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Photovoltaik – Wikipedia

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Weltweite Entwicklung von Solaranlagen

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Solartechnik in der Zukunft

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Real liegt der Modulwirkungsgrad auch bei unverschatteten Anlagen durch Erwarmung, niedrigere Einstrahlung etc. gegenuber den STC unter dem nominalen Wirkungsgrad; ausserdem gehen vom Sollertrag noch die Leitungs- und Wechselrichterverluste ab. Bei einer dezentralen Stromversorgung durch viele kleine Photovoltaikanlagen (PVA) im Leistungsbereich einiger zehn kW liegen Quelle und Verbraucher nah beieinander; es gibt dann kaum Ubertragungsverluste und die erzeugte Leistung verlasst den Niederspannungsbereich praktisch nicht[54] (Stand 2009). [73] Spotmarkt Preisindex in Euro je kWp (netto) von Photovoltaikmodulen (Grosshandelspreis)[74](Veranderung gegenuber Vorjahr) Modultyp Kristallin Dunnschicht Herkunft Deutschland China, SO-Asien Japan CdS/CdTe a-Si u-Si Jul zweitausendsieben [? ]

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Photovoltaik – Wikipedia
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Am haufigsten finden sich daher akkugepufferte Gleichstromnetze. Neben Satelliten, Solarfahrzeugen oder Solarflugzeugen, die oft ihre gesamte Energie aus Solarzellen beziehen, werden auch alltagliche Einrichtungen, wie Wochenendhauser, Solarleuchten, elektrische Weidezaune, Parkscheinautomaten oder Taschenrechner von Solarzellen versorgt. Inselanlagen mit Wechselrichter konnen auch Wechselstromverbraucher versorgen. In vielen Landern ohne flachendeckendes Stromnetz ist die Photovoltaik eine Moglichkeit, elektrischen Strom preisgunstiger zu erzeugen als z. B. mit einem Dieselgenerator. Auch die Einbindung von Photovoltaikanlagen und Solarbatterien in bestehende Inselnetze stellt eine Moglichkeit dar, die Kosten der Energieproduktion deutlich zu verringern.[41] Der Wirkungsgrad ist das Verhaltnis zwischen momentan erzeugter elektrischer Leistung und eingestrahlter Lichtleistung. Je hoher er ist, desto geringer kann die Flache fur die Anlage gehalten werden. Beim Wirkungsgrad ist zu beachten, welches System betrachtet wird (einzelne Solarzelle, Solarpanel bzw. -modul, die gesamte Anlage mit Wechselrichter bzw. Laderegler und Akkus und Verkabelung). Der Ertrag von Solarmodulen ist zudem auch temperaturabhangig. Bei einer Temperaturerhohung von 25 degC nimmt die Leistung eines kristallinen Moduls um ca. 10 % ab.[42] Eine Kombination von Solarzellen und thermischem Sonnenkollektor, sogenannte Hybridkollektoren, steigert den Gesamtwirkungsgrad durch die zusatzliche thermische Nutzung, und kann den elektrischen Wirkungsgrad aufgrund der Kuhlung der Solarzellen durch die thermischen Kollektoren verbessern.[43] Die mit Solarzellen erzielbaren Wirkungsgrade werden unter standardisierten Bedingungen ermittelt und unterscheiden sich je nach verwendeter Zelltechnologie. Der Mittelwert des nominellen Wirkungsgrads waferbasierter PV-Module lag zweitausendvierzehn bei etwa sechzehn % (nach dem Jahr der Markteinfuhrung), bei Dunnschicht-Modulen liegt er um 6-11 %.[45 ] Eine Tabelle von Wirkungsgraden einzelner Zelltechnologien findet sich hier. Besonders hohe Wirkungsgrade werden von Mehrfachsolarzellen mit Konzentrator erreicht; hier wurden im Labor bereits Wirkungrade bis ca. sechsundvierzig % erreicht.