Extracto
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einführung
1.1 Ausgangssituation
1.2 Zielstellung
1.3 Vorgehensweise
2 Photovoltaik
2.1 Historie der Photovoltaik
2.2 Das Potenzial der Globalstrahlung
2.3 Die Solarzelle – der Grundbaustein einer PV-Anlage
2.3.1 Zellentypen im Überblick
2.3.2 Funktionsweise einer Solarzelle
2.4 Photovoltaik-Anlagetypen
2.4.1 Netzgekoppelte PV-Anlage
2.4.2 PV-Inselanlage
2.5 Komponenten einer PV-Anlage
2.5.1 Solarmodul (Aufbau und Verschaltung)
2.5.2 Wechselrichter
2.5.3 Bypassdiode
2.5.4 Hinterlüftung
3 Energiemarkt und Fakten zur Türkei
3.1 Allgemeine Länderinformationen
3.2 Wirtschaftspolitik
3.3 Energiehaushalt der Türkei
3.3.1 Energieverbrauch
3.3.2 Energieressourcen
3.3.3 Energieproduktion
3.3.4 Importnotwendigkeit zur Bedarfsdeckung
3.4 Status der Energiepolitik
3.4.1 Liberalisierung der Energieversorgung
3.4.2 Strompreise
3.4.3 Strategische Zielsetzung des Energieministeriums
4 Der Energiemarkt der erneuerbaren Energien in der Türkei
4.1 Status der erneuerbaren Energien
4.2 Der türkische Photovoltaik-Markt
4.3 Globalstrahlungspotenzial der Türkei
4.4 Energiepolitische Rahmenbedingungen für erneuerbare Energien in der Türkei
4.4.1 Gesetzgebungen für den Betrieb von Photovoltaik-Anlagen
4.4.2 Staatliche Einspeisevergütungssätze
4.4.3 Ausgeschriebene Regionen für PV-Anlagen
4.4.4 Lizenzierung einer Photovoltaik-Anlage
5 Investitionsbetrachtung an einem türkischen Standort
5.1 Übersicht der Investitionsbewertungsverfahren
5.1.1 Die Kapitalwertmethode
5.1.2 Finanzierung einer PV-Anlage
5.2 Ermittlung der Ausgangsgrößen am Standort des Beispielprojekts
5.2.1 Standortinformationen
5.2.2 Beispielprojekt „Hotel Issos“
5.2.3 Anschaffungs- und Sekundärkosten einer PV-Anlage in der Türkei
5.2.4 Vermeidung leistungsbeeinträchtigender Faktoren
6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer PV-Anlage an einem Standort
6.1 Projektierung mit Hilfe eines Simulationsprogramms
6.1 Randbedingungen für alle Investitionsalternativen
6.2 Anlagenbetrieb zur vorrangigen Strombedarfsdeckung
6.2.1 Bewertungsgrößen der kristallinen PV-Anlage für vorrangige Strombedarfsdeckung
6.2.2 Bewertungsgrößen der Dünnschicht PV-Anlage für vorrangige Strombedarfsdeckung
6.2.3 Investitionsbewertung beider Anlagen bei vorrangiger Strombedarfsdeckung
6.3 Anlagenbetrieb zur vollständigen Stromeinspeisung
6.3.1 Bewertungsgrößen der kristallinen PV-Anlage zur vollständigen Stromeinspeisung
6.3.2 Bewertungsgrößen der Dünnschicht PV-Anlage zur vollständigen Stromeinspeisung
6.3.3 Investitionsbewertung beider Anlagen bei vollständiger Stromeinspeisung
6.4 Investitionsempfehlung
7 Abschließende Beurteilung des Potenzials von Photovoltaikanlagen in der Türkei
7.1 Wirtschaftliche Betrachtung
7.2 Ökologische Betrachtung
Anhang
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Direkte und diffuse Sonnenstrahlung
Abb. 2: Globalstrahlung BRD
Abb. 3: Globalstrahlung weltweit
Abb. 4: Solarzelltypen (amorph, mono- und polykristallin)
Abb. 5: Schematischer Aufbau einer kristallinen Solarzelle
Abb. 6: Komponenten einer netzgekoppelten PV-Anlage
Abb. 7: Solarmodul Querschnitt Typ „Glas in Folie“
Abb. 8: Solarmodul-Exemplar
Abb. 9: Reihenschaltung von PV-Modulen
Abb. 10: Parallelschaltung von PV-Modulen
Abb. 11: Wechselrichterexemplar (Hersteller SMA)
Abb. 12: Funktionsweise einer Bypass-Diode
Abb. 13: Strom-Spannungs-Kennlinie einer Silizium-Solarzelle
Abb. 14: Temperaturabhängigkeit des Stroms von der Spannung (Solarmodul – Shell SP140)
Abb. 15: Türkei – Geographische Lage
Abb. 16: Türkei – Bevölkerungsdichte (nach Provinzen unterteilt)
Abb. 17: Türkei – Hauptregionen
Abb. 18: Türkei-Topographie
Abb. 19: Wirtschaftswachstum – Türkei (BIP von 2009 – 2013)
