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Göden, Tolga: Photovoltaikanlagen in der Türkei. Eine Potenzialanalyse inklusive einer
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung anhand eines Beispielprojekts, Hamburg, Diplomica
Verlag GmbH 2015
PDF-eBook-ISBN: 978-3-95636-433-4
Herstellung: Diplomica Verlag GmbH, Hamburg, 2015
Zugl. Beuth Hochschule für Technik Berlin, Masterarbeit, 2013
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Hermannstal 119k, 22119 Hamburg
http://www.diplom.de, Hamburg 2015
Printed in Germany
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis ... I
Tabellenverzeichnis ... III
Abkürzungsverzeichnis ... IV
1 Einführung... 1
1.1 Ausgangssituation ... 1
1.2 Zielstellung ... 2
1.3 Vorgehensweise ... 4
2 Photovoltaik ... 5
2.1 Historie der Photovoltaik ... 5
2.2 Das Potenzial der Globalstrahlung ... 6
2.3 Die Solarzelle der Grundbaustein einer PV-Anlage ... 9
2.3.1 Zellentypen im Überblick ... 10
2.3.2 Funktionsweise einer Solarzelle ... 13
2.4 Photovoltaik-Anlagetypen ... 14
2.4.1 Netzgekoppelte PV-Anlage ... 15
2.4.2 PV-Inselanlage ... 16
2.5 Komponenten einer PV-Anlage ... 16
2.5.1 Solarmodul (Aufbau und Verschaltung) ... 17
2.5.2 Wechselrichter ... 19
2.5.3 Bypassdiode ... 21
2.5.4 Hinterlüftung ... 22
3 Energiemarkt und Fakten zur Türkei ... 25
3.1 Allgemeine Länderinformationen ... 25
3.2 Wirtschaftspolitik ... 28
3.3 Energiehaushalt der Türkei ... 32
3.3.1 Energieverbrauch ... 32
3.3.2 Energieressourcen ... 35
3.3.3 Energieproduktion ... 37
3.3.4 Importnotwendigkeit zur Bedarfsdeckung ... 41
3.4 Status der Energiepolitik ... 45
3.4.1 Liberalisierung der Energieversorgung ... 45
3.4.2 Strompreise ... 49
3.4.3 Strategische Zielsetzung des Energieministeriums ... 52
4 Der Energiemarkt der erneuerbaren Energien in der Türkei ... 55
4.1 Status der erneuerbaren Energien ... 55
4.2 Der türkische Photovoltaik-Markt ... 57
4.3 Globalstrahlungspotenzial der Türkei ... 59
4.4 Energiepolitische Rahmenbedingungen für erneuerbare Energien in der Türkei ... 63
4.4.1 Gesetzgebungen für den Betrieb von Photovoltaik-Anlagen ... 63
4.4.2 Staatliche Einspeisevergütungssätze ... 67
4.4.3 Ausgeschriebene Regionen für PV-Anlagen ... 71
4.4.4 Lizenzierung einer Photovoltaik-Anlage ... 72
5 Investitionsbetrachtung an einem türkischen Standort ... 77
5.1 Übersicht der Investitionsbewertungsverfahren ... 77
5.1.1 Die Kapitalwertmethode ... 80
5.1.2 Finanzierung einer PV-Anlage ... 82
5.2 Ermittlung der Ausgangsgrößen am Standort des Beispielprojekts ... 82
5.2.1 Standortinformationen ... 83
5.2.2 Beispielprojekt ,,Hotel Issos" ... 85
5.2.3 Anschaffungs- und Sekundärkosten einer PV-Anlage in der Türkei ... 87
5.2.4 Vermeidung leistungsbeeinträchtigender Faktoren ... 89
6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer PV-Anlage an einem Standort ... 91
6.1 Projektierung mit Hilfe eines Simulationsprogramms ... 91
6.1 Randbedingungen für alle Investitionsalternativen ... 93
6.2 Anlagenbetrieb zur vorrangigen Strombedarfsdeckung ... 94
6.2.1Bewertungsgrößen der kristallinen PV-Anlage für vorrangige Strombedarfsdeckung ... 96
6.2.2Bewertungsgrößen der Dünnschicht PV-Anlage für vorrangige Strombedarfsdeckung ... 96
6.2.3Investitionsbewertung beider Anlagen bei vorrangiger Strombedarfsdeckung ... 97
6.3 Anlagenbetrieb zur vollständigen Stromeinspeisung ... 100
6.3.1 Bewertungsgrößen der kristallinen PV-Anlage zur vollständigen Stromeinspeisung ... 101
6.3.2 Bewertungsgrößen der Dünnschicht PV-Anlage zur vollständigen Stromeinspeisung .. 102
6.3.3 Investitionsbewertung beider Anlagen bei vollständiger Stromeinspeisung ... 103
6.4 Investitionsempfehlung ... 106
7 Abschließende Beurteilung des Potenzials von Photovoltaikanlagen in der Türkei ... 109
7.1 Wirtschaftliche Betrachtung ... 109
7.2 Ökologische Betrachtung ... 112
Quellenverzeichnis ... X
Anhang ... XIV
I
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Direkte und diffuse Sonnenstrahlung ... 7
Abb. 2: Globalstrahlung BRD ... 8
Abb. 3: Globalstrahlung weltweit ... 9
Abb. 4: Solarzelltypen (amorph, mono- und polykristallin) ... 10
Abb. 5: Schematischer Aufbau einer kristallinen Solarzelle ... 14
Abb. 6: Komponenten einer netzgekoppelten PV-Anlage ... 15
Abb. 7: Solarmodul Querschnitt Typ ,,Glas in Folie" ... 17
Abb. 8: Solarmodul-Exemplar ... 18
Abb. 9: Reihenschaltung von PV-Modulen ... 19
Abb. 10: Parallelschaltung von PV-Modulen ... 19
Abb. 11: Wechselrichterexemplar (Hersteller SMA) ... 20
Abb. 12: Funktionsweise einer Bypass-Diode ... 21
Abb. 13: Strom-Spannungs-Kennlinie einer Silizium-Solarzelle ... 22
Abb. 14: Temperaturabhängigkeit des Stroms von der Spannung (Solarmodul Shell SP140) ... 23
Abb. 15: Türkei Geographische Lage ... 25
Abb. 16: Türkei Bevölkerungsdichte (nach Provinzen unterteilt) ... 26
Abb. 17: Türkei Hauptregionen ... 27
Abb. 18: Türkei-Topographie ... 28
Abb. 19: Wirtschaftswachstum Türkei (BIP von 2009 2013) ... 29
Abb. 20: Grundlegende Energie-Kennzahlen Türkei (2008 - 2011) ... 32
Abb. 21: Primärenergieverbrauch in MTOE (1998 2008) ... 33
Abb. 22: Primärenergieverbrauch nach Brennstoffen in MTOE (2010 und 2011) ... 34
Abb. 23: Kapazitätssanteile nach Energiequellen in der Türkei (2011) ... 38
Abb. 24: Installierte Gesamtleistung in MW (2002 und 2011) ... 39
Abb. 25: Stromerzeugungsanteile nach Energiequellen in der Türkei (2011) ... 40
II
Abb. 26: Geförderte Energieträgermengenanteile in der Türkei (2011) ... 41
Abb. 27: Energiehandel ausgewählter Rohstoffe (2011)
... 42
Abb. 28 Privatisierung des Stromnetzes (nach Provinzen) ... 46
