Photovoltaik

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Photovoltaik oder Photovoltaik ist die unmittelbare Umsetzung von Sonnenenergie in Strom mittels einer Photovoltaik. Die Bezeichnung stammt vom Griechisch für "Licht" (???, phosph, im Genitiv: ???, Fotos) und von der elektrischen Spannungseinheit, dem Volk (nach Alessandro Volta).

Photovoltaik ist ein Teil der Solartechnologie, der die weitere Nutzung der Solarenergie beinhaltet. Photovoltaik beruht auf der Möglichkeit der direkten Umwandlung von bestimmten Stoffen in Elektrizität. Den photoelektrischen Einfluss entdeckte der französische Forscher Alexandre Edmond Becquerel bereits 1839. Die Photovoltaik wurde häufig in Lichtmessern für die Fotografie eingesetzt.

In den USA, Japan und Deutschland wird seit Ende der 80er Jahre intensive Forschung auf dem Gebiet der Photovoltaik betrieben; später kam in vielen Ländern der Welt die Unterstützung hinzu, um den Absatzmarkt zu beleben und die Technologie durch Skaleneffekte zu ermäßigen. Als Ergebnis dieser Anstrengungen hat sich die global installierte Kapazität von 700 MWp im Jahr 2000 auf 177 GWp im Jahr 2014 erhöht[9] und steigt weiter an.

In der Regel wird der Begriff Photovoltaik und die Bezeichnung Photovoltaik verwendet. Die Rechtschreibung Photovoltaik ist seit der Rechtschreibung die neue Grundform und die Photovoltaik ist nach wie vor eine zulässig. In der deutschsprachigen Welt ist die Alternativschreibweise Photovoltaik die gebräuchlichste Ausprägung. 10] Für die technischen Bereiche ist die Notation in der Standardisierung (hier auch Photovoltaik) ein wichtiges Notationsmaß.

Der fotoelektrische Einfluss von Sonnenzellen, die zu sogenannten Solar-Modulen zusammengeschaltet sind, wird zur Energieumwandlung ausgenutzt. Die Anlage aus Solar-Modulen und den anderen Komponenten (Wechselrichter, Stromleitung) wird als Photovoltaik-Anlage oder Solar-Generator bezeichnet. 2. Bei Photovoltaik-Anlagen wird die Nominalleistung oft in der Notation Wp (Watt Peak) oder Kilowattstunde genannt und entspricht der Prüfleistung, die in etwa der maximal möglichen Sonneneinstrahlung in Deutschland entspricht.

13 ] In der Praxis wird ein etwas größerer Steigungswinkel empfohlen, da das System sowohl zwei Mal pro Tag (morgens und nachmittags) als auch zwei Mal pro Jahr (im Monat Mai und Juli) optimiert ist. In einer Aufdachanlage für Schrägdächer wird die Photovoltaikanlage mit einem Montagerahmen auf dem Hausdach montiert.

Bislang basieren die meisten Photovoltaik-Anlagen auf Silizium. PV-Installation pro Kopf der Bevölkerung auf der ganzen Welt (2016). Nachfolgend eine Übersicht über die Entwicklungen der in der EU in den Jahren 2005 bis 2015 realisierten Nennleistungen von Photovoltaik-Anlagen Die Angaben für 2015 basieren zum Teil auf Schätzwerten, die tatsächlichen Ergebnisse können variieren.

Die EU-Kommission hat im März 2013 Sanktionszölle gegen China verhängt, da es aufgrund enormer staatlicher Zuschüsse unter den Produktionskosten liegt. China und die EU haben sich Ende Juni auf einen Minimalpreis von 56 ct/Wp und eine maximale Liefermenge von 7 GW pro Jahr geeinigt. Die Photovoltaik wird neben der Stromerzeugung zur Netzeinspeisung auch für den mobilen Einsatz und für netzferne Applikationen, so genannten Stand-alone-Anlagen, genutzt.

Die Photovoltaik ist in vielen Staaten ohne landesweites Stromversorgungsnetz eine kostengünstigere Form der Stromerzeugung als beispielsweise mit einem Dieselsystem. Bei waferbasierten PV-Modulen betrug der durchschnittliche Nennwirkungsgrad 2014 (nach dem Jahr der Markteinführung) rund 16%, bei Dünnschichtmodulen 6-11%. Ähnlich wie auf jeder Außenfläche (vergleichbar mit Fenster, Wände, Dächer, Autos usw.) können sich auch auf Photovoltaik-Anlagen verschiedene Materialien ablagern.