Abb. 20: Grundlegende Energie-Kennzahlen – Türkei (2008 - 2011)
Abb. 21: Primärenergieverbrauch in MTOE (1998 – 2008)
Abb. 22: Primärenergieverbrauch nach Brennstoffen in MTOE (2010 und 2011)
Abb. 23: Kapazitätssanteile nach Energiequellen in der Türkei (2011)
Abb. 24: Installierte Gesamtleistung in MW (2002 und 2011)
Abb. 25: Stromerzeugungsanteile nach Energiequellen in der Türkei (2011)
Abb. 26: Geförderte Energieträgermengenanteile in der Türkei (2011)
Abb. 27: Energiehandel ausgewählter Rohstoffe (2011)
Abb. 28 Privatisierung des Stromnetzes (nach Provinzen)
Abb. 29: Privatisierungsgrad der Verteilernetze (2002 und 2011)
Abb. 30: Energienetzwerk der Türkei
Abb. 31: Globalstrahlung Europa
Abb. 32: GEPA-Sonnenstrahlungskarte – Türkei
Abb. 33: Solarstrahlungswerte – Türkei (Jahreswerte nach Zonen)
Abb. 34: Sonnenenergie und Sonnenstunden - Türkei (Jahreswerte nach Hauptregionen)
Abb. 35: Sonnenenergie und Sonnenstunden - Türkei (Tageswerte nach Monaten)
Abb. 36: Ausgeschriebene Gebiete für PV-Anlagen (nach staatlichen Messungen)
Abb. 37: Übersicht Investitionsbewertungsverfahren
Abb. 38: Sonnenstrahlungsintensität Provinz Hatay (GEPA-Sonnenatlas)
Abb. 39: Tägliche Sonnenenergie und Sonnenstunden in Iskenderun (nach Monaten)
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Kristalline und Dünnschicht-Solarzellen im Überblick
Tab. 2: Wirtschaftsfakten Türkei – BRD (Stand 2012)
Tab. 3 Elektrizitätskapazitäten und -erzeugung nach Energiequellen (2010/2011)
Tab. 4: Daten über das Elektrizitätsversorgungsnetz der Türkei (2011)
Tab. 5: Strompreise Industrie/Handel/Behörden/Büros/Privathaushalte (2012)
Tab. 6: Entwicklung der Energienachfrage in der Türkei (2011 – 2020)
Tab. 7: Erneuerbare Energien – Stromerzeugungsanteile Türkei (2011)
Tab. 8: Einspeise-, und Bonusvergütungen für Strom aus erneuerbaren Energien – Türkei (2013)
Tab. 9: Bonusvergütung für einzelne PV-Anlagenkomponenten (2013)
Tab. 10: Ausgeschriebene türkische Regionen für PV-Anlagen (Liste unvollständig)
Tab. 11: Strombezugspreise des Beispielprojekts
Tab. 12: Kosten für schlüsselfertige PV-Anlagen (Mono-/Polykristalline und amorph)
Tab. 13: Energetische Bewertungsgrößen Anlage zur vorrangigen Strombedarfsdeckung (amorph und kristallin)
Tab. 14: Betriebswirtschaftliche Bewertungsgrößen - Anlage zur vorrangigen Strombedarfsdeckung (amorph und kristallin)
Tab. 15: Energetische Bewertungsgrößen - Anlage zur vollständigen Stromeinspeisung (amorph und kristallin)
Tab. 16: Betriebswirtschaftliche Bewertungsgrößen - Anlage bei vollständiger Stromeinspeisung (amorph und kristallin)
Tab. 17: Investitionsrelevante Bewertungsgrößen - alle Anlagenalternativen (amorph und kristallin)
Tab. 18: Strompreisentwicklung Türkei (2013-2034)
Tab. 19:Chancen und Risiken einer Investition in eine PV-Anlage in der Türkei
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
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 angehen.“ 1
Thomas Edison, 1847 – 1931
In den letzten Jahren hat sich das weltweite Bewusstsein in Bezug auf den globalen Energieverbrauch und den Umweltschutz grundlegend verändert. Es ist unverkennbar, dass fossile Energieträger in naher Zukunft immer knapper und dementsprechend teurer werden. Die Folgen eines kontinuierlich größer werdenden Energieverbrauchs sowie die Konsequenzen der „Verfeuerung“ fossiler Energievorkommen lassen sich kaum noch verbergen. Weltweit wird bis zum Jahr 2100 eine Erwärmung um bis zu 6,4 Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter vorhergesagt.2 Das Schmelzen größerer Gletschermassen, der Anstieg des Meerwasserspiegeldemirs, häufiger und heftiger auftretende Naturkatastrophen stellen nur einige dieser Auswirkungen eines globalen Klimawandels dar.