[4] Durch die Kombination von Solarzellen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, die optisch und elektrisch hintereinander angeordnet sind, in Tandem- oder Tripelschaltung wurde der Wirkungsgrad speziell bei amorphem Silicium erhoht. Allerdings begrenzt bei einer solchen Reihenschaltung stets die Zelle mit dem geringsten Strom den Gesamtstrom der Gesamtanordnung. Alternativ wurde die Parallelschaltung der optisch hintereinander angeordneten Solarzellen in Duo-Schaltung fur Dunnschichtzellen aus a-Si auf dem Frontglas und CIS auf dem Ruckseitenglas demonstriert. Ein Vorteil dieser Technik ist, dass mit einfachen und gunstigen optischen Einrichtungen die Solarstrahlung auf eine kleine Solarzelle gebundelt werden kann, die der teuerste Teil einer Photovoltaikanlage ist. Nachteilig ist hingegen, dass konzentrierende Systeme wegen der Lichtbundelung zwingend auf Nachfuhrsysteme und eine Kuhleinrichtung fur die Zellen angewiesen sind.[46 ] Heutige Solarmodule absorbieren einen Teil des Sonnenlichts nicht, sondern reflektieren es an ihrer Oberflache. Daher werden sie in der Regel mit einer Antireflexionsschicht ausgestattet, die die Reflexion bereits stark vermindert. Schwarzes Silicium vermeidet diese Reflexionen fast vollstandig.[47] Die Performance Ratio (PR) - haufig auch Qualitatsfaktor (Q) genannt - ist der Quotient aus dem tatsachlichen Nutzertrag einer Anlage und ihrem Sollertrag.[48] Der,,Sollertrag" berechnet sich aus der eingestrahlten Energie auf die Modulflache und dem nominalen Modul-Wirkungsgrad; er bezeichnet also die Energiemenge, die die Anlage bei Betrieb unter Standard-Testbedingungen (STC) und bei 100 % Wechselrichter-Wirkungsgrad ernten wurde. Real liegt der Modulwirkungsgrad auch bei unverschatteten Anlagen durch Erwarmung, niedrigere Einstrahlung etc. gegenuber den STC unter dem nominalen Wirkungsgrad; ausserdem gehen vom Sollertrag noch die Leitungs- und Wechselrichterverluste ab. Der Sollertrag ist somit eine theoretische Rechengrosse unter STC. Die Performance ratio ist immer ein Jahresdurchschnittswert. Beispielsweise liegt die PR an kalten Tagen uber dem Durchschnitt und sinkt vor allem bei hoheren Temperaturen sowie morgens und abends, wenn die Sonne in einem spitzeren Winkel auf die Module scheint. Die Performance Ratio stieg mit der Entwicklung der Photovoltaik-Technik deutlich an: Von 50-75 % in den spaten 1980er Jahren uber 70-80 % in den 1990er Jahren auf mehr als achtzig % um ca. 2010. Fur Deutschland wurden ein Median von vierundachtzig % im Jahr zweitausendzehn ermittelt, Werte von uber neunzig % werden in der Zukunft fur moglich gehalten.[48 ] Quaschning gibt mit durchschnittlich fünfundsiebzig % niedrigere Werte an. Demnach konnen gute Anlagen Werte von uber achtzig % erreichen, bei sehr schlechten Anlagen sind jedoch auch Werte unter sechzig % moglich, wobei dann haufig Wechselrichterausfalle oder langerfristige Abschattungen die Ursache sind.[49] Wie auf jeder Oberflache im Freien (vergleichbar mit Fenstern, Wanden, Dachern, Auto usw.) konnen sich auch auf Photovoltaikanlagen unterschiedliche Stoffe absetzen. Dazu gehoren beispielsweise Blatter und Nadeln, klebrige organische Sekrete von Lausen, Pollen und Samen, Russ aus Heizungen und Motoren, Sand, Staub (z. B. auch Futtermittelstaube aus der Landwirtschaft), Wachstum von Pionierpflanzen wie Flechten, Algen und Moosen sowie Vogelkot. Bei Anlagen mit Neigungswinkel um 30deg ist die Verschmutzung gering; hier liegen die Verluste bei ca. 2-3 %. Starker wirkt sich Verschmutzung hingegen bei flachen Anstellwinkeln aus, wo Verschmutzungen bis zu zehn % Verluste verursachen konnen. Bei Anlagen auf Tierstallen von landwirtschaftlichen Betrieben sind auch hohere Verluste moglich, wenn Schmutz aus Luftungsschachten auf der Anlage abgelagert wird. In diesen Fallen ist eine Reinigung in regelmassigen Abstanden sinnvoll.