Abb. 29: Privatisierungsgrad der Verteilernetze (2002 und 2011) ... 47
Abb. 30: Energienetzwerk der Türkei ... 48
Abb. 31: Globalstrahlung Europa ... 59
Abb. 32: GEPA-Sonnenstrahlungskarte Türkei ... 60
Abb. 33: Solarstrahlungswerte Türkei (Jahreswerte nach Zonen) ... 61
Abb. 34: Sonnenenergie und Sonnenstunden - Türkei (Jahreswerte nach Hauptregionen) ... 61
Abb. 35: Sonnenenergie und Sonnenstunden - Türkei (Tageswerte nach Monaten) ... 62
Abb. 36: Ausgeschriebene Gebiete für PV-Anlagen (nach staatlichen Messungen) ... 72
Abb. 37: Übersicht Investitionsbewertungsverfahren ... 78
Abb. 38: Sonnenstrahlungsintensität Provinz Hatay (GEPA-Sonnenatlas) ... 83
Abb. 39: Tägliche Sonnenenergie und Sonnenstunden in Iskenderun (nach Monaten) ... 84
III
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Kristalline und Dünnschicht-Solarzellen im Überblick ... 12
Tab. 2: Wirtschaftsfakten Türkei BRD (Stand 2012) ... 30
Tab. 3 Elektrizitätskapazitäten und -erzeugung nach Energiequellen (2010/2011) ... 37
Tab. 4: Daten über das Elektrizitätsversorgungsnetz der Türkei (2011) ... 48
Tab. 5: Strompreise Industrie/Handel/Behörden/Büros/Privathaushalte (2012) ... 50
Tab. 6: Entwicklung der Energienachfrage in der Türkei (2011 2020) ... 51
Tab. 7: Erneuerbare Energien Stromerzeugungsanteile Türkei (2011) ... 55
Tab. 8: Einspeise-, und Bonusvergütungen für Strom aus erneuerbaren Energien Türkei (2013) 68
Tab. 9: Bonusvergütung für einzelne PV-Anlagenkomponenten (2013) ... 70
Tab. 10: Ausgeschriebene türkische Regionen für PV-Anlagen ... 71
Tab. 11: Strombezugspreise des Beispielprojekts ... 86
Tab. 12: Kosten für schlüsselfertige PV-Anlagen (Mono-/Polykristalline und amorph) ... 87
Tab. 13: Energetische Bewertungsgrößen Anlage zur vorrangigen Strombedarfsdeckung
(amorph und kristallin) ... 95
Tab. 14: Betriebswirtschaftliche Bewertungsgrößen - Anlage zur vorrangigen ... 97
Tab. 15: Energetische Bewertungsgrößen - Anlage zur vollständigen Stromeinspeisung ... 101
Tab. 16: Betriebswirtschaftliche Bewertungsgrößen - Anlage bei vollständiger Stromeinspeisung
(amorph und kristallin) ... 103
Tab. 17: Investitionsrelevante Bewertungsgrößen - alle Anlagenalternativen ... 106
Tab. 18: Strompreisentwicklung Türkei (2013-2034) ... 111
Tab. 19:Chancen und Risiken einer Investition in eine PV-Anlage in der Türkei ... 111
IV
Abkürzungsverzeichnis
A.. Anonim
irket (Türkische Rechtsform der AG in der Türkei)
ADI
ausländische Direktinvestitionen; auch Abkürzung für das ,,Gesetz für aus-
ländische Direktinvestitionen"
AKP
Adalet ve Kalkinma Partisi (Partei für Gerechtigkeit und Aufschwung)
AKW Atomkraftwerk
AM
Air-Mass-Index (definiert Abhängigkeit der Solarstrahlung von der Weg-
länge des Lichts durch die Atmosphäre STC = 1,5 AM)
BOT
Build Operate Transfer
CIGS Kupfer-Indium-Gallium-Dilensenid
CSP-Kraftwerk
Concentrated Solar Power (Solarwärme)-Kraftwerk
dena Deutsche
Energie-Agentur
EE Erneuerbare
Energien
EEG
Erneuerbare Energien Gesetz
EIE
Elektrik leri Etüt daresi (Generaldirektion für Stromversorgungsprüfung
und -verwaltung
EMO
Elektrik Mühendisleri Odasi (Ingenieursverband für Elektrotechnik)
EPC Engineering-Procurement-Construction
EPDK (auch EMRA
genannt)
Enerji Piyasasi Düzenleme Kurumu (Regulierungsbehörde für den Ener-
giemarkt)
ETKB
Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlii (Ministerium für Energie und natürli-
che Ressourcen)
V
EVU Energieversorgungsunternehmen
F & E
Forschung und Entwicklung
GAP Güneydou Anadolu Projesi (Südostanatolien-Projekt)
GENSED
Güne Enerjisi Sanayicileri ve Endüstri Dernei (türkischer Verband der
Solarenergieindustrie)
GmbH
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
GTAI
Germany Trade and Invest
GW Gigawatt
GWh Gigawattstunde
GWp Gigawatt
peak
i. d. R.
in der Regel
IEA Internationale
Energieagentur
IHK
Industrie- und Handelskammer
KfW Kreditanstalt
für
Wiederaufbau
kWh Kilowattstunde
kW
p
Kilowatt
peak
m/s
Meter pro Sekunde
max. maximal
Mio. Million(en)
Mrd. Milliarde(n)
VI
MTOE
Million tons of oil equivalent (Megatonne Öleinheiten)
MW Megawatt
n-dotiert
negativ dotiert
p-dotiert
positiv dotiert
p. a.
per annum
PEV Primärenergieverbrauch
PIGM
Petrol Isleri Genel Müdürlügü (Generaldirektorat für Erdöl)
PR
Performance Ratio (beschreibt das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen
Nutzertrag und dem Sollertrag einer Anlage)
PV Photovoltaik
Tab. Tabelle
STC
,,Standard Test Conditions" Laborbedingungen (25 °C Außentemperatur,
1,5 AM und 1000Watt /m
2
)
TBMM
Türkiye Büyük Millet Meclisi (,,Große Nationalversammlung der Türkei"
Türkisches Parlament)
TEDA
Türkiye Elektrik Daitim Anonim irket (staatliche Stromnetzgesellschaft
der Türkei)
TEIA
Türkiye Elektrik letim Anonim irket (staatliche Stromverteilungs- und
Vertriebsgesellschaft der Türkei)
TEÜA
Türk Elektrik Üretim A.. (staatliche Stromerzeugungsgesellschaft)
TKI
Türkiye Kömür Isletmeleri Kurumu
(eine der beiden staatlichen Bergbauorganisationen)
VII
TL Türkische
Lira
TPAO
Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklii
(ein türkisches Mineralölunternehmen)
TTK
Türkiye Taskömürü Kurumu (eine der beiden staatlichen Bergbauorganisa-
tionen)
TÜIK
Türk Istatistik kurumu (türkisches Statistikamt)
TWh Terawattstunde
Vgl. Vergleich
YEGM
Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüü (Generaldirektorat für erneuerbare
Energien)
1
1 Einführung
1.1 Ausgangssituation
,,Ich würde mein Geld auf die Sonne und die Solartechnik setzen. Was für eine Energiequelle! Ich
hoffe, wir müssen nicht erst die Erschöpfung von Erdöl und Kohle abwarten, bevor wir das ange-
hen."