Eine Lösung für diese Probleme kann und muss der Umstieg auf erneuerbare Energieträger bilden. Erneuerbare Energiequellen sind nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich und umweltfreundlich. Zudem werden keine schädlichen Abgase wie CO2 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 chemischen und biologischen Abläufe auf dem Planeten dar. Sie ist umweltfreundlich, vielseitig nutzbar 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 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 zweifellos, „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 Solarmodule, 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 Stromversorgung. Zu bemängeln ist allerdings der relativ hohe Energieverbrauch während der Solarzellenfertigung, da dieser den Umweltschutzgedanken torpediert.
Die solarthermischen Anlagen sind vor allem in den Ländern im Einsatz, wo die Sonnenstrahlungswerte 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 hierbei 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 gewissen 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, Montage 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 Umweltbewusstsein bei den deutschen Verbrauchern weiter an. In der Gesellschaft wurde dies weiterhin gestärkt durch eine permanente Verbreitung der enormen Relevanz der erneuerbaren Energien. So gehört heutzutage die Bundesregierung Deutschland mit einer installierten Nennleistung in Höhe 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 Strahlungswerten als Deutschland gegenwärtig geringere bis kaum nennenswerte Anteile an der Stromerzeugung 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 Globalstrahlungswerten11 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 Betrieb 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 analysieren sowie den Energiemarkt der Türkei mit Fokus auf energiepolitische Rahmenbedingungen für den Betrieb von PV-Anlagen durchleuchten. Ferner soll anhand einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 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 Untersuchung wird im Folgenden näher dargestellt.
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 weitere 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 Informationen zum Energiehaushalt der Türkei. Insbesondere soll beschrieben werden, wie sich gegenwärtig, Angebot und Nachfrage in Bezug auf alle Energieträgerarten zusammensetzen und welche Energieträger 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 Beispiel die Liberalisierungsbestrebungen der Energieversorgung, erläutert.
Im Kapitel 4 wird näher auf den Status des türkischen Energiemarktes im Hinblick auf die erneuerbaren 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 Informationen für Investoren, die an der Nutzung der erneuerbaren Energien zur Energieerzeugung interessiert 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 Potenzials, Chancen und Risiken einer Photovoltaik-Investition in der Republik Türkei bewertet. Da eine Investitionsentscheidung im Hinblick auf einen nachhaltigen Umweltschutz im Bereich der alternativen Energien nicht ausschließlich von monetären Faktoren abhängen sollte, werden abschließend 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 Sonnenlicht 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 Festkörper durch Lichteinstrahlung verstanden wird. 14 Die Entdeckung der Photovoltaik als Energieform 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 wissenschaftliche 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 Siliziumkristall herzustellen. Das verbindungsfreudige Silizium besaß die für Halbleiter notwendige Reinheit und konnte erstmals isoliert werden. Zum ersten Mal in der Geschichte der Energieerzeugung war es gelungen, Silizium zu verwenden, um umweltfreundlich Elektrizität zu generieren, 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 amerikanischen 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 Markteinführung der anderen regenerativen Energiequellen anzutreiben, beschloss der Deutsche Bundestag im Jahr 2000 das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), 19 welches das Stromeinspeisegesetz ablöste.
