffsolarzelle; englisch dye-sensitized solar cell, kurz DSSC, DYSC oder DSC) dient der Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Es handelt sich um eine Anwendung aus der Bionik, die ihrer Funktion nach auch elektrochemische Farbstoff-Solarzelle genannt wird. Diese Solarzelle ist nach Michael Grätzel (EPFL, Lausanne, Schweiz) benannt, der sie 1991 erfand und 1992 patentieren ließ.^[1][2]

Die elektrochemische Farbstoff-Solarzelle verwendet zur Absorption von Licht nicht ein Halbleitermaterial, sondern organische Farbstoffe, zum Beispiel den Blattfarbstoff Chlorophyll. Mit diesem natürlichen Farbstoff wurden als bionische Modellsysteme 1972 an der Universität Berkeley die ersten Farbstoffzellen betrieben^[3].

Seit der Erfindung der Grätzel-Zelle in den 90ern gibt es zahlreiche Variationen der traditionellen Grätzel-Zelle mit unterschiedlichem Aufbau und Funktionsprinzip, weswegen der Begriff Farbstoffsolarzelle vor allem im wissenschaftlichen Bereich eine größere Beliebtheit genießt.

Quelle: Seite „Grätzel-Zelle“. In: Wikipedia – Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 1. April 2022, 09:17 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Gr%C3%A4tzel-Zelle&oldid=221681475 (Abgerufen: 3. November 2022, 19:04 UTC)

Der Durchbruch für die Grätzel-Zellen kommt 2023 mit einem hohen Wirkungsgrad von bis zu 30 %. Allerdings gilt die Verlässlichkeit von Grätzel-Zellen noch als problematisch. Wenn er gelingt, können Fassaden und Dächer von Gebäuden mit Grätzel-Zellen ausgestattet werden. Wenn der nun erreichte hohe Wirkungsgrad auch in der Serienproduktion möglich ist, sind stromerzeugende Fensterelemente eigentlich nur noch eine Frage der Zeit.