1
Thomas Edison, 1847 1931
In den letzten Jahren hat sich das weltweite Bewusstsein in Bezug auf den globalen Energiever-
brauch und den Umweltschutz grundlegend verändert. Es ist unverkennbar, dass fossile Energieträ-
ger in naher Zukunft immer knapper und dementsprechend teurer werden. Die Folgen eines konti-
nuierlich größer werdenden Energieverbrauchs sowie die Konsequenzen der ,,Verfeuerung" fossiler
Energievorkommen lassen sich kaum noch verbergen. Weltweit wird bis zum Jahr 2100 eine Er-
wärmung um bis zu 6,4 Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter vorhergesagt.
2
Das Schmelzen größerer Gletschermassen, der Anstieg des Meerwasserspiegels, häufiger und hef-
tiger auftretende Naturkatastrophen stellen nur einige dieser Auswirkungen eines globalen Klima-
wandels dar.
Eine Lösung für diese Probleme kann und muss der Umstieg auf erneuerbare Energieträger bilden.
Erneuerbare Energiequellen sind nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich und umweltfreund-
lich. Zudem werden keine schädlichen Abgase wie CO
2
emittiert.
Zu den erneuerbaren Energien gehören die Solarenergie, Wasserkraft, Windkraft, Geothermie und
Biomasse. Weltweit werden aktuell die verschiedenen Anlagentypen der Wind- und Wasserkraft
am stärksten genutzt. Die Solarenergie dagegen wird verhältnismäßig wenig verwertet, obwohl die
Sonne die unerschöpfliche Energiequelle überhaupt ist! Sie stellt den Ausgangspunkt für alle che-
mischen und biologischen Abläufe auf dem Planeten dar. Sie ist umweltfreundlich, vielseitig nutz-
bar und überall verfügbar.
Der weltweite Energieverbrauch beträgt aktuell ca. 100.000 TWh. Die Sonnenenergie eines Jahres
wird ungefähr auf 1.500.000.000 TWh geschätzt. Mit diesem ,,gewaltigen" Energiepotenzial der
1
http://www.die-klimaschutz-baustelle.de/klimawandelzitate_energie.html, (05.03.13).
2
Vgl. Achilles (2011), S. 55 ff.
2
Sonne stellt sich wohl kaum die Frage, ob Solar-Anlagen ausreichend Strom liefern könnten. Im
Gegensatz zu den immer knapper werdenden fossil-atomaren Energien kann die Sonne dies zwei-
fellos, ,,ohne Umweltbelastung!" und ,,unendlich lang!".
3
Gegenwärtig wird die Solarenergie vor allem mit Hilfe der Solarthermie und der Photovoltaik in
Nutzenergie (z. B. elektrische Energie) umgewandelt. Der sogenannte ,,Photovoltaische Effekt"
ergibt hierbei die physikalische Grundlage für die Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische
Energie. Sogenannte Solarzellen bzw. Solarmodule innerhalb einer ,,Photovoltaik-Anlage"
4
sorgen
für den Prozess der Energieumwandlung. Derzeitig auf dem Markt befindliche (kristalline und
Dünnschicht-) Solarzellen weisen einen Wirkungsgrad von 6 17 % auf. Es existieren sogar So-
larmodule, die einen Wirkungsgrad von bis zu 24 % erreichen können (unter Laborbedingungen).
5
Allerdings befinden sich diese Solarzellen noch im Stadium der Forschung und Entwicklung, sie
sind daher kostenintensiv und folglich noch nicht marktreif.
6
PV-Anlagen, netzgekoppelten oder autarken Typs, eignen sich für die nachhaltige Stromversor-
gung. Zu bemängeln ist allerdings der relativ hohe Energieverbrauch während der Solarzellenferti-
gung, da dieser den Umweltschutzgedanken torpediert.
Die solarthermischen Anlagen sind vor allem in den Ländern im Einsatz, wo die Sonnenstrah-
lungswerte überdurchschnittlich hoch ausfallen (in Europa sind dies v. a. die Mittelmeer-
Anrainerstaaten wie Spanien, Italien, Türkei und Griechenland). Hier wird die Sonnenenergie in
erster Linie zur Wärmeaufbereitung (Warmwasser), aber auch zur Stromgewinnung (konzentrierte
Solarthermie, CSP) verwendet. Der Zweck von Kleinsolarthermieanlagen liegt in der direkten
Wärmenutzung vor Ort. Bei der konzentrierten Solarthermie (CSP) wird in größeren Anlagen oder
Kraftwerken aus der gewonnenen Wärme Strom erzeugt. Die Stromgestehungskosten liegen hier-
bei deutlich niedriger als bei PV-Anlagen.
7
Die Wirkungsgrade variieren hierbei zwischen 10 30
%.
8
1.2 Zielstellung
In Deutschland wird die Nutzung erneuerbarer Energien mit gezielten Programmen durch den
Bund, Länder und EU-Fonds unterstützt. Die Einspeisungsvergütungen waren bis zu einem gewis-
sen Zeitraum sehr attraktiv und Unternehmen sowie Privatleute investierten. Erneuerbare Energien
üben sowohl einen positiven Einfluss auf die Umwelt, als auch auf die Wirtschaft aus. Durch ihre
Förderung wurden Arbeitsplätze geschaffen, so wie bspw. in der Konstruktion, Produktion, Monta-
3
Vgl. Achilles (2011), S. 53 ff.
4
Hinweis: Der Begriff der Photovoltaik-Anlage wird nachfolgend als PV-Anlage abgekürzt.
5
Vgl. Geitmann (2010), S. 75 f. (Hinweis zu Laborbedingungen: 25 °C Zellentemperatur, Air-Mass-Index = 1,5).
6
Vgl. Konrad (2007), S. 87.
7
In dieser Ausarbeitung wird der Fokus auf die Stromerzeugung aus PV-Anlagen gesetzt.
8
http://www.regenerative-zukunft.de/erneuerbare-energien-menu/kleinsolarthermieanlagen, (25.12.12.).
3
ge und im Vertrieb von Solaranlagen.
9
Parallel zu den immensen technologischen Fortschritten und
den daraus resultierenden sinkenden Kosten für Solarzellen in der ,,Solar-Branche" stieg das Um-
weltbewusstsein bei den deutschen Verbrauchern weiter an. In der Gesellschaft wurde dies weiter-
hin gestärkt durch eine permanente Verbreitung der enormen Relevanz der erneuerbaren Energien.