Von nun an erhielten PV-Anlagen eine deutlich höhere Einspeisevergütung von bis zu 99 Pfennigen/kWh über eine Betriebslaufzeit von 20 Jahren. Die älteren „Pionieranlagen“ bekamen denselben 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/m2 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. Ein weiterer Teil erreicht die Erde direkt, ein anderer Teil wird an Wolken, Staub und Wassertröpfchen gestreut und erreicht die Erde als diffuse Strahlung. Die auf die Erde eintreffende Sonneneinstrahlung 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 Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche beträgt ca. 1.000 W/m2. Diese ist abhängig von dem Breitengrad, der Tageszeit und den Wetterverhältnissen. 22
Abb. 1: Direkte und diffuse Sonnenstrahlung 23
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
In der bundesdeutschen Region besteht weiterhin eine saisonale Abhängigkeit. Im Jahresdurchschnitt beträgt z. B. die Sonneneinstrahlung im Süden Deutschlands ca. 1000 kWh/(m2a) [siehe Abb. Globalstrahlung BRD] und in der Saharawüste zum Vergleich ca. 2.500 kWh/(m2a) [siehe Abb. Globalstrahlung weltweit]. 24
Abb. 2: Globalstrahlung BRD25
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die gesamte von der Sonne eingestrahlte Energiemenge entspricht etwa dem 10.000-Fachen jährlichen 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 Folgenden die Solarzelle als Grundstein für den Betrieb beider PV-Anlagentypen verdeutlicht wird.
Abb. 3: Globalstrahlung weltweit 27
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2.3 Die Solarzelle – der Grundbaustein einer PV-Anlage
Die Solarzelle bildet das „Herzstück“ jeder PV-Anlage. Sie erzeugt auf direktem Weg elektrische Energie aus dem auftreffenden Sonnenlicht.
Nach Art der Kristallform lassen sich hauptsächlich drei Grundarten von Silizium-Solarzellen unterscheiden. Diese wären monokristalline, polykristalline (mehrkristalline) und amorphe (Dünnschicht-) Silizium-Solarzellen (siehe Abb. Solarzelltypen (amorph, mono- und polykristallin)). 28 Die Abweichungen liegen vor allem in den unterschiedlichen Wirkungsgraden.
Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der eingestrahlten Lichtmenge PLicht in nutzbare elektrische Energie Pel umgewandelt wird.
Ein hoher Wirkungsgrad ist erstrebenswert, weil er bei gleichen Lichtverhältnissen und gleicher Fläche zu einer größeren Ausbeute an elektrischem Strom führt.
Eine Einstrahlung von 1000 Watt pro m2 bedeutet bei 10 % Wirkungsgrad beispielsweise eine elektrische Leistung (Pel) von 100 Watt, was ungefähr der Leuchtkraft einer handelsüblichen Glühbirne entspricht. 29 Die Wirkungsgrade von Solarzellen sind nicht gleichzusetzen mit denen der Solarmodule, weil die Solarzellen durch das Schutzglas und die Verrahmung nicht direkt der Sonnenstrahlung ausgesetzt sind.
Abb. 4: Solarzelltypen (amorph, mono- und polykristallin) 30
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
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 höchsten. 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 Kristallstruktur einen hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Typen auf. Je höher der Wirkungsgrad 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 Produktion auf geringe Prozesszeiten und niedrige Kosten optimiert wird. 32
Polykristalline Solarzellen
Der Wirkungsgrad poly- oder auch multikristalliner Module ist geringer als der von monokristallinen Modulen und beträgt 12 % bis ca. 16 %.
Polykristalline Zellen werden bei der Produktion in Blöcke vergossen und anschließend in Scheiben gesägt. Die Kristallstruktur ist durch die unregelmäßige Anordnung mehrerer Kristalle inhomogen und durch die Musterung gut erkennbar (siehe Abb. Solarzelltypen (amorph, mono- und polykristallin)). Durch einen vergleichsweise geringeren Fertigungsaufwand und daraus resultierende 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 Aufdampfen 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 Vergleich 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 Halbleitermaterial 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, wirtschaftlich 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 % realisiert. Mit einer GaAs-Solarzelle wurde unter Laborbedingungen bereits ein Wirkungsgrad von 37 % erreicht.
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 Effekt 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.
Tab. 1: Kristalline und Dünnschicht-Solarzellen im Überblick40
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die jeweiligen Wirkungsgrade der verschiedenen Solartypen lassen sich mit folgender Aufstellung in Bezug auf eine einheitliche Globalstrahlung vereinfacht erklären.
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 Halbleitermaterial 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 „verunreinigt“ 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 Valenzelektronen , z. B. Bor oder Gallium) ergibt sich p-dotiertes Silizium.41 Werden zwei unterschiedlich 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“ (Lichtteilchen) auf. Die Energie dieser Photonen reißt die Elektronen aus dem Atomkern, welche anschließend 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 abhält, 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 kristallinen Solarzelle). Diese „Wanderung“ kann in einfachen Worten ausgedrückt auch als „elektrischer Strom“ bezeichnet werden.