[50] Stand der Technik zur Reinigung ist die Verwendung von vollentsalztem Wasser (Demineralisiertes Wasser), um Kalkflecken zu vermeiden. Als weiteres Hilfsmittel kommen bei der Reinigung wasserfuhrende Teleskopstangen zum Einsatz. Die Reinigung sollte durchgefuhrt werden, ohne Kratzer an der Moduloberflache zu verursachen. Zudem sollten Module uberhaupt nicht und Dacher nur mit geeigneten Sicherheitsvorkehrungen betreten werden. Auch mit einer Warmebildkamera kann man die Verschmutzung feststellen. Verschmutzte Stellen auf den Modulen sind bei Sonneneinstrahlung warmer als saubere Stellen. Die Erzeugung von Solarstrom unterliegt einem typischen Tages- und Jahresgang, uberlagert durch Wettereinflusse. Diese lassen sich durch Wetterbeobachtung einigermassen zuverlassig vorhersagen (siehe Meteorologie). Insbesondere im Fruhling und Sommer kann Solarstrom um die Mittagszeit zur Deckung eines Teils der Mittellast genutzt werden - aber nur, wenn es das Wetter zulasst (kein bewolkter Himmel). Im Herbst und Winter (insbesondere in den Monaten November bis Januar) erzeugen die PV-Anlagen in den Regionen von den Polen bis etwa zum jeweiligen fünfundvierzig Breitengrad wegen der kurzen Sonnenscheindauer und des niedrigen Sonnenstandes nur wenig Strom. Da dann fur Heizung und Beleuchtung aber besonders viel Strom gebraucht wird, mussen dann auch besonders viele Kapazitaten aus anderen Energiequellen zur Verfugung stehen. Allerdings liefern Windkraftanlagen im Winter mehr Strom als im Sommer, sodass sich Photovoltaik und Windenergie jahreszeitlich sehr gut erganzen.[51] Um die statistisch vorhersagbaren Tages-, Wetter- und Jahresschwankungen auszugleichen, sind aber auch Speichermoglichkeiten und schaltbare Lasten zur Verbrauchsanpassung (Smart-Switching in Verbindung mit Smart-Metering) erforderlich. Tagesaktuelle Einspeisedaten (fur Deutschland) sind fur die Jahre ab 2011 im Internet frei zuganglich.[52][53] Bei einer dezentralen Stromversorgung durch viele kleine Photovoltaikanlagen (PVA) im Leistungsbereich einiger zehn kW liegen Quelle und Verbraucher nah beieinander; es gibt dann kaum Ubertragungsverluste und die erzeugte Leistung verlasst den Niederspannungsbereich praktisch nicht[54] (Stand 2009). Der PVA-Betreiber speist die nicht selbst verbrauchte Leistung in das Niederspannungsnetz ein. Bei einem weiteren erheblichen Ausbau der Photovoltaik werden regional Uberschusse entstehen, die per Stromnetz in andere Regionen transportiert oder fur den nachtlichen Bedarf gespeichert werden mussen. Bei Inselanlagen wird die gewonnene Energie in Speichern, meist Akkumulatoren, gepuffert. Die deutlich haufigeren Verbundanlagen speisen den erzeugten Strom direkt in das Verbundnetz ein, wo er sofort verbraucht wird. Photovoltaik wird so zu einem Teil des Strommixes. Bei Inselanlagen mussen die Unterschiede zwischen Verbrauch und Leistungsangebot der Photovoltaikanlage durch Energiespeicherung ausgeglichen werden, z. B., um Verbraucher auch nachts oder bei ungenugender Sonneneinstrahlung zu betreiben. Die Speicherung erfolgt meist uber einen Gleichspannungszwischenkreis mit Akkumulatoren, die Verbraucher bei Bedarf versorgen konnen. Neben Bleiakkumulatoren werden auch neuere Akkutechnologien mit besserem Wirkungsgrad wie Lithium-Titanat-Akkumulatoren eingesetzt. Mittels Wechselrichter kann aus der Zwischenkreis-Spannung die ubliche Netzwechselspannung erzeugt werden. Anwendung finden Inselanlagen beispielsweise an entlegenen Standorten, fur die ein direkter Anschluss an das offentliche Netz unwirtschaftlich ist. Daruber hinaus ermoglichen autonome photovoltaische Systeme auch die Elektrifizierung einzelner Gebaude (wie Schulen oder Ahnliches) oder Siedlungen in,,Entwicklungslandern", in denen kein flachendeckendes offentliches Stromversorgungsnetz vorhanden ist. Bereits heute sind derartige Systeme in vielen nicht-elektrifizierten Regionen der Welt wirtschaftlicher als Dieselgeneratoren, wobei bisher jedoch haufig noch die Subventionierung von Diesel die Verbreitung hemmt.