So gehört heutzutage die Bundesregierung Deutschland mit einer installierten Nennleistung in Hö-
he von 30.031 Megawatt weltweit zu den ,,Spitzenreitern" bezüglich der Energiegewinnung mit
Hilfe der Photovoltaik.
10
Wenn die durchschnittlichen jährlichen Sonneneinstrahlungswerte in Europa näher begutachtet
werden, fällt allerdings auf, dass diese europaweit bei den Anrainerstaaten des Mittelmeers am
höchsten liegen. Jedoch ist auch zu bemerken, dass viele dieser Länder mit viel höheren Strah-
lungswerten als Deutschland gegenwärtig geringere bis kaum nennenswerte Anteile an der Strom-
erzeugung durch Photovoltaik vorweisen können. Zu diesen Staaten gehört auch die Türkei.
Es stellt sich in dieser Ausarbeitung die Frage, warum gerade in der Türkei, welche geographisch
mit überdurchschnittlichen Globalstrahlungswerten
11
bevorteilt ist,
kaum Stromerzeugungsanteile
aus Photovoltaik-Anlagen vorgewiesen werden können. Wo sind die Gründe hierfür zu finden?
Wie sieht der aktuelle Energiehaushalt der Türkei aus? Welche Rahmenbedingungen für den Be-
trieb von PV-Anlagen sind vorzufinden? Existieren Subventionsmaßnahmen durch gesetzliche
Rahmenbedingungen ähnlich wie in Deutschland (EEG)?
12
Diese Ausarbeitung verfolgt primär das Ziel, auf diese Fragen Antworten zu finden. Vor allem soll
ein umfassender Überblick über das Potenzial der Türkei im Hinblick auf die Energieproduktion
mit Hilfe erneuerbarer Energien, insbesondere durch Photovoltaik-Anlagen, gegeben werden.
Der Autor wird hierfür die theoretischen Grundlagen zum Thema ,,PV-Anlagen" erläutern, den
Energiehaushalt der Türkei in Bezug auf Angebot und Nachfrage aller Energieträgerarten analysie-
ren sowie den Energiemarkt der Türkei mit Fokus auf energiepolitische Rahmenbedingungen für
den Betrieb von PV-Anlagen durchleuchten. Ferner soll anhand einer Wirtschaftlichkeitsbetrach-
tung an einem Beispielprojekt an einem türkischen Standort aufgezeigt werden, inwiefern sich eine
Investition in eine PV-Anlage für Investoren lohnt, welche Kosten auf diesen zukommen und was
dieser an Erträgen erwarten kann. Die Struktur der gesamten Arbeit wird im Folgenden näher dar-
gestellt.
9
Vgl. Forschungsverbund Erneuerbare Energien (2010), S. 8 ff., vgl. auch
http://www.fvee.de/fileadmin/politik/10.06.vision_fuer_nachhaltiges_energiekonzept.pdf, (03.02.13).
10
Vgl. http://www.photovoltaik.eu/nachrichten/details/beitrag/mehr-als-30-gigawatt-photovoltaik-in-
deutschland_100009120/, (03.02.13).
11
Durchschnittliche Strahlungsintensität in Höhe von 1.311 kWh/m², online unter www.Günessistemleri.com,
(20.03.2013).
12
EEG: Erneuerbare Energien Gesetz
4
1.3 Vorgehensweise
Das ausgewählte Thema der vorliegenden Thesis beginnt mit einer Darstellung der allgemeinen
theoretischen Grundlagen über die Photovoltaik. Hier wird zunächst kurz auf die Geschichte der
Photovoltaik, das Potenzial der globalen Sonnenstrahlung und das physikalische Grundprinzip
einer Solarzelle, also die Umwandlung der Sonnenstrahlen in elektrische Energie, den sogenannten
,,Photovoltaischen Effekt" eingegangen. Danach folgen Informationen über die Unterschiede
grundlegender PV-Anlagetypen. Vor allem werden die unterschiedlichen Solarzelltypen und weite-
re wichtige Komponenten einer PV-Anlage näher beschrieben.
Fortgeführt wird die Ausarbeitung im nächsten Kapitel durch die Darstellung und Analyse des
Energiemarktes der Türkei. Hierzu werden zunächst allgemeine Informationen über das Land und
die aktuelle Wirtschaftslage dargestellt. Im Anschluss daran finden sich grundlegende Informatio-
nen zum Energiehaushalt der Türkei. Insbesondere soll beschrieben werden, wie sich gegenwärtig,
Angebot und Nachfrage in Bezug auf alle Energieträgerarten zusammensetzen und welche Energie-
träger bedeutend sind. Ebenso wird ein Überblick über die Energiepolitik des Landes gegeben. An
diesem Punkt werden aktuelle Entwicklungen in der Energiebranche in der Türkei, wie zum Bei-
spiel die Liberalisierungsbestrebungen der Energieversorgung, erläutert.
Im Kapitel 4 wird näher auf den Status des türkischen Energiemarktes im Hinblick auf die erneuer-
baren Energien eingegangen. Die Voraussetzungen für den Einsatz erneuerbarer Energien für die
Stromproduktion, insbesondere der Photovoltaik in der Türkei, werden verdeutlicht. Der eventuelle
geographische Standortvorteil in Bezug auf Solarenergie soll analysiert und unterstrichen werden.
Wichtige Gesetzgebungen und Lizenzierungsrichtlinien des Staates sowie wissenswerte Informati-
onen für Investoren, die an der Nutzung der erneuerbaren Energien zur Energieerzeugung interes-
siert sind, werden dargestellt. Vor allem die Abnahmevergütungstarife und die Gesetzgebungen zur
Förderung der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien werden näher untersucht.
Im Kapitel 5 schließen sich Überlegungen zur Investition in eine PV-Anlage in der Türkei an.
Hierzu werden zunächst grundlegende Investitionsbewertungsverfahren erläutert und im Anschluss
ein (fiktives) Beispielprojekt an einem türkischen Standort vorgestellt.
Bei diesen Beispielrechnungen werden PV-Anlagen mit unterschiedlichen Solarmodulen (kristallin
und Dünnschicht) ausgewählt und hinsichtlich verschiedener Betriebszwecke projektiert sowie auf
ihre Wirtschaftlichkeit hin berechnet. Insbesondere werden die Kosten für den Betrieb der Anlagen
mit den Erträgen verglichen. Auf dieser Grundlage wird dargelegt und geprüft, welche Variante für
eine Investition in die engere Auswahl kommt und inwiefern sich eine Investition lohnt.
Im letzten Kapitel der Ausarbeitung werden im Rahmen einer abschließenden Beurteilung des Po-
tenzials, Chancen und Risiken einer Photovoltaik-Investition in der Republik Türkei bewertet. Da
5
eine Investitionsentscheidung im Hinblick auf einen nachhaltigen Umweltschutz im Bereich der
alternativen Energien nicht ausschließlich von monetären Faktoren abhängen sollte, werden ab-
schließend auch die nichtmonetären Aspekte der Photovoltaik in der Türkei benannt.