Abb. 5: Schematischer Aufbau einer kristallinen Solarzelle 43
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Des Weiteren entsteht eine dem inneren Feld entgegen gerichtete Spannung, die über äußere Kontakte abgegriffen wird. Die abgreifbare Gleichspannung ist abhängig vom Halbleitermaterial. Bei Silizium beträgt sie i. d. R. 0,5 V – 0,6 V. Dies führt bei kristallinnen (üblicherweise 10*10 cm großen) Siliziumzellen, bei einem Gleichstrom von 2,6 Ampere und einer Sonnenglobalstrahlung von 1000 W/m2, zu einer elektrischen Leistung von 1,6 Watt. Da mit dieser geringen Leistung „wenig“ angefangen werden kann, werden mehrere Zellen hintereinander (in Reihe) geschaltet, sodass sich die Gesamtspannung erhöht. So werden nach Ausführungen im Handbuch von Hanus Bo bis zu 36 Solarzellen in der Modulfertigung mit anderen Solarzellen zusammengelötet, um eine Spannung von ca. 18 V generieren zu können. Es entsteht ein sogenannter „String“. Durch die Parallelschaltung mehrerer Strings lässt sich zusätzlich die Stromstärke erhöhen. Die fertige Anordnung einer solchen Reihen-Parallelschaltung wird schließlich in einem Solarmodul zusammengefasst.44 In einer PV-Anlage mit einer Leistung von 1 kWp sind i. d. R. insgesamt ca. 670 Solarzellen verschaltet. 45
2.4 Photovoltaik-Anlagetypen
Der Zweck von Photovoltaik-Anlagen besteht darin, mithilfe von Sonnenstrahlen elektrische Energie zu generieren. Der so gewonnene Strom kann entweder in das Stromnetz eingespeist, direkt genutzt oder auch gespeichert werden. Letzteres ist beispielsweise möglich durch den Einsatz sogenannter Solarbatterien (auch bezeichnet als Solarakkus, häufig Bleiakkus). 46
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“ Insellösungen. 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 Einspeisevergütung erhalten.
Abb. 6: Komponenten einer netzgekoppelten PV-Anlage47
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
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 heutzutage auch möglich, die Anlage mit einem kundenfreundlichen Display und einem Datenlogger auszustatten. Das Display zeigt dann die Anlagendaten und der Datenlogger misst und speichert sie. Darüber hinaus lassen sich der Datenlogger und Wechselrichter mit modernen Kommunikationssystemen ausrüsten und kombinieren. So können bspw. Anlagendaten auf einer eigenen Homepage 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 gerade bei dieser Art der autarken Stromgewinnung spart sich der Nutzer die hohen Anschlussgebühren, 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 Laderegler 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 Anlagenkomponenten abhängig, sondern vielmehr ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren. Die Leistung der Module, des Wechselrichters, die Kompatibilität beider Komponenten, die Anlagenausrichtung, die Hinterlüftung, die Reflexionen und weitere Parameter treten in Abhängigkeit zueinander.52 Im Folgenden werden die wichtigsten Anlagenkomponenten beschrieben.
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
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
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 Korrosion. Die dritte Schicht bilden die eingebetteten Solarzellen. Die letzte Schicht, die Rückseite, bildet eine Kaschierung mit einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie, welche z. B. aus Polyvinylfluorid (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.
Abb. 8: Solarmodul-Exemplar56
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die Leistung ist der Wert für das Arbeitsvermögen pro Zeiteinheit und wird üblicherweise in Wp (Watt Peak) oder kWp (Kilowatt Peak) angegeben. Die englische Bezeichnung "peak" bezieht sich hierbei auf die höchstmögliche Leistung, als „Spitzenleistung“ oder auch "Nennleistung" bezeichnet.57 Im Datenblatt von Solarmodulen ist diese Leistung oft angegeben. Diese ist allerdings nur unter Standardbedingungen im Labor zu erreichen (25 °C Temperatur und optimale Sonneneinstrahlung von 1000 W/m2 und 1,5 Air-Mass-Wert).