[55] Bei kleineren Anlagen wird alle verfugbare bzw. uber dem Eigenverbrauch liegende Leistung in das Verbundnetz abgegeben. Fehlt sie (z. B. nachts), beziehen Verbraucher ihre Leistung von anderen Erzeugern uber das Verbundnetz. Bei grosseren Photovoltaikanlagen ist eine Einspeiseregelung per Fernsteuerung vorgeschrieben, mit deren Hilfe die Einspeiseleistung reduziert werden kann, wenn die Stabilitat des Versorgungsnetzes das erfordert. Bei Anlagen in einem Verbundnetz kann die lokale Energiespeicherung entfallen, da der Ausgleich der unterschiedlichen Verbrauchs- und Angebotsleistungen uber das Verbundnetz erfolgt, ublicherweise durch Ausregelung durch konventionelle Kraftwerke. Bei hohen Anteilen von Solarstrom, die mit konventionellen Kraftwerken nicht mehr ausgeglichen werden konnen, werden jedoch weitere Integrationsmassnahmen notwendig, um die Versorgungssicherheit zu garantieren. Hierfur kommen eine Reihe von Power-to-X-Technologien in Frage. Neben der Speicherung sind diese insbesondere Flexibilisierungsmassnahmen wie z. B. der Einsatz von Power-to-Heat, Vehicle-to-Grid oder die Nutzung intelligenter Netze, die bestimmte Verbraucher (z. B. Kuhlanlagen, Warmwasserboiler, aber auch Wasch- und Spulmaschinen) so steuern, dass sie bei Erzeugungsspitzen automatisch zugeschaltet werden. Aus Effizienzgrunden sollten zunachst bevorzugt auf die Flexibilisierung gesetzt werden, bei hoheren Anteilen mussen ebenfalls Speicherkraftwerke zum Einsatz kommen, wobei zunachst Kurzfristspeicher ausreichen und erst bei sehr hohen Anteilen variabler erneuerbarer Energien auf Langfristspeicher wie Power-to-Gas gesetzt werden sollte.[56] Trotz des schwankenden Angebots steht die Leistung aus Photovoltaik (etwa vierundzwanzig Stunden im Voraus durch Wettervorhersagen prognostizierbar) deutlich zuverlassiger zur Verfugung als die eines einzelnen Grosskraftwerks. Ein Ausfall oder ein geplanter Stillstand eines Grosskraftwerks hat im Stromnetz eine starkere Auswirkung als der Ausfall einer einzelnen Photovoltaikanlage. Bei einer hohen Anzahl von Photovoltaikanlagen ergibt sich eine im Vergleich zu einer einzelnen Grossanlage extrem hohe Einspeise-Zuverlassigkeit. Um einen Ausfall grosser Stromerzeuger abzusichern, mussen Kraftwerksbetreiber Reserveleistung bereithalten. Dies ist bei Photovoltaik bei einer stabilen Wetterlage nicht notwendig, da nie alle PV-Anlagen gleichzeitig in Revision oder Reparatur sind. Bei einem hohen Anteil von dezentraler Photovoltaik-Kleinanlagen muss jedoch eine zentrale Steuerung der Lastverteilung durch die Netzbetreiber erfolgen. Wahrend der Kaltewelle in Europa zweitausendzwölf wirkte die Photovoltaik netzunterstutzend. Im Januar/Februar zweitausendzwölf speiste sie zur Mittagsspitze zwischen 1,3 und zehn GW Leistung ein. Aufgrund des winterbedingt hohen Stromverbrauchs musste Frankreich ca. 7-8 % seines Strombedarfs importieren, wahrend Deutschland exportierte.[57] Noch im Jahre zweitausendelf betrugen die Kosten der Vermeidung von CO2-Emissionen durch Photovoltaik dreihundertzwanzig EUR je Tonne CO2 und waren damit teurer als bei anderen erneuerbaren Energiequellen. Demgegenuber lagen die Kosten der Energieeinsparung (z. B. durch Gebaudeisolierung) bei 45 EUR je Tonne CO2 oder darunter und konnten teilweise sogar finanzielle Vorteile erwirtschaften.