13
2 Photovoltaik
2.1 Historie der Photovoltaik
Das Wort ,,Photovoltaik" bildet eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für Licht und
dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnen-
licht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Sie gilt als eine der Schlüsseltechnologien des 21.
Jahrhunderts, mit der nachhaltig elektrische Energie erzeugt werden kann.
Der Umwandlungsvorgang beruht physikalisch auf dem sogenannten ,,Photovoltaischen Effekt",
worunter kurz gefasst die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Fest-
körper durch Lichteinstrahlung verstanden wird.
14
Die Entdeckung der Photovoltaik als Energie-
form begann im Jahre 1839, als der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel bestimmte
Substanzen mit Licht bestrahlte und zufällig herausfand, dass hierbei elektrische Energie floss.
Dieses Phänomen konnte er zu dem Zeitpunkt jedoch noch nicht deuten.
15
Erstmalig wurde dieser
Effekt im Jahr 1883 eingesetzt. Die erste Solarzelle, hergestellt aus dem Halbleiterwerkstoff Selen,
schaffte es mit einem Wirkungsgrad von 1 %, die eingestrahlte Sonnenenergie in elektrischen
Strom umzuwandeln.
16
Erst 66 Jahre nach der Fertigung der ersten Solarzelle fand im Jahre 1905 Albert Einstein eine wis-
senschaftliche Erklärung für den ,,Photovoltaischen Effekt". Für seine ,,Relativitätstheorie", die
auch das Wirkungsprinzip der Photovoltaik enthält, erhielt er 1921 den Nobelpreis in Physik. Es
dauerte wieder einige Zeit, bis der Halbleiter Silizium für die Photovoltaik interessant wurde. Erst
1953 gelang es Wissenschaftlern aus dem Konzern Siemens, den ersten winzigen hochreinen Sili-
ziumkristall herzustellen. Das verbindungsfreudige Silizium besaß die für Halbleiter notwendige
Reinheit und konnte erstmals isoliert werden. Zum ersten Mal in der Geschichte der Energieerzeu-
gung war es gelungen, Silizium zu verwenden, um umweltfreundlich Elektrizität zu generieren,
13
Hinweis: In der vorliegenden Arbeit wird auf die aktuelle Gesetzgebung in der Türkei, insbesondere auf die aktuell
geltende gesetzliche Förderung von Solaranlagen, Bezug genommen. Neuere türkische Gesetzgebungen oder Änderun-
gen an den aktuellen Bedingungen für das Investieren in PV-Anlagen können bei den Berechnungen und der Ausarbei-
tung in der vorliegenden Arbeit daher leider nicht mehr berücksichtigt werden.
14
Vgl. http://www.solarserver.de/wissen/basiswissen/photovoltaik.html, (10.03.13).
15
Vgl. Quaschning (2011), S. 164 ff.
16
Vgl. Staab (2011), S. 33 f.
6
denn zur Erzeugung dieses Halbleiters wird der weltweit massenhaft vorhandene Rohstoff ,,Sand"
genutzt. Seitdem stellt Silizium das hauptsächliche Material der PV-Branche dar.
17
Den ersten praktischen Einsatz zur autarken Stromversorgung erfuhren Solarzellen auf dem ameri-
kanischen Satelliten ,,Vanguard I" 1958. Die darauffolgenden Jahre können in der technischen
Entwicklung der Solarenergietechnologie vernachlässigt werden. Erst durch die ,,Ölkrise 1973"
wurde aufgrund von Energieengpässen die internationale Gemeinschaft wieder aufmerksam auf
alternative Energietechnologien. Das erste große ,,Solarkraftwerk" in Kalifornien/USA. ging 1982
ans Netz und wandelte mit einer Nennleistung von einem Megawatt Leistung Solarenergie in
elektrischen Strom um.
Politisch bemerkbar machte sich die Energieversorgung aus erneuerbaren Energien in Deutschland
erst Anfang 1990 mit dem sogenannten ,,Stromeinspeisegesetz" (StrEG).
18
Dieses erlaubte jedem,
Strom aus erneuerbaren Energiequellen in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Mit dem ,,1000-
Dächer-Programm" der Bundesländer und des Bundesforschungsministeriums konnte sich somit
die ,,Idee der netzgekoppelten Solarstromanlagen" endgültig durchsetzen. Um auch die Marktein-
führung der anderen regenerativen Energiequellen anzutreiben, beschloss der Deutsche Bundestag
im Jahr 2000 das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG),
19
welches das Stromeinspeisegesetz ablös-
te.
Von nun an erhielten PV-Anlagen eine deutlich höhere Einspeisevergütung von bis zu 99 Pfenni-
gen/kWh über eine Betriebslaufzeit von 20 Jahren. Die älteren ,,Pionieranlagen" bekamen densel-
ben Vergütungssatz, um deren Weiterbetrieb zu sichern. Zudem erhielt das EEG-Prinzip auch in
anderen Ländern Zuspruch und wurde weltweit übernommen, indem dieses Einspeisekonzept in
gleicher oder ähnlicher Weise Anwendung fand. Im Jahr 2004 wurde eine Gesetzesnovelle des
EEG beschlossen, welche nochmals diese Energiepolitik förderte.
20
2.2 Das Potenzial der Globalstrahlung
Die Sonne strahlt mit einer Intensität von 1.367 W/m
2
auf den äußeren Rand der Erdatmosphäre
ein. Dies wird als die ,,Solarkonstante" bezeichnet. Ein Teil dieser Energie wird an den oberen
Atmosphärenschichten reflektiert, absorbiert und geht so für die Nutzung auf der Erde verloren.
17
Vgl. A. Aulich (2007), S. 2 ff.
18
Vgl. http://www.cleanenergy-project.de/politik/item/3252-am-anfang-war-das-stromeinspeisegesetz, (20.01.2013).
19
Quelle: MHH Solartechnik Tübingen GmbH (2008), S. 13, Hinweis: Am 25.2.2000 wurde die Novellierung des Erneu-
erbare-Energien-Gesetz (EEG) beschlossen und am 01.04.2000 in Kraft gesetzt. Dieses Gesetz für den Vorrang erneu-
erbarer Energien regelt die Abnahme und die Vergütung von Strom aus erneuerbaren Energieträgern. Die Netzbetreiber
oder Energieversorgungsunternehmen (EVU) sind verpflichtet, diesen Strom abzunehmen und zu vergüten. In der No-
vellierung vom 21.07.2004 wurden die Vergütungssätze neu festgelegt und einige Änderungen vorgenommen. Die
Energieversorgungsunternehmen/Netzbetreiber müssen den jeweils gültigen Vergütungssatz vom Zeitpunkt der Inbe-
triebnahme an jeweils für die Dauer von 20 Jahren zzgl. des Inbetriebnahmejahres bezahlen. Jedes Jahr sinkt die Ein-
speisevergütung der neu in Betrieb genommenen Anlagen um 5 %, bei Freilandanlagen um 6,5 %.
