Photovoltaikanlagen: Wenn der Sonnenstrom nicht mehr fließen will
Chinesische Module sind weit besser als ihr Ruf.
Foto: REUTERSWer sich vor zehn Jahren für die Montage einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach entschieden hat, konnte sich über eine saftige Rendite freuen. Gut 48 Cent pro Kilowattstunde eingespeister Solarstrom garantierte die Bundesregierung jedem, der bis 2002 seine Solarstromanlage einrichtete. Mit der jüngsten Kürzung der Solarförderung rückwirkend zu 1. April erhält der Besitzer einer Dachanlage von 10 bis 40 Kilowatt 18,5 Cent je Kilowattstunde. Nicht nur hier schmelzen die Erträge. Photovoltaik-Anlagen sind darauf ausgelegt 20 bis 30 Jahre zuverlässig Strom zu liefern. In manchen Fällen beginnt es bereits nach sieben bis acht Jahren zu hapern. Die Leistung fällt merklich ab.
Chinesische Module weit besser als ihr Ruf
Michael Aigner vom Solargroßhändler Aton Solar nennt mögliche Gründe: „Minderqualität bei Modulen zeigt sich erst nach einige Jahren - etwa mit Leistungsabfall, Schäden wie Glasbruch, so genannten hot spots oder Modulen, die aus dem Rahmen rutschen. Die erwartete Rendite ist damit im Eimer. Wenn die Module ausgetauscht werden müssen, ist vom errechneten Ertrag nicht mehr viel übrig.“ Aigner hat im vergangenen Jahr mit seinem Team rund 1000 Photovoltaikanlagen für Privathäuser und Gewerbeimmobilien geplant und verkauft. Immer wieder beobachtet er, dass zu sehr auf den Preis geschielt wird. "Ich rate dazu, nicht das Billigste zu nehmen. Module von Markenherstellern sind teurer, aber aus meiner Sicht auch zuverlässiger und langlebiger.“ Für Laien ist die Zertifizierung der Produkte eine erster Anhaltspunkt für gute Qualität. Der TÜV Rheinland und das VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut vergeben die Siegel nach den aktuellen Normen.
Bei den Tests setzen die Prüfer die Module extremer Hitze und Kälte aus, simulieren Hagelschlag oder legen das Modul in Flüssigkeit und setzen es unter Spannung, um die Isolation zu testen. Noch vor zwei Jahren musste das VDE einer Reihe von chinesischen Modulen ein schlechtes Zeugnis ausstellen. Das hat sich geändert. Arnd Roth vom VDE: „Zwischen chinesischen und europäischen Solarmodulen gibt es qualitativ bei den von uns geprüften Modulen nicht mehr viel Unterschied. Bei den kleineren chinesischen Herstellern vielleicht, aber nicht bei den großen. Das gilt für alle Typen von Modulen gleichermaßen.“
Pluspunkt für die Versicherung
Matthias Diehl, Gründer des Photovoltaikbüros in Rüsselsheim, ist davon nicht überrascht. "Die deutsche Solarindustrie hat die Qualität chinesischer Module schlechter geredet als sie ist. Bei den großen, etablierte chinesische Produzenten stehen die modernsten und besten Maschinen aus Deutschland, warum also sollte die Qualität schlechter sein?". Die Skepsis gegenüber chinesischer Ware ist in der Branche merklich gesunken. Welcher Hersteller welches Zertifikat besitzt, ist übrigens beim TÜV Rheinland unter in diesem Firmenverzeichnis hinterlegt. Über die Zertifizierung nach der IEC-(International Electrotechnical Commission)-Norm hinaus gibt es beim VDE das Siegel "Quality tested". Arnd Roth: „Beim Quality-tested-Siegel prüfen wird vierteljährlich in der laufenden Fertigung. So können wir feststellen, ob die Qualität der Solarmodule immer die gleiche ist.“ Die Qualität der Module spielt auch bei der Versicherung der Anlage eine Rolle. Je strenger die Vergabekriterien für das Qualitätssiegel, desto günstiger ist häufig der Tarif.
Die Leistung von Solarzellen wird in Wattpeak gemessen, über die Leistung pro Quadratmeter sagt das nichts aus.