Die PV-Anlagen in den Gebieten von den Masten bis etwa 40 Grad Breite produzieren im herbstlichen und winterlichen Bereich (besonders in den Monten Nov. bis Januar) aufgrund der geringen Sonneneinstrahlung und des geringen Sonnenstands nur wenig Elektrizität. Windenergieanlagen versorgen jedoch im Westen mehr Elektrizität als im Süden, so dass sich Photovoltaik und Windkraft in der Saison sehr gut miteinander ausgleichen.

Durch die dezentrale Energieversorgung mit vielen kleinen Photovoltaik-Anlagen (PVA) im Bereich von wenigen 10 Kilowatt stehen Stromquelle und Stromabnehmer dicht beisammen; es treten dann kaum Transmissionsverluste auf und der produzierte Strom verläßt nahezu nicht den Niederspannungsbereich[50] (Stand 2009). Ein weiterer substanzieller Aufbau der Photovoltaik wird regionale Überhänge erzeugen, die über das Elektrizitätsnetz in andere Gebiete befördert oder für den Nachtbedarf zwischengelagert werden.

Die Photovoltaik wird so Teil des Strommix. In Einzelanlagen müssen die Differenzen zwischen Energieverbrauch und Leistung der Photovoltaik-Anlage durch Energiespeicher kompensiert werden, z.B. um den Betrieb der Konsumenten auch bei Nacht oder unzureichender Solarstrahlung zu ermöglichen. Für größere Photovoltaik-Anlagen ist eine Ferneinspeiseregelung erforderlich, mit der die eingespeiste Leistung verringert werden kann, wenn es die Netzstabilität verlangt.

Die Photovoltaikleistung (durch Wettervorhersage 24 Std. im Vorhinein planbar ) ist trotz des fluktuierenden Angebotes wesentlich zuverlässig. Eine Störung oder geplante Abschaltung eines Großkraftwerkes hat größere Auswirkungen auf das Elektrizitätsnetz als der Ausfall einer einzigen Photovoltaik-Anlage. Die Einspeisesicherheit ist bei einer Vielzahl von Photovoltaik-Anlagen im Gegensatz zu einer einzigen großen Anlage immens.

Das ist bei Photovoltaik in einer stabileren Wettersituation nicht nötig, da nie alle PV-Anlagen zur gleichen Zeit überholt oder repariert werden. Ein hoher Prozentsatz kleinerer, dezentralisierter Photovoltaikanlagen erfordert jedoch eine zentralisierte Kontrolle der Lastaufteilung durch die Netze. Wieviel CO2-Emissionen durch die Photovoltaik eigentlich eingespart werden, ist auch von der Abstimmung des EEG mit dem EU-Emissionshandelssystem abhängig; außerdem von der Art der Energie, die zur Produktion der Solarmodule verwendet wird.

In Deutschland betrug der Durchschnittspreis für Systeme bis 100 Kilowattstunden im Jahr 2014 1240 Euro pro Kilowattstunde brutto. Die deutschen Stromerzeugungskosten (LCoE) für regenerative Energieträger und herkömmliche Energieanlagen im Jahr 2018. von Photovoltaiksystemen in den USA um 54 Prozent (Kleinanlagen) oder Aufgrund der absoluten emissionsfreien Betriebsweise hat die Photovoltaik sehr geringe Fremdkosten.

Liegt diese bei etwa 6 bis 8 ct/kWh für die Stromproduktion aus Steinkohle und Kohle, so liegt sie bei nur etwa 1 ct/kWh für die Photovoltaik (Jahr 2000). Als Energierücklaufzeit von Photovoltaik-Anlagen gilt der Zeitpunkt, in dem die Photovoltaik-Anlage die Menge an Energie liefert, die während ihres ganzen Lebenszyklusses für Produktion, Verkehr, Montage, Bedienung und Demontage bzw. Verwertung erforderlich ist.

In Deutschland wird die für die Fertigung einer Photovoltaik-Anlage benötigte Leistung in etwa zwei Jahren in Form von Solarzelle zurückgewonnen. Alle EU-27-Mitgliedstaaten sollten die Regelung bis 2014 in innerstaatliches Recht umwandeln. In vielen Ländern wird die photovoltaische Stromerzeugung vorangetrieben. Darüber hinaus gibt es zwölf weitere Förderprogramme für den Kauf einer Photovoltaik-Anlage.

Die so genannte Investitionsförderung für Photovoltaik-Anlagen im verarbeitenden Gewerbe und bei produktionsbezogenen Leistungen kann auf föderaler Ebene in Gestalt von Steuervergünstigungen bewilligt werden. Die Erträge aus der Photovoltaik-Anlage unterliegen § 15 EStG. Für Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von zehn kWh oder mehr (entspricht rund 0,36 /kWh) wird seit dem 1. Juni 2012 eine Vergütung von 42 Yen/kWh ausbezahlt.

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