20
Vgl. Seltmann, 2005, S. 18 ff.
7
Ein weiterer Teil erreicht die Erde direkt, ein anderer Teil wird an Wolken, Staub und Wassertröpf-
chen gestreut und erreicht die Erde als diffuse Strahlung. Die auf die Erde eintreffende Sonnenein-
strahlung besteht damit je etwa zur Hälfte aus zwei Komponenten:
21
· der direkten Strahlung (,,direct radiation" or "beam radiation")
· der diffusen Strahlung (,,diffuse radiation")
Beide Strahlungen zusammen heißen Globalstrahlung (,,global radiation"). Die maximale Sonnen-
strahlung an der Erdoberfläche beträgt ca. 1.000 W/m
2
. Diese ist abhängig von dem Breitengrad,
der Tageszeit und den Wetterverhältnissen.
22
Abb. 1: Direkte und diffuse Sonnenstrahlung
23
In der bundesdeutschen Region besteht weiterhin eine saisonale Abhängigkeit. Im Jahresdurch-
schnitt beträgt z. B. die Sonneneinstrahlung im Süden Deutschlands ca. 1000 kWh/(m
2
a) [siehe
Abb. Globalstrahlung BRD] und in der Saharawüste zum Vergleich ca. 2.500 kWh/(m
2
a) [siehe
Abb. Globalstrahlung weltweit].
24
21
Vgl. Konstantin, Energieumwandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt, (2007), S. 249 ff.
22
Vgl. Konrad (2007), S. 5 ff.
23
Quelle: Solarkauf (2012) ,,Funktionsweise einer PV-Anlage" Präsentation von Karl-Ulrich Kalex, Folie 12
(05.09.2012).
24
Vgl. Transferstelle Bingen (o. V.) (2006), S. 153 ff.
8
Abb. 2: Globalstrahlung BRD
25
Die gesamte von der Sonne eingestrahlte Energiemenge entspricht etwa dem 10.000-Fachen jährli-
chen Primärenergiebedarf der Welt. Die Sonnenenergie kann nach dem heutigen technischen Stand
auf folgende Weise genutzt werden:
26
· zur Wärmebereitstellung für Heizzwecke und Brauchwarmwasser
· zur Umwandlung in elektrische Energie in solarthermischen Kraftwerken
· zur Umwandlung in elektrische Energie durch Photovoltaik-Anlagen
In dieser Ausarbeitung wird die zuletzt genannte Nutzungsmöglichkeit vertieft,
wobei im Folgen-
den die Solarzelle als Grundstein für den Betrieb beider PV-Anlagentypen verdeutlicht wird.
25
Quelle: http://www.esk-ganderkesee.de/8.html (20.01.2013).
26
Vgl. Quaschning (2011), S. 36 ff.
2.3
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29
Die Wirkungsgrade von Solarzellen sind nicht gleichzusetzen mit denen der
Solarmodule, weil die Solarzellen durch das Schutzglas und die Verrahmung nicht direkt der Son-
nenstrahlung ausgesetzt sind.
Abb. 4: Solarzelltypen (amorph, mono- und polykristallin)
30
2.3.1 Zellentypen im Überblick
Monokristalline Solarzellen
Monokristalline Silizium-Solarzellen weisen einen relativ hohen Wirkungsgrad von 14 % bis zu 20
% auf, ihre Herstellung ist jedoch sehr arbeits- und energieaufwendig, so dass die energetische
Amortisationsdauer bei etwa drei Jahren liegt. Der Preis dieser Solarzellen liegt mitunter am höchs-
ten.
31
Die Zellen der monokristallinen Module werden bei der Herstellung aus einem Einkristall-
Stab gesägt. Die Zellen bzw. Module weisen durch die gleiche, homogene Ausrichtung der Kris-
tallstruktur einen hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Typen auf. Je höher der Wir-
kungsgrad eines Moduls, desto mehr Leistung kann auf einer zur Verfügung stehenden Fläche
montiert werden. Bei monokristallinen Solarzellen liegt der erreichte Laborwert bei fast über 24 %.
Diese hohen Werte können in der Massenfertigung jedoch nicht erreicht werden, da in der Produk-
tion auf geringe Prozesszeiten und niedrige Kosten optimiert wird.
32
Polykristalline Solarzellen
Der Wirkungsgrad poly- oder auch multikristalliner Module ist geringer als der von monokristalli-
nen Modulen und beträgt 12 % bis ca. 16 %.
29
Vgl. PV-Technologie, Solarzellenarten im Überblick,(o. J) (o. V.), S. 192 f. online unter. http://tuprints.ulb.tu-
darmstadt.de/290/8/Anhang_AII.pdf, (20.03.2013).
30
Quelle: Firma Solarkauf Karl-Ulrich Kalex Informationspräsentation ,,Funktionsweise einer PV-Anlage" (05.09.2012).
31
Vgl. http://www.solaranlagen-portal.com/solarmodule/systeme/vergleich, (09.03.2013).
32
Vgl. Konrad (2007), S. 12 f.
11
Polykristalline Zellen werden bei der Produktion in Blöcke vergossen und anschließend in Schei-
ben gesägt. Die Kristallstruktur ist durch die unregelmäßige Anordnung mehrerer Kristalle inho-
mogen und durch die Musterung gut erkennbar (siehe Abb. Solarzelltypen (amorph, mono- und
polykristallin)). Durch einen vergleichsweise geringeren Fertigungsaufwand und daraus resultie-
rende kostengünstigere Marktpreise zeigen polykristalline Module jedoch ein gutes Preis-
Leistungs-Verhältnis. Bei diesen Solarzellen liegt der erreichte Wirkungsgrad im Labor bei
ca.18 %.
33
Dünnschicht-Solarzellen
Dünnschichtzellen sind um ein Vielfaches schmaler als kristalline Module. Sie werden durch Auf-
dampfen von Silizium auf eine Trägerschicht hergestellt (amorph = ohne Gestalt, ohne geordnete
Struktur). Die Schichtdicke beträgt maximal 2 µm. Durch den erheblich reduzierten Einsatz von
Silizium und den vergleichsweise einfachen Herstellungsprozess liegen die Herstellkosten im Ver-
gleich zu allen anderen Solarzelltypen am niedrigsten, vor allem weil der aufwändige Prozess des
Zerschneidens von Siliziumblöcken entfällt. Der Wirkungsgrad rein amorpher Solarzellen ist mit
durchschnittlich 8 % jedoch deutlich geringer als bei mono- oder polykristallinen Modulen.
34
Amorphe Solarzellen werden derzeit vor allem bei Kleinstanwendungen (Taschenrechner, Uhren
u. Ä.) genutzt.
35
Andere Ausgangsmaterialien für Dünnschicht-Solarmodule sind zum Beispiel Gallium-Arsenid
(GaAs), Cadmium-Tellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Das Halb-
leitermaterial des CIGS-Moduls besteht aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid. Der Wirkungsgrad
erreicht 13 bis zu 15 %.