[59] Durch die starke Kostensenkung der Photovoltaik sind die Vermeidungskosten einer Hausdachanlage in Deutschland jedoch auf ca. 17-70 EUR je Tonne CO2 gefallen, womit die Solarstromerzeugung gunstiger ist als die Kosten fur Klimawandelfolgeschaden, die mit achtzig EUR je Tonne CO2 angesetzt werden. In sonnenreicheren Gegenden der Welt werden sogar Vorteile bis ca. dreihundertachtzig EUR je Tonne vermiedener CO2-Emissionen erzielt.[60] Wie viel CO2-Emissionen durch Photovoltaik tatsachlich vermieden werden, hangt dabei auch von der Koordination des EEGs mit dem EU-Emissionshandel ab; ausserdem von der fur die Herstellung der Module verwendeten Energieform. Der durchschnittliche Preis fur Anlagen bis 100 kWp lag im Dezember 2014 in Deutschland bei 1240 EUR netto je kWp.[61 ] Dieser Preis enthalt neben den Modulen auch Wechselrichter, Montage und Netzanschluss. Eine in Deutschland installierte Anlage liefert je nach Lage und Ausrichtung einen Jahresertrag von etwa 700 bis 1100 kWh und benotigt bei Dachinstallation 6,5 bis 7,5 m2 Flache pro kWp Leistung. Die Amortisation ist von vielen Faktoren abhangig: vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme, der Sonneneinstrahlung, der Modulflache, Ausrichtung und Neigung der Anlage sowie dem Anteil der Fremdfinanzierung. Die Kosten fur die Module hatten 2012 in Deutschland einen durchschnittlichen Anteil von 40-50 % an den Gesamtkosten.[62] Die langjahrige und zuverlassige Forderung durch die Einspeisevergutungen des deutschen EEGs war ein entscheidender Faktor fur die starken Kostensenkungen der Photovoltaik.[63] In Osterreich lag der Preis fur Photovoltaikanlagen im Jahr zweitausenddreizehn durchschnittlich bei eintausendsiebenhundertzweiundneunzig Euro je kWp und somit deutlich uber dem in Deutschland im selben Jahr durchschnittlich zu zahlenden Preis von eintausendfünfhundertzehn Euro je kWp.[64] Deutsche Stromgestehungskosten (LCoE) fur erneuerbare Energien und konventionelle Kraftwerke im Jahr 2018.[6 ] Zwischen zweitausendacht und zweitausendfünfzehn sanken die Stromgestehungskosten von Photovoltaikanlagen in den USA um vierundfünfzig % (Kleinanlagen) bzw. vierundsechzig % (Solarparks).[65] Stromgestehungskosten von Photovoltaikanlagen in Cent/Kilowattstunde zum Installationszeitpunkt[66] Investition / Ertrag pro kWp siebenhundert kWh/a achthundert kWh/a neunhundert kWh/a eintausend kWh/a eintausendeinhundert kWh/a 1500 kWh/a 2000 kWh/a zweihundert EUR/kWp 6,8 5,9 5,3 4,7 4,3 3,2 2,4 400 EUR/kWp 8,4 7,4 6,5 5,9 5,3 3,9 2,9 600 EUR/kWp 10,0 8,8 7,8 7,0 6,4 4,7 3,5 800 EUR/kWp 11,7 10,2 9,1 8,2 7,4 5,5 4,1 1000 EUR/kWp 13,3 11,7 10,4 9,3 8,5 6,2 4,7 1200 EUR/kWp 15,0 13,1 11,6 10,5 9,5 7,0 5,2 1400 EUR/kWp 16,6 14,5 12,9 11,6 10,6 7,8 5,8 1600 EUR/kWp 18,3 16,0 14,2 12,8 11,6 8,5 6,4 1800 EUR/kWp 19,9 17,4 15,5 13,9 12,7 9,3 7,0 2000 EUR/kWp 21,5 18,8 16,7 15,1 13,7 10,0 7,5 Photovoltaik galt lange als die teuerste Form der Stromerzeugung mittels erneuerbaren Energien. Durch den starken Preisruckgang hat sich dies mittlerweile geandert, sodass Photovoltaik inzwischen konkurrenzfahig zu anderen regenerativen und konventionellen Arten der Stromerzeugung ist. In manchen Teilen der Welt werden PV-Anlagen mittlerweile ganz ohne Forderung installiert.[5] Die konkreten Stromgestehungskosten sind abhangig von den jeweiligen Verhaltnissen. In den USA sind z. B. Vergutungen von unter fünf US-Cent/kWh (4,5 Euro-Cent/kWh) ublich. Ahnliche Werte werden auch fur anderen Staaten wirtschaftlich darstellbar gehalten, wenn die Strahlungs- und Finanzierungsbedingungen gunstig sind. Bei den mit Stand zweitausendsiebzehn gunstigsten Solarprojekten wurden in Ausschreibungen Stromgestehungskosten von drei US-Cent/kWh (2,7 Euro-Cent/kWh) erreicht[3] bzw. diese Werte selbst ohne Subventionen noch leicht unterboten.