Foto: dpa
Die Kernfrage bei der Planung einer Photovoltaikanlage lautet: Dünnschicht- oder kristalline Module? Wie der Name verrät, enthalten kristalline Module ein hauchdünne Scheibe Siliziumkristalls - bei Dünnschichtmodulen wird der Stoff aufgedampft. Das spart teures Silizium und macht die Module deutlich günstiger - allerdings aus leistungsschwächer. In den vergangenen Jahren waren Dünnschichtmodule für viele Häuslebauer aus wirtschaftlichen Gründen die erste Wahl. Mittlerweile sind die Preise für kristalline Module stark gefallen, weshalb Diehl grundsätzlich für den Einsatz von kristallinen Modulen plädiert. "Die am Markt verfügbaren Dünnschichtmodule haben allesamt einen schlechteren Wirkungsgrad als kristalline Module und an dieser Aussage ändert sich auch nichts durch die Montage auf einer östlich oder westlich oder gar leicht nördlich geneigten Dachfläche. Aus einem Dach, das man mit Dünnschichtmodulen belegt, wird man pro Quadratmeter Dachfläche immer weniger Kilowattstunden Strom innerhalb eines Jahres ernten, als auf einer mit kristallinen Modulen belegten Dachfläche", erläutert der Diplom-Ingenieur. Er und seine Kollegin Tina Ternus beraten, wer sich mit dem Gedanken an eine Photovoltaikanlage trägt oder seine alte Anlage überprüfen lassen will.
Diehl stellt fest, dass insbesondere der Begriff des Wattpeak bei Laien immer wieder für Verwirrung sorgt. Die Einheit Wattpeak (Wp) gibt die elektrische Leistung eines Solarmoduls oder einer Solarzelle an. Die Bezeichnung "210-Wp-Modul" sagt aber nichts über die Leistung pro Quadratmeter aus.
Die Frage "Wieviel Strom kann ich auf 1m² erzeugen?", muss der Kunde - oder sein Berater - leider selbst ausrechnen. Die Größe Wattpeak ist lediglich für den Planer der Anlage wichtig, weil er anhand dieser die Kabelquerschnitte und Wechselrichter bestimmen muss. Welche Tragweite Fehler bei der Planung haben, zeigt sich oft erst nach einigen Jahren.
Kabelstärke überprüfen
So etwa bei der Wahl des Wechselrichters. Er ist das elektronische Herzstück einer Solaranlage und sorgt dafür, dass der Gleichstrom, den die Solarmodule produzieren, in Wechselstrom umgewandelt wird. Nur so kann der Strom vom Dach ins öffentliche Netz einspeist werden. Ist der Wechselrichter für die Menge des produzierten Stroms zu klein dimensioniert, läuft er ständig an der Belastungsgrenze. "Das kann die Laufzeit natürlich verkürzen", erklärt Großhändler Aigner. Außerdem sollte der Wechselrichter möglichst kühl stehen, zum Beispiel in einer Garage, aber nicht auf einem heißen Dachboden oder - soweit er fürs Freie geeignet ist - in der prallen Sonne. Dass weniger Strom ankommt als errechnet, kann auch daran liegen, dass die Kabelstärke nicht stimmt, also etwa für lange Leitungen zum Wechselrichter ein Kabel mit zu geringem Querschnitt benutzt wird.
Praktischer Anlagenpass
Damit die Anlage in Schuss bleibt, sollte sie ein Fachmann alle vier Jahre unter die Lupe nehmen. Die Elektro-Handwerker, die im Zentralverbands der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke ZVEH organisiert sind, bieten ab Herbst den so genannten E-Check für Photovoltaikanlagen an, bei der die gesamte Elektrotechnik der Anlage überprüft wird. Ähnlich dem Service-Pass beim Auto bieten die Handwerker einen Photovoltaik-Anlagenpass an. Auch dies sehen einige Anbieter von Solarversicherungen gerne und belohnen Passinhaber mit günstigeren Prämien. Ingenieur Matthias Diehl rät außerdem, die Anlage etwa alle fünf Jahre zur reinigen. Starker Schmutz kann die Stromausbeute mindern, aber auch die Module beschädigen. Vogeldreck etwa, der Teile des Moduls bedeckt, kann zu Einbränden, den bereits erwähnten "hot spots" führen.