36
Unter Laborbedingungen wurden bereits Wirkungsgrade von bis zu 20 %
erzielt.
37
Jedoch besteht das Problem, dass CIGS-Solarzellen das seltene Element Indium und auch
Selen enthalten. Die Ressourcen von Indium werden weltweit auf 16.000 Tonnen geschätzt, wirt-
schaftlich abbaubar sind davon etwa 11.000 Tonnen. Somit ist es weltweit so selten wie Silber oder
Quecksilber. Daher wird versucht das Indium durch Gallium zu ersetzen, was jedoch auch zu den
seltenen Elementen gehört, aber vergleichsweise in größeren Mengen vorhanden ist.
38
In der Serienherstellung wird für Gallium-Arsenid-Solarzellen ein Wirkungsgrad von 20 % reali-
siert. Mit einer GaAs-Solarzelle wurde unter Laborbedingungen bereits ein Wirkungsgrad von
37 % erreicht.
33
Vgl. http://www.solaranlagen-portal.com/solarmodule/systeme/vergleich, (09.03.2013).
34
Vgl. http://www.photovoltaik-web.de/module/solarmodule-modularten.html, (09.03.2013).
35
Vgl. Rindelhardt (2001), S. 98 ff.
36
Vgl. http://www.solaranlagen-portal.com/solarmodule/systeme/vergleich, (09.03.2013).
37
Vgl. Rindelhardt (2001), S. 101 ff.
38
Vgl. http://www.regenerative-zukunft.de/erneuerbare-energien-menu/photovoltaik, (09.03.2013).
12
Die höchsten Wirkungsgrade von über 30 % weisen jedoch sogenannte Tandem-Solarzellen auf,
die aus zwei oder mehreren Schichten unterschiedlicher Halbleitermaterialien bestehen. Der höhere
Wirkungsgrad von Tandem-Solarzellen lässt sich dadurch erklären, dass der photoelektrische Ef-
fekt für jedes Material unterschiedlich häufig in unterschiedlichen Bereichen des Lichtspektrums
auftritt. Durch die Kombination verschiedener Materialien kann demnach ein größerer Teil des
Spektrums der einfallenden Strahlung genutzt werden. So löst bspw. bei Cadmium-Sulfid das
sichtbare Licht den Photo-Effekt aus, bei Silizium jedoch die infrarote Strahlung. Für CdTe-Zellen
wurden unter Laborbedingungen hohe Wirkungsgrade von 16,4 % erreicht.
39
Weitere Steigerungen
der Wirkungsgrade sind in nächster Zeit zu erwarten. Allerdings gibt es physikalische und auch
ökonomische Grenzen. Die folgende Tabelle stellt alle gegenwärtig marktüblichen Solarzellen im
Überblick dar.
Solarzellentyp
Kristallin Dünnschicht
Monokristallin
Polykristallin
Amorph
CIGS
Wirkungsgrad
(marktüblich)
14 bis 17 %
12 bis 16 %
bis 8 %
13 bis 15 %
Nachteil(e)
teuer, energiein-
tensive Herstel-
lung
teuer, energiein-
tensive Herstel-
lung
geringer Wirkungs-
grad
geringer Wirkungs-
grad, ,,seltene" Roh-
stoffe
Langzeittest
Sehr hohe Leis-
tung, stabil, hohe
Lebensdauer
Hohe Leistung,
stabil, hohe Le-
bensdauer
Mittlere Leistung,
etwas geringere
Lebensdauer, aber
Potenzial
Geringere Leistung,
im Vergleich: im
Winter Leistung
höher
Gewicht pro m
2
hoch
niedrig
Störanfälligkeit
sehr gering
gering
Benötigte PV-
Fläche
7 10 m²/kWp
8 10 m²/kWp
13 20 m² /kWp
9 11 m²/kWp
Tab. 1: Kristalline und Dünnschicht-Solarzellen im Überblick
40
Die jeweiligen Wirkungsgrade der verschiedenen Solartypen lassen sich mit folgender Aufstellung
in Bezug auf eine einheitliche Globalstrahlung vereinfacht erklären.
39
Vgl. Kohlenbach (2012), S. 197 ff.
40
Eigene Darstellung in Anlehnung an Staab (2011), S. 34; auch online an http://www.regenerative-
zukunft.de/erneuerbare-energien-menu/photovoltaik, (12.02.13).
13
Beträgt die Sonnenstrahlungsintensität 1000 Watt/m², so werden mit einer
· monokristallinen Solarzelle rund 140 170 Watt/m²,
· polykristallinen Solarzelle rund 120 160 Watt/m²,
· amorphen Solarzelle rund 80 Watt/m² Leistung erreicht.
2.3.2 Funktionsweise einer Solarzelle
Die auf dem Markt erhältlichen Solarzellen bestehen üblicherweise zu 95 % aus dem Halbleiterma-
terial Silizium. Damit das zunächst elektrisch inaktive Silizium leitfähig wird, um innerhalb einer
Solarzelle aus Solarenergie elektrische Energie umwandeln zu können, muss bei der Produktion
von Solarzellen das Ausgangsmaterial Silizium gezielt mit anderen chemischen Elementen ,,verun-
reinigt" bzw. mit unterschiedlichen ,,fremden" Atomen durchsetzt (,,dotiert") werden.
Durch Dotierung mit Hilfe von ,,Donatoren" (Elementen mit fünf Valenzelektronen, z. B. Phosphor
oder Arsen) entsteht hierbei n-dotiertes Silizium. Durch ,,Akzeptoren" (Elementen mit drei Valen-
zelektronen , z. B. Bor oder Gallium) ergibt sich p-dotiertes Silizium.
41
Werden zwei unterschied-
lich dotierte Halbleiterschichten miteinander innerhalb einer Solarzelle verbunden, entsteht an der
Grenzschicht ein sogenannter p-n-Übergang. Die ,,Donatoren" erhöhen demnach die Anzahl der
freien Elektronen (Valenzelektronen) und ,,Akzeptoren" erzeugen sogenannte ,,Elektronenlöcher".
Fällt Licht auf die Solarzelle, nehmen die freien Elektronen die Energie der ,,Photonen" (Lichtteil-
chen) auf. Die Energie dieser Photonen reißt die Elektronen aus dem Atomkern, welche anschlie-
ßend negativ geladen, frei ,,wandern" und positiv geladene Elektronenlöcher hinterlassen. Infolge
der unterschiedlich dotierten Siliziumhälften existieren auch unterschiedliche Ladungen.
42
Daher
bildet sich permanent ein elektrisches Feld, was die Elektronen bei ihrer ,,Wanderung" davon ab-
hält, wieder in ihre ursprünglichen Löcher ,,zurückzufallen". Wird nun ein elektrischer Verbraucher
an die Verbindung der Vorder- und Rückseite einer Solarzelle angeschlossen, wandern die freien,
überschüssigen Elektronen vom Minus- zum Pluspol (siehe Abb. Schematischer Aufbau einer kris-
tallinen Solarzelle). Diese ,,Wanderung" kann in einfachen Worten ausgedrückt auch als ,,elektri-
scher Strom" bezeichnet werden.