Der Air-Mass-Wert (AM) gibt hierbei an, wie viel Luftmasse vom Sonnenlicht durchdrungen werden muss. Am Äquator ist dieser AM-Wert = 1, weil die Sonne dort senkrecht zur Erdoberfläche steht. Bei schräger Einstrahlung muss das Licht einen längeren Weg durch die Erdatmosphäre zurücklegen. Der Quotient aus dem längeren dividiert durch den kürzesten Weg ergibt den AM-Wert. Die spektrale Zusammensetzung des Lichts ändert sich bei der Durchdringung der Erdatmosphäre. Daher sollte auch dieser Wert beachtet werden. Der tatsächliche Energieertrag hängt zudem von der tatsächlichen Strahlungsintensität, der geographischen Lage und den Aufstellbedingungen der Solaranlage ab. 58
Reihen- und Parallelschaltung
Bei der Reihenverschaltung von Solarmodulen zu sogenannten Strängen sollte beachtet werden, dass bei unterschiedlichen Nennleistungen der Module das „schwächste“ Modul die Gesamtleistung der ganzen Reihe bestimmt. Dies wird als „Gartenschlaucheffekt“ bezeichnet.59
Abb. 9: Reihenschaltung von PV-Modulen 60
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Ein Zusammenschalten möglichst gleich leistungsstarker Module ist deshalb von erhöhter Wichtigkeit. Üblicherweise stellen Unternehmen, die Solaranlagen vertreiben, die Anlage durch ein sogenanntes „Matching“ entsprechend zusammen und sorgen somit für eine optimale Energieausbeute.61
Abb. 10: Parallelschaltung von PV-Modulen 62
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Bei größeren Anlagen werden daher die „Stränge“ mit unterschiedlichen Peakleistungen parallel verschaltet. 63
2.5.2 Wechselrichter
Ein Wechselrichter wandelt den solar erzeugten Gleichstrom in netztauglichen Wechselstrom um. Das Gerät ist für den Sonnenertrag der Anlage genauso wichtig wie eine optimale Sonnenausrichtung der Module. Typischerweise verfügen netzgekoppelte Hausdachanlagen über mindestens einen Wechselrichter. Je nach Modulanzahl, Anlagenleistung, Konfiguration und Wechselrichtertyp können oft sogar mehrere Wechselrichter installiert sein.64
Der umgangssprachlich bezeichnete „Wechselrichter“, in Fachkreisen eigentlich Netzeinspeisegerät, kurz „NEG“ oder auch „Inverter“ genannt, erfüllt in einer PV-Anlage mehr Funktionen als nur das „Wechselrichten“ von Gleichstrom zu Wechselstrom.
Das „NEG“ regelt Strom und Spannung so, dass die Solaranlage eine höchstmögliche Leistung (Maximum Power Point oder auch MPP-Tracking) ausgibt. Dafür stellt das Gerät schnell und genau den Arbeitspunkt auf der „Stromspannungskennline“ des Modulstrings ein. Eine weitere Aufgabe des „NEG“ liegt in dem Überwachen des Netzanschlusses. Bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes schaltet es unverzüglich aus Sicherheitsgründen die Solarstromanlage ab. Das „NEG“ erfasst und speichert Betriebsdaten sowie Fehlermeldungen und macht diese Daten über ein Display sichtbar.
Abb. 11: Wechselrichterexemplar (Hersteller SMA) 65
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Somit ist ein Ablesen der Betriebskennwerte am PC oder per Fernabfrage möglich. Hierfür werden sogenannte Datenlogger genutzt, die über eine Schnittstelle an (die) Wechselrichter angeschlossen sind. Bei gleichmäßiger Sonnenbestrahlung aller Module wird ein Wechselrichter eingesetzt. Sind die Module auf unterschiedlich ausgerichteten Dachflächen angebracht, wie in Süd- und Süd-West-Ausrichtung, dann werden separate Wechselrichter eingesetzt.
Der in den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom wird bei netzgekoppelten Anlagen in einem oder mehreren Wechselrichtern in Wechselstrom umgewandelt, der dann in das öffentliche Stromnetz eingespeist und vergütet wird. Qualitativ hochwertige Wechselrichter übernehmen unter Umständen auch die Adaption an das Spannungsniveau und weisen folgende Eigenschaften auf: 66
einen hohen Teillastwirkungsgrad von 95 %
einen geringen Bereitschafts- und Eigenstromverbrauch
eine geringe Geräuschsentwicklung
eine gute Regeldynamik bei wechselnden Einstrahlungsbedingungen.
2.5.3 Bypassdiode
Bei Photovoltaik-Modulen, in denen mehrere Zellen zusammengeschaltet sind, kann es vorkommen, dass in einer oder mehreren Zellen kein Strom fließt. Gründe hierfür sind beispielsweise Verschmutzungen oder auch Verschattungen. Daraus können Überhitzungen und Defekte, sogenannte „Hot Spots“, im Modul entstehen, die sogar zu Bränden führen können, da an diesen Stellen eine Solarzelle plötzlich wie ein Widerstand funktioniert.