US-Wissenschaftler von der Purdue Universität haben einen Sensor entwickelt, der durch musikalische Schallwellen mit Energie versorgt wird. Das etwa zwei Zentimeter lange Röhrchen soll in Körpergefäßen oder der Blase Messungen durchführen – dabei wird ein Streifen aus einer speziellen Metall-Mischung durch akustische Wellen in Schwingungen versetzt, die in Energie umgewandelt werden.
Die Forscher haben dabei sogar getestet, welcher Musikstil sich am Besten eignet. Dabei erzielte Rap durch die Vielzahl niedriger Frequenzen deutlich bessere Ergebnisse, als Rock, Blues oder Jazz.
Es gibt eine ganze Reihe an Möglichkeiten, Strom aus ungewöhnlichen Quellen zu gewinnen - aus der Fahrenergie von Autos beispielsweise oder indem man Batterien per Schütteln lädt...
Der japanische Elektronikkonzern Brother hat AA- und AAA-Batterien entwickelt, die sich mit Hilfe eines eingebauten Generators per Schütteln wieder aufladen lassen.
Foto: PressebildDas südafrikanische Startup Roundabout Outdoor hat in Afrika in den vergangenen Jahren mehr als sechshundert Karusselle namens Playpump gebaut, mit denen spielende Kinder ganz nebenbei Wasser aus einem Brunnen in einen Tank pumpen.
Foto: ScreenshotDas israelische Startup Innowattech will Straßen bauen, die den Druck der Autoreifen zur Stromerzeugung nutzen. Dazu will es so genannte piezoelektronische Materialien in den Asphalt einbringen, die bei Druck unter elektrische Spannung geraten. Eine einen Kilometer lange Spur soll 200 Hauhalte versorgen können. Eine längere Teststraße steht aber noch aus.
Foto: ScreenshotSogar Bäume geben Strom ab, und das US-Startup Voltree Power weiß, wie: Mit zwei Elektroden, in die Baumwurzel und den Boden daneben gesteckt, nutzen die Amerikaner den Unterschied zwischen den PH-Werten beider Umgebungen, um eine elektrische Spannung zu erzeugen und Strom zu produzieren - wie bei einem Apfelradio. Der soll reichen, um kleine Status-LEDs zu betreiben oder Uhren für Sensornetzwerke.
Foto: ScreenshotDas Robotor-U-Boot Solo-Trec der US-Raumfahrtbehörde Nasa braucht kein Benzin und keine Steckdose. Auf seinen Tauchfahrten nutzt es die Wärmeunterschiede der Wasserschichten zur Stromerzeugung für Antrieb und Sensoren: Bei jedem Abtauchen dehnen sich spezielle Phasenwechselmaterialien aus und komprimieren dabei ein Öl. Der Druck des Öls treibt dann einen Stromgenerator an.
Texte: Andreas Menn
Foto: PressebildElektroautos tanken künftig vielleicht Windstrom, den die Ladesäule selbst erzeugt - so jedenfalls stellt sich der amerikanische Kleinwindanlagenhersteller Urban Green Energy es vor. Ihre Ladesäule Sanya Skypump erzeugt mit 4 Kilowatt Leistung genug Strom für den Autoakku.
Foto: ScreenshotIngenieure des Karlsruher Instituts für Technologie haben mit Industriepartnern den Prototypen eines berührungsfreien Wasserhahns namens PowerFluid entwickelt, der mit Wasserkraft funktioniert: Eine winzige Wasserturbine und ein Generator speisen Strom in einen Speicher, der den Näherungssensor versorgt.