[2] Durch die Massenproduktion sinken die Preise der Solarmodule, seit eintausendneunhundertachtzig fielen die Modulkosten um zehn % pro Jahr; ein Trend, dessen weitere Fortsetzung wahrscheinlich ist.[67] Mit Stand 2017 sind die Kosten der Stromerzeugung aus Photovoltaik binnen 7 Jahren um fast 75 % gefallen.[3] Nach Swansons Law fallt der Preis der Solarmodule mit der Verdopplung der Leistung um 20 %.[68][69 ] Seit 2018 sind neu gebaute grosse Photovoltaikanlagen die gunstigsten Kraftwerke in Deutschland (siehe Tabelle rechts).[6] Bereits im dritten Quartal zweitausenddreizehn betrugen die Stromgestehungskosten zwischen 7,8 und 14,2 ct/kWh[70] bzw. 0,09 und 0,14 $/kWh. Damit lagen die Stromgestehungskosten von Photovoltaikanlagen bereits zu diesem Zeitpunkt auf dem gleichen Niveau wie die Stromgestehungskosten von neuen Kernkraftwerken wie Hinkley Point C mit prognostizierten Kosten von 0,14 $/kWh im Jahr zweitausenddreiundzwanzig Ein direkter Vergleich ist jedoch schwierig, da eine Reihe von weiteren Faktoren wie die wetterabhangige Produktion von der Photovoltaik, die Endlagerung sowie die Versicherung der Anlagen berucksichtigt werden mussen.[67] Im Januar zweitausendvierzehn war in mindestens neunzehn Markten die Netzparitat erreicht; die Wirtschaftlichkeit fur Endverbraucher wird von einer Vielzahl an Analysedaten gestutzt.[5] Das Deutsche Institut fur Wirtschaftsforschung (DIW) stellt fest, dass die Kosten fur Photovoltaik bislang weit schneller gesunken sind als noch vor kurzem erwartet. So sei in einem jungsten Bericht der EU-Kommission noch von Kapitalkosten ausgegangen worden, die,,bereits heute zum Teil unterhalb der Werte liegen, die die Kommission fur das Jahr zweitausendfünfzig erwarte".[71] Als gunstigster Solarpark weltweit galt bis Anfang 2016 eine Anlage in Dubai, der eine Einspeisevergutung von 6 US-Cent/kWh erhalt (Stand 2014).[67] Im August zweitausendsechzehn wurde dieser Rekord bei einer Ausschreibung in Chile deutlich unterboten. Dort ergaben sich fur einen 120-MWp-Solarpark Stromgestehungskosten von 2,91 US-Cent/kWh (2,6 ct/kWh), was nach Angaben von Bloomberg L.P. die niedrigsten Stromgestehungskosten sind, die jemals bei einem Kraftwerksprojekt weltweit erzielt wurden.[72] Die Internationale Organisation fur erneuerbare Energien (IRENA) prognostizierte im Jahr 2016, dass die Kosten fur Solarstrom bis 2025 um bis zu 59 Prozent fallen werden. Als Grunde nannte der Bericht eine Ausweitung der Produktion, effizientere Versorgungsketten und technische Verbesserungen.[73] Spotmarkt Preisindex in Euro je kWp (netto) von Photovoltaikmodulen (Grosshandelspreis)[74](Veranderung gegenuber Vorjahr) Modultyp Kristallin Dunnschicht Herkunft Deutschland China, SO-Asien Japan CdS/CdTe a-Si u-Si Jul zweitausendsieben [? ] dreitausendzweihundertfünfzig [? ] dreitausend [? ] dreitausendzweihundertzwanzig [? ] zweitausenddreihundertfünfzig [? ] zweitausenddreihundertfünfzig Jan zweitausendneun dreitausendeinhundertneunzig zweitausendneunhundertfünfzig dreitausendeinhundertsechzig 2100 2210 Jan 2010 2030 (-36 %) 1550 (-47 %) 1910 (-40 %) 1610 (-23 %) - 1380 (-38 %) Jan 2011 1710 (-16 %) 1470 (-5 %) 1630 (-15 %) 1250 (-22 %) 1080 1260 (-9 %) Jan 2012 1070 (-37 %) 790 (-46 %) eintausendfünfzig (-36 %) sechshundertachtzig (-46 %) sechshundert (-44 %) 760 (-40 %) Jan 2013 780 (-27 %) 530 (-33 %) 830 (-21 %) 560 (-18 %) 