Gleichzeitig wirkt in diesem Fall ein anderer Effekt: Der gesamte Strom, den eine Solaranlage erzeugen kann, hängt vom „schwächsten“ Solarmodul ab, also vom Modul mit der geringsten Nennleistung – bei einem Defekt oder Ähnlichem erzeugt die gesamte Anlage daher deutlich weniger Strom.
Durch die Bypass-Diode wird die „defektverursachende“ Stelle umgangen, sodass Überhitzungen und Brände verhindert werden. Auch der Ertrag des gesamten Moduls bzw. der Anlage wird beim Einsatz einer Bypass-Diode nicht vermindert.
Abb. 12: Funktionsweise einer Bypass-Diode 67
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Eine Bypass-Diode stellt quasi eine „Umleitung“ (Bypass) für den Solarstrom dar. 68 Sie lässt den Stromfluss nur in eine Richtung zu. Die Diode wird antiparallel zu den Zellen geschaltet (Kathode wird an den Pluspol des Moduls angeschlossen) 69 und ist im normalen Betriebszustand in Sperrrichtung gepolt. Liefert nun eine (oder mehrere) Zellen keinen Strom, dann kann dieser durch die Bypass-Diode fließen und verhindert damit „Hot Spots“ und Mindererträge.
In modernen Photovoltaik-Modulen sind Bypass-Dioden bereits integriert. Heutzutage sind pro Modul circa vier Bypass-Dioden üblich, aber auch zwei oder sechs Bypass-Dioden werden pro Modul angeboten. Die Bypass-Dioden befinden sich bei neueren Modulen in der Anschlussdose. 70
2.5.4 Hinterlüftung
Der Wirkungsgrad und die elektrische Leistung (Pel = U*I; Produkt aus Strom und Spannung) von Photovoltaik Modulen wird vor allem durch hohen (Zell-)Temperaturen negativ beeinflusst. Das heißt, wenn insbesondere im Sommer die Strahlungsintensität (in W/m2) überdurchschnittlich hoch ausfällt und gleichzeitig sehr hohe Außentemperaturen herrschen, können die Solarzellen zu „heiß“ werden, was zu einer Abnahme der Stromstärke und damit einhergehend zur Abnahme der elektrischen Leistung führen kann (siehe Abb. Strom-Spannungs-Kennlinie einer Si-Solarzelle).
Abb. 13: Strom-Spannungs-Kennlinie einer Silizium-Solarzelle 71
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diese für die Anwendung unter der Sonnenstrahlung ungünstige Eigenschaft hat eine grundsätzliche Ursache und gilt für alle Typen der Halbleiter-Solarzellen. Zur Erläuterung sollen die Gründe mit Hilfe der folgenden Abbildung näher erklärt werden.
Abb. 14: Temperaturabhängigkeit des Stroms von der Spannung (Solarmodul – Shell SP140) 72
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Werden die Kennlinien eines Solarmoduls (Shell SP 140) anhand der obigen Abbildung näher betrachtet, so lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen.
Die Abbildung zeigt die Abhängigkeit des Stroms im Solarmodul von der Modulspannung für unterschiedliche Temperaturen von 20 °C bis 60 °C. Aus dem Produkt von Strom und Spannung ergibt sich die Modulleistung. Die Punkte im Diagramm stellen die jeweiligen Punkte maximaler Leistung (Maximum Power Point „MPP“) dar. MPP ist der Punkt, an dem die elektrische Leistung, also das Produkt aus Spannung und Stromstärke, am höchsten ist. Die Lage dieses Punktes ändert sich aufgrund unterschiedlicher Einstrahlungen und Modultemperaturen ständig, weshalb ein Wechselrichter mit Hilfe einer sogenannten „MPP-Funktion“ „nachregeln“ muss. Ik ist der Strom bei Kurzschluss (Plus- und Minuspol des Moduls verbunden) und U0 die Spannung bei offenen „Klemmen“.73
Wie an den Leistungskurven zu erkennen, nimmt die maximale Leistung des Moduls (im MPP) von 145 W bei 20 °C um fast 20 % auf 115 W bei 60 °C ab. Der Kurzschlussstrom Ik bleibt nahezu unverändert bei allen Temperaturen. Im Gegensatz hierzu sinkt die Leerlaufspannung U0 bei zunehmender Temperatur. Auch die MPP liegen praktisch beim gleichen Strom, aber die Modulspannung nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Äußerlich macht sich dies durch eine geringere Leistungsabgabe (Pel) bemerkbar. 74
Üblicherweise funktionieren gängige Module bei einer „Zelltemperatur“ von 25 °C optimal. Um eine Überhitzung der Solarmodule zu vermeiden, werden diese daher bei der Anlagenverlegung, wenn möglich in einem bestimmten Abstand zum Untergrund, montiert. Damit wird eine „natürliche“ Hinterlüftung zur Kühlung der Module sichergestellt. 75
Zusätzlich trifft ein sogenannter Temperaturkoeffizient, welcher bei allen Solarmodulen im Datenblatt ausgewiesen ist, Angaben darüber, wie stark sich ein Temperaturstau auf die Leistung auswirkt. Damit wird schon vor der Beschaffung deutlich, wie viel Prozent Leistung bei der Erhöhung der Umgebungstemperatur um ein Grad verloren gehen. Bei kristallinen Modulen liegt dieser Leistungsverlust bei circa 0,5 % pro °C. Dünnschichtmodule sind hierbei weniger temperaturanfällig.76
3 Energiemarkt und Fakten zur Türkei
3.1 Allgemeine Länderinformationen
Die Türkische Republik weist die Staatsform einer parlamentarischen Demokratie auf. Der Regierungssitz liegt in der Landeshauptstadt Ankara.