41
Vgl. Geitmann (2010), S. 79 f.
42
Vgl. Quaschning (2011), S. 167 ff.
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46
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15
Zur Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie durch Photovoltaik-Anlagen liegen
grundsätzlich zwei Anlagentypen vor.
Zum Einem gibt es netzgekoppelte Photovoltaik-Anlagen und zum anderen ,,autarke" Insellösun-
gen. Die Unterschiede werden im Folgenden beschrieben.
2.4.1 Netzgekoppelte PV-Anlage
Die weltweit üblicherweise eingesetzten Anlagen sind netzgekoppelte Anlagen, wo die Betreiber
Strom in das öffentliche Stromnetz einspeisen und für jede eingespeiste Kilowattstunde eine Ein-
speisevergütung erhalten.
Abb. 6: Komponenten einer netzgekoppelten PV-Anlage
47
Eine netzgekoppelte PV-Anlage besteht in der Regel aus:
48
· Solaranlage (Gesamtheit aller Solarmodule auf dem Dach)
· Wechselrichter
· Generatoranschlusskasten für größere Anlagen (Lastentrennschalter ,,DC-Schalter")
· Einspeisezähler
· Verkabelung sowie Hausanschluss
Außerdem beinhaltet dieser den Regler und die Betriebsführung der gesamten Anlage. Es ist heut-
zutage auch möglich, die Anlage mit einem kundenfreundlichen Display und einem Datenlogger
auszustatten. Das Display zeigt dann die Anlagendaten und der Datenlogger misst und speichert
47
Quelle: http://www.dgs.de/135.0.html, (12.01.2013). Hinweis: Komponenten nach der Bezifferung: 1-Solaranlage, 2-
Generatoranschlusskasten, 3-Wechselrichter, 4-Einspeisezähler und 5- Hausanschluss.
48
Vgl. Seltmann (2005), S. 33.
16
sie. Darüber hinaus lassen sich der Datenlogger und Wechselrichter mit modernen Kommunikati-
onssystemen ausrüsten und kombinieren. So können bspw. Anlagendaten auf einer eigenen Home-
page im Internet dargestellt werden.
49
Der Generatoranschlusskasten verbindet die Solaranlage mit dem Rest des Systems. Der in das
öffentliche Stromnetz eingespeiste Strom wird (in der Regel) nach dem ,,Erneuerbare-Energien-
Gesetz" (EEG) vom Versorgungsnetzbetreiber vergütet. Die Abrechnung erfolgt über einen im
Rahmen des PV-Systems installierten Einspeisezähler.
2.4.2 PV-Inselanlage
Mit einer PV-Inselanlage kann der Nutzer vollkommen unabhängig von einem Stromlieferanten
Energie generieren. Diese Art von Anlage ist v. a. für autarke Nutzer konzipiert, wie z. B. Ferien-
oder Schrebergartenhäuser oder Berghütten, oder auch für abgelegene Verbraucher geeignet.
Inselanlagen sind in der Installation etwas aufwändiger als die netzgekoppelten Anlagen, aber ge-
rade bei dieser Art der autarken Stromgewinnung spart sich der Nutzer die hohen Anschlussgebüh-
ren, den Lärm, die Emissionen und das mühsame Nachtanken eines Stromgenerators. Insel-
Systeme benötigen keinen wartungs- und kostenintensiven Wechselrichter zur Umwandlung in
Netz-Wechselstrom (230 V/50 Hz), weil sie an kein Netz gekoppelt sind. Nachts oder an trüben
Tagen kann mittels Akkumulatoren die gespeicherte Sonnenenergie verwendet werden.
Der Lade-
regler hat die Aufgabe, den Akku aufzuladen und Tief- und Überladungen zu vermeiden.
50
Eine Insel-Anlage besteht in der Regel aus:
51
· Solaranlage (Gesamtheit aller Solarmodule auf dem Dach)
· Generatoranschlusskasten
· Laderegler
· Akku
2.5 Komponenten einer PV-Anlage
Die Systemleistung einer PV-Anlage ist nicht nur von der Qualität der einzelnen Anlagenkompo-
nenten abhängig, sondern vielmehr ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren. Die Leistung der Mo-
dule, des Wechselrichters, die Kompatibilität beider Komponenten, die Anlagenausrichtung, die
Hinterlüftung, die Reflexionen und weitere Parameter treten in Abhängigkeit zueinander.
52
Im Fol-
genden werden die wichtigsten Anlagenkomponenten beschrieben.
49
Vgl. MHH Solartechnik Tübingen GmbH (2008), S. 5 f.
50
Vgl. Rindelhardt (2001), S. 128.
51
Vgl. http://www.dgs.de/135.0.html, (12.01.2013).
52
(Konrad, 2007), S. 85 ff.
17
2.5.1 Solarmodul (Aufbau und Verschaltung)
Die allgemeine Leistungsfähigkeit von Solarmodulen hängt unter anderem von der Art des Moduls
und auch von dessen Qualität ab. In der Regel steigt die Leistung von Solarmodulen mit deren
Qualität.
53
Folgend soll vereinfacht der Aufbau eines handelsüblichen Solarmoduls (hier vom Typ: ,,Glas in
Folie") verdeutlicht werden.
Abb. 7: Solarmodul Querschnitt Typ ,,Glas in Folie"
54
Die erste obere Schicht auf der Sonnenseite eines Solarmoduls bildet eine Glasscheibe. Meist
wird dafür ein sogenanntes Einscheiben-Sicherheits-Glas (,,ESG") verwendet. Die Front-
Glasscheibe ist temperaturbeständig sowie schlag-, stoß- und druckfest.
55
Auf das ESG folgt eine
transparente Kunststoffschicht aus Ethylenvinylacetat (,,EVA"), in der die Solarzellen eingebettet
sind. Die wasserdichte Kunststofffolie ist mit den Solarzellen laminiert und schützt diese vor Kor-
rosion. Die dritte Schicht bilden die eingebetteten Solarzellen. Die letzte Schicht, die Rückseite,
bildet eine Kaschierung mit einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie, welche z. B. aus Po-
lyvinylfluorid (Tedlar) und Polyester bestehen kann.
Für eine gute Handhabung bei dem Transport und der Montage der Module ist die gesamte Einheit
in ein Aluminiumprofil gerahmt. Dieser Alu-Rahmen verleiht dem Modul zusätzliche Stabilität.
Auf der Rückseite des Moduls befindet sich zudem eine Anschlussdose mit einer sogenannten
,,Bypassdiode" und einem Anschlussterminal.
53
Vgl. Seltmann (2005), S. 66 ff.
54
Quelle: Seltmann (2005), S. 66 ff.
55
Vgl. Transferstelle Bingen (o. V.) (2006), S. 174 f.
Ende der Leseprobe aus 133 Seiten
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Details
- Arbeit zitieren
- , 2013, Photovoltaikanlagen in der Türkei, Hamburg, Bedey Media GmbH, https://www.diplom.de/document/288183
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