420 (-30 %) 520 (-32 %) Herkunft Deutschland China Japan, Korea SO-Asien, Taiwan Jan 2014 690 (-13 %) 580 (+9 %) 700 (-19 %) 530 Jan 2015 600 (-13 %) 540 (-7 %) sechshundertzehn (-13 %) vierhundertsechzig (-13 %) Jan zweitausendsechzehn 590 (-2 %) fünfhundertsechzig (+4 %) sechshundertsechzig (+8 %) vierhundertachtzig (+4 %) Jan 2017 480 (-19 %) 490 (-13 %) 570 (-14 %) 400 (-17 %) Kristalline Module Modultyp High Efficiency All Black Mainstream Low Cost Trend seit Aug 2017 510 (-9 %) 510 (+0 %) 420 (-5 %) 290 (+0 %) Jan 2017 Dez 2017 500 (-11 %) 490 (-4 %) 380 (-14 %) 270 (-7 %) Jan 2017 Jan 2018 480 (-14 %) 470 (-8 %) 370 (-16 %) 260 (-10 %) Jan 2017 Jun 2018 420 (-13 %) 440 (-6 %) 330 (-11 %) 240 (-8 %) Jan 2018 Aug 2018 380 (-21 %) 400 (-15 %) 310 (-16 %) 230 (-12 %) Jan 2018 Nov 2018 360 (-25 %) 360 (-23 %) 270 (-27 %) 200 (-23 %) Jan 2018 Die Modulpreise sind in den letzten Jahren stark gesunken, getrieben durch Skaleneffekte, technologische Entwicklungen, Normalisierung des Solarsiliziumpreises und durch den Aufbau von Uberkapazitaten und Konkurrenzdruck bei den Herstellern. Die durchschnittliche Preisentwicklung seit Januar 2009 nach Art und Herkunft ist in der nebenstehenden Tabelle dargestellt. Infolge der Marktankurbelung durch Einspeisevergutungen in Deutschland, Italien und einer Reihe weiterer Staaten kam es zu einem drastischen Kostenruckgang bei den Modulpreisen, die von sechs bis sieben USD/Watt im Jahr 2000[75] auf vier $/Watt im Jahr zweitausendsechs und 0,4 $/Watt im Jahr 2016 zuruckgingen.[76] Historisch betrachtet fielen die Modulpreise uber die vergangenen 40 Jahre um 22,5 % pro Verdopplung der installierten Leistung.[2] Die weitere Preisentwicklung hangt von der Entwicklung der Nachfrage sowie von den technischen Entwicklungen ab. Die niedrigen Preise fur Dunnschichtanlagen relativieren sich teilweise fur die fertige Anlage durch den aufgrund des geringeren Wirkungsgrades und hoheren Installationsaufwand fur Anlagen gleicher Leistung. Es handelt sich bei den angegebenen Preisen nicht um Endkundenpreise; die Kosten fur die Module hatten bei einem Import aus China zweitausendzehn in Deutschland noch einen Anteil von fünfzig % an den Gesamtkosten und sanken bis zweitausendzwölf auf vierzig %.[62 ] Insgesamt wachst der Photovoltaikmarkt immer noch stark (um ca. vierzig % jahrlich). Bis zweitausendfünfundzwanzig wird Solarstrom in sonnigen Regionen der Welt billiger als Kohle- oder Gasstrom sein, so eine Studie des Fraunhofer Instituts fur Solare Energiesysteme. So werden sich bis zweitausendfünfundzwanzig die Erzeugungskosten in Mittel- und Sudeuropa auf 4-6 Cent pro Kilowattstunde verringern, bis zweitausendfünfzig auf 2-4 Cent. Zugrunde liegen konservative Annahmen zur technologischen Weiterentwicklung von Solaranlagen.[77] Bloomberg New Energy Finance sieht einen sog. tipping point bei Wind- und Solarenergie. Die Preise fur Wind- und Solarstrom seien in den letzten Jahren stark gefallen und wurden mit Stand Januar zweitausendvierzehn in einigen Bereichen bzw. Teilen der Welt bereits unter den Preisen der konventionellen Stromerzeugung liegen. Die Preise wurden weiter fallen. Die Stromnetze seien weltweit stark ausgebaut worden, so dass diese nun auch Strom aus erneuerbaren Energien aufnehmen und verteilen konnten. Zudem hatten die erneuerbaren Energien weltweit dafur gesorgt, dass die Strompreise stark unter Druck geraten seien. Des Weiteren wurden die erneuerbaren Energien enthusiastisch von den Verbrauchern aufgenommen. Bereits im Jahr zweitausendvierzehn soll dieser Systemwechsel fur sehr viele Menschen offensichtlich werden.