Die Türkei befindet sich sowohl auf dem europäischen als auch auf dem asiatischen Kontinent. Die Landesfläche umfasst 783.562,38 km², wovon 97 % in Asien (Anatolien) und 3 % in Europa (Thrakien) liegen. Die zwei Kontinente sind durch die beiden Meeresengen Bosporus und die Dardanellen voneinander getrennt. 77
Abb. 15: Türkei – Geographische Lage 78
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die Türkei grenzt im Nordwesten an Griechenland und Bulgarien, im Nordosten an Georgien, Armenien, Aserbaidschan (Exklave und autonome Republik Nachitschevan), im Osten an den Iran und im Süden an Irak und Syrien. Die faktisch und politisch geteilte Mittelmeerinsel Zypern mit der Republik Zypern und der völkerrechtlich nicht anerkannten Türkischen Republik Nordzypern sind nicht weit von der türkischen Mittelmeerküste entfernt. 79 Damit stellt das Land einen zentralen Knotenpunkt zwischen Europa, der Region um das Schwarze Meer, der Kaukasusregion, dem Nahen und Mittleren Osten dar.
Aktuell leben 75 Millionen Einwohner in der Türkei. Das Land ist untergliedert in 81 Verwaltungsprovinzen.
Abb. 16: Türkei – Bevölkerungsdichte (nach Provinzen unterteilt) 80
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zu den größten Städten zählen: Istanbul (13,3 Mio.), Ankara (4,8 Mio.), Izmir (3,9 Mio.), Bursa (2,6 Mio.) und Adana (2,1 Mio.). 81 Vor allem in diesen Städten und deren Großraum ist die Bevölkerungsdichte am höchsten, wie der Abb. „Türkei-Bevölkerungsdichte (nach Provinzen unterteilt)“ zu entnehmen ist.
Derzeitig sind 99 % der Bevölkerung muslimischer Glaubensrichtung. Davon sind ca. 70 % sunnitischer und 30 % alevitischer Konfession. Mit einem Durchschnittsalter von 28,8 Jahren gehört die Türkei zu den wenigen Staaten in Europa, die eine derart junge Bevölkerung aufweist. 82 Die Währung der Türkei ist die Türkische Lira. Die Untereinheit ist der „Kurusch“ (1 € = 2,3557 Lira). 83
Unterteilt wird die Türkei in sechs geographische „Hauptregionen“. Diese unterscheiden sich bezüglich ihrer Bevölkerungsdichte, Vegetation, Wetterbedingungen und wirtschaftlichen Entwicklung teilweise stark voneinander. Diese Regionen sind die Marmara-, die Schwarzmeer-, die Mittelmeerregion, die Ägäische Region sowie Südost- und Zentralanatolien (siehe Abb. Türkei-Hauptregionen).
Abb. 17: Türkei – Hauptregionen 84
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die Republik Türkei wurde am 29. Oktober 1923 durch den Staatsgründer Mustafa Kemal Atatürk als Nachfolgestaat des Osmanischen Reiches gegründet. Seit diesem Datum wurden zahlreiche Reformen und grundlegende Gesetzesänderungen durchgesetzt, mit dem Ziel, das Land an dem „Westen“ und an die europäische Gesellschaft zu orientieren. Im Rahmen dieser Reformen wurden bspw. das Sultanat und Kalifat