Foto: PressebildAbfallenergie liefern Gebäude im Überfluss: Bis zu 1000 Watt Wärmeenergie flutet ein Heizkörper ins Wohnzimmer – genug für hundert Energiesparlampen. Thermogeneratoren, etwa vom Freiburger Startup Micropelt, fangen davon allerdings nur ein paar Milliwatt auf. „Aber schon mit geringen Mengen Energie“, sagt Burkhard Habbe, Chef der Micropelt-Geschäftsfeldentwicklung, „lassen sich die erstaunlichsten Dinge verwirklichen.“ Zum Beispiel energieautarke Heizungsventile, die sich per Smartphone steuern lassen – kommendes Jahr soll es sie zu kaufen geben. Kurz vor der Marktreife stehen auch batterielose Temperaturfühler von Micropelt und dem Ratinger Elektronikunternehmen Schneider Electric für die Industrie. Sie sollen an den Stromschienen von Werkzeugmaschinen Überhitzung registrieren, bevor das Metall durchschmilzt.
Foto: ScreenshotMit den GenShock-Stoßdämpfern wird jedes Holpern und Rumpeln im Bus oder LKW zu wertvollem Strom für das Bordnetz. Bis zu 400 Watt Strom kann ein LKW so produzieren und damit die Tankrechnung um 800 Dollar pro Jahr reduzieren, verspricht der Anbieter. Marktstart ist im kommenden Jahr.
Foto: PressebildSolar-Dächer im Auto sind keine Spielerei mehr, sondern ein wichtiger Schritt, um CO2-Emission zu senken oder Elektroflitzer weiter fahren zu lassen. Die Dächer des Erfurter Solar-Spezialisten Asola Power erzeugen im Modell Karma des US-Autoherstellers Fisker 120 Watt Strom für die Klimaanlage, das Radio, den GPS-Empfänger oder die Sitzheizung. Text: Andreas Menn Fotos: PR, Screenshots, Unternehmen
Foto: PressebildIn mehr als 60 amerikanischen Fitness-Studios erzeugen Sportler auf Rädern des Startups The Green Revolution Strom.
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Der britische Mobilfunkanbieter Orange lässt T-Shirts entwickeln, die Strom aus Schall erzeugen.
Foto: PressebildIm Funklichtschalter des Oberhachinger Hausautomationsunternehmens EnOcean steckt ein Minidynamo. „Schon mehr als 200000 Gebäude nutzen unsere Technik“, sagt Enocean-Technikchef Frank Schmidt.
Foto: PressebildDer Wave Glider des US-Startups Liquid Robotics bewegt sich mit Wellenkraft im Meer und sammelt dabei Daten für Wissenschaftler. BP verfolgte mit dem Roboterboot im Golf von Mexiko die Ölspur der havarierten Bohrinsel Deepwater Horizon.
Foto: PressebildDas US-Startup Solar Roadways hat ein 13 Quadratmeter großes Solar-Straßenteil gebaut, das mit LEDs Warninfos anzeigt. Andere Unternehmen arbeiten an Straßen, die Energie durch den Druck rollender Autos erzeugen. Foto
Foto: PressebildSpielend Strom erzeugen können Kinder in Afrika bald mit dem Soccket-Fußball des US-Anbieters Uncharted Play. Ein eingebauter Dynamo speist bei Stößen Strom in einen Akku, der via Stromkabel eine LED zum Leuchten bringt.
Foto: PressebildMit dem Wasserkocher Tellurex World Pot des US-Thermoelektrik-Spezialisten Tellurex können Menschen in Entwicklungsländern beim Wasskochen ihr Handy oder Akkus für andere Gerätet laden. Möglich macht das ein Thermogenerator, der Wärme in Strom umwandelt und via USB-Kabel weiterleitet. Eine halbe Stunde lang Kochen sterilisiert einen Liter Wasser - und liefert genug Strom, um vier LEDs vier Stunden lang zum Leuchten zu bringen.
Foto: ScreenshotDas Kleinflugzeug Electraflyer-X des amerikanischen Herstellers Electraflyer fliegt leise und umweltfreundlich mit Batteriestrom, aber nicht nur das: Im Sinkflug oder bei starken Aufwinden kann der Pilot per Knopfdruck den Motor ausschalten und dann den Propeller in eine Stromturbine verwandeln, die den Akku nachlädt. Bei passendem Wetter könne ein Pilot "praktisch den ganzen Tag lang fliegen", sagt Gründer Randall Fishman.