[78] Seit dem Jahr zweitausendelf liegen die Stromgestehungskosten in Deutschland unterhalb des Haushaltsstrompreises, womit die Netzparitat erreicht ist.[79] Ende zweitausendsechzehn waren 41,3 GW elektrische Nettoleistung installiert.[80] Die Unternehmensberatung Roland Berger und die Prognos AG hielten in ihrer Publikation aus zweitausendzehn bis zweitausendzwanzig einen Ausbau auf siebzig GW fur realistisch. Unter der theoretischen Annahme, dass elektrische Energie verlustfrei gespeichert werden konnte, waren bei einem durchschnittlichen jahrlichen Ertrag von 900 kWh je kWp fur eine Energieversorgung ausschliesslich mit Photovoltaik insgesamt rund 690 GW zu installieren.[81 ] Im Juni zweitausendvierzehn stufte Barclays Anleihen von US-Stromversorgern herunter wegen der Konkurrenz durch die Kombination aus Photovoltaik und Energiespeichern, welche zu einem verstarkten Eigenverbrauch fuhrt. Dies konne das Geschaftsmodell der Stromversorger verandern. Barclays schrieb dazu:,,Wir rechnen damit, dass in den nachsten paar Jahren sinkende Preise fur dezentrale Photovoltaik-Anlagen und private Stromspeicher den Status Quo durchbrechen werden. " Und weiter heisst es:,,In der uber 100-jahrigen Geschichte der Stromversorger gab es bisher noch keine wettbewerbsfahige Alternative zum Netzstrom. Wir sind uberzeugt, dass Photovoltaik und Speicher das System in den nachsten zehn Jahren umgestalten konnen."[82] Im Sommer zweitausendvierzehn hat die Investmentbank Lazard mit Sitz in New York eine Studie zu den aktuellen Stromgestehungskosten der Photovoltaik in den USA im Vergleich zu konventionellen Stromerzeugern veroffentlicht. Die gunstigsten grossen Photovoltaikkraftwerke konnen Strom mit sechzig USD pro MWh produzieren. Der Mittelwert solcher Grosskraftwerke liegt aktuell bei zweiundsiebzig USD pro MWh und die Obergrenze bei sechsundachtzig USD pro MWh. Im Vergleich dazu liegen Kohlekraftwerke zwischen sechsundsechzig USD und einhunderteinundfünfzig USD pro MWh, Atomkraft bei einhundertvierundzwanzig USD pro MWh. Kleine Photovoltaikaufdachanlagen liegen jedoch noch bei einhundertsechsundzwanzig bis zweihundertfünfundsechzig USD pro MWh, welche jedoch auf Stromtransportkosten verzichten konnen. Onshore-Windkraftanlagen liegen zwischen siebenunddreißig und einundachtzig USD pro MWh. Einen Nachteil sehen die Stromversorger der Studie nach in der Volatilitat von Solar- und Windstrom. Eine Losung sieht die Studie in Batterien als Speicher (siehe Batterie-Speicherkraftwerk), die bislang jedoch noch teuer seien.[83] Die Umweltauswirkungen bei der Silizium-Technologie und bei der Dunnschichttechnologie sind die typischen der Halbleiterfertigung, mit den entsprechenden chemischen und energieintensiven Schritten. Die Reinstsiliziumproduktion bei der Silizium-Technologie ist aufgrund des hohen Energieaufwandes und dem Aufkommen an Nebenstoffen massgebend. Fur eins kg Reinstsilizium entstehen bis zu neunzehn kg Nebenstoffe. Da Reinstsilizium meist von Zulieferfirmen produziert wird, ist die Auswahl der Lieferfirmen unter Umweltaspekten entscheidend fur die Umweltbilanz eines Moduls. Bei der Dunnschichttechnologie ist die Reinigung der Prozesskammern ein sensibler Punkt. Hier werden teilweise die klimaschadlichen Stoffe Stickstofftrifluorid und Schwefelhexafluorid verwendet. Bei der Verwendung von Schwermetallen wie der CdTe-Technologie wird mit einer kurzen Energierucklaufzeit auf der Lebenszyklus-Basis argumentiert.[84] Auch wenn es im Betrieb selbst keine CO2e-Emissionen gibt, so lassen sich Photovoltaikanlagen derzeit noch nicht CO2e-frei herstellen, transportieren und montieren.

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