Photovoltaik (PV) ist eine von vielen Möglichkeiten der erneuerbaren Energiegewinnung. Hierbei wird die Solarstrahlung der Sonne in Elektrizität umgewandelt und verwertet. Erneuerbare Energiequellen decken rund 26 Prozent der gesamten Brutto-Energieerzeugung Deutschlands ab. Photovoltaik beteiligt sich hierbei mit 6 Prozent und entspricht einer elektrischen Energie von 35 Terawattstunden. Kernkraftwerke beteiligen sich vergleichsweise mit 16 Prozent.
Der aktuelle Markt wird von Siliziumzellen (über 90 %) dominiert, wobei sich die gebräuchlichsten Zellentechnologien in Polykristalline-, Monokristalline- und Dünnschichtzellen unterscheiden. Jede Technologie besitzt Vor- und Nachteile, welche Hauptsächlich mit Schichtdicke, Wirkungsgrad und Kosten verbunden sind.
Grobe Kostenschätzung einer 15 Kilowatt (kW) PV-Anlage:
Die Kostenabschätzung einer PV-Anlage wird mit Standarttestbedingungen (STC) errechnet. Die einfallende STC-Sonnenleistung beträgt 1000 Watt pro Quadratmeter. Da bei der Umwandlung von Energien stets ein Energieverlust auftritt, muss der obige STC-Wert mit einem Wirkungsgrad versehen werden, welcher abhängig von der genutzten Zellentechnologie bei circa 15 Prozent liegt. Schließlich berechnet sich die verwertbare Leistung der Sonne zu 140 Watt pro Quadratmeter.
- Abschätzung der benötigten Fläche einer PV-Anlage
Die benötigte Anlagen-Fläche berechnet sich aus dem Verhältnis zwischen Anlagenleistung (15 kW) und verwertbarer Sonnenleistung (140 kW). Eine solche Anlage benötigt eine Fläche von 107 Quadratmetern.
- Abschätzung der zu erntenden Anlagen-Energie pro Jahr
Die jährliche Ernte-Energie ist abhängig vom Standort der PV-Anlage und erreicht in südlichen Regionen höhere Erträge. Am Standort Hessen liegen die jährlichen Energiewerte durchschnittlich bei 1030 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Multipliziert mit Wirkungsgrad und Anlagen-Fläche ergibt sich ein jährlicher Energieertrag von 15450 Kilowattstunden.
- Abschreibungszeitraum der PV-Anlage
Hierzu wird die Einspeisevergütung (bspw. 0,1231 Euro pro Kilowattstunde) benötigt, welche je nach Anlagen-Leistung und dem Zeitpunkt der Anlagen-Inbetriebnahme variiert. Zunächst berechnet sich der jährliche Anlagen-Gewinn aus dem Produkt von Einspeisevergütung und jährlicher Anlagen-Energie zu 1902 Euro. Der abgeschätzte Preis einer 15 Kilowatt PV-Anlage berechnet sich aus dem Produkt des Modulpreises (circa 1500 Euro pro Kilowatt) und der Anlagen-Leistung zu 22500 Euro. Schließlich berechnet sich der Abschreibungszeitraum der PV-Anlage aus dem Verhältnis zwischen Anlagen-Preis (22500 Euro) und jährlichem Anlagen-Gewinn (1902 Euro pro Jahr) zu 11,8 Jahren. Ab diesem Zeitpunkt liefert die PV-Anlage reinen Gewinn.