Foto: PressebildEin vorbeifahrender LKW wirbelt nicht nur die Frisur von Passanten auf - sondern treibt künftig vielleicht auch Windturbinen an. Das amerikanische Startup Medianwind hat ein Hüfthohes Windrad konzipiert, dass sich an Leitplanken befestigen ließe - pro Meile Autobahn 1760 Stück nebeneinander. Zusammen sollen sie 0,46 Megawatt Strom liefern; fünf Kilometer Highway entsprächen damit einer gängigen großen Windturbine. Die Produktionskosten sollen unter 1500 Dollar pro Stück liegen; über den Produktionsstart ist noch nichts bekannt.
Foto: ScreenshotSogar Drehtüren wollen Forscher künftig in Kraftwerke verwandeln. Das Bild zeigt die Designstudie "Revolution Door" des US-Designbüros Fluxxlab.
Foto: ScreenshotMit dem Mini-Kraftwerk nPowerPED des US-Startups Tremont Electric erzeugt jeder Schritt beim Wandern Strom. In den Rucksack gesteckt, verwandelt der 23 Zentimeter lange Rundstab per eingebautem Dynamo die Vibrationen in Elektrizität. Eine Minute Wandern soll genug Energie liefern, um eine Minute lang einen iPod-Nano zu betreiben.
Foto: PressebildMit bloßem Auge nicht zu erkennen sind feinste Risse in den Modulen. Fachleute sprechen von den Mirco-Cracks. Sie können durch Wind und Wetter im Laufe der Jahre entstehen und die Leistung der Anlage schmälern. Die Risse können aber auch schon vorhanden sein, noch bevor die Module überhaupt auf dem Dach montiert sind. Befürworter deutschen Module sehen Ware aus Übersee potenziell stärker gefährdet, weil sie beim Verschiffen anhaltender Vibration ausgesetzt sei. Dem kann Arnd Roth vom VDE Prüfinstitut nur eingeschränkt recht geben: „Prinzipiell ist der Transport eine Belastung und ein Risiko. Ein vernünftiger Hersteller hat aber eine gute Verpackung. Ist das nicht der Fall oder geht das Logistikunternehmen schlecht mit der Ware um, kann sich das in einer höheren Zahl von Mikrorissen bemerkbar machen.“
Ob chinesische oder europäische, Dünnschicht- oder kristalline Module. Der Siegeszug der Photovoltaikanlagen hält trotz gekürzter Solarförderung an. Im ersten Halbjahr 2012 sind Solaranlagen mit einer Leistung von 4700 Megawatt installiert worden. Ein neuer Rekord. Von Januar bis Juni 2011 waren es nur 1713 Megawatt. Bernd Decher, Geschäftsführer Technik beim ZVEH, beobachtet jedoch, dass sich die Ziele der Kunden ändern: „Der Trend geht weg von der Solaranlage als Renditemodell, hin zum System für den Eigenverbrauch. Es gibt erste intelligente Steuerungen, mit denen sich der Anteil des Eigenverbrauchs erhöhen lässt. Bei der Stromspeicherung stehen wir allerdings noch am Anfang.“
Ein Eigenverbrauch von 70 bis 80 Prozent lasse sich nur mit einem ausreichend großen Speicher erreichen. Die Kosten dafür sind noch immens. Für eine Batterie mit einer Kapazität von 7 kW/h fallen 7.000 bis 8.000 Euro an. „Ein zielgenaues und zeitlich begrenztes Förderprogramm für die Stromspeicherung wäre sicherlich hilfreich", findet Decher.
Matthias Diehl hingegen ist sicher, dass sich für das Speicherproblem schnell gute Lösungen fänden, wenn es wirtschaftliche Anreize dafür gäbe. Er beklagt: "In der deutschen Energiewirtschaft fehlt ein funktionierendes Marktmodell." Ebenso schlummerten beim Aufbau eines intelligenter Stromnetzes - dem so genannten Smart Gird - noch ungeahnte Potenziale. "Platt gesagt: Der Kühlschrank müsste wissen, was der Strom gerade kostet und seinen Verbrauch entsprechend steuern", erläutert Diehl. Bis dahin ist der Weg noch weit.
Zeit genug, über eine eigene Photovoltaik-Anlage nachzudenken, die bestehende zu optimieren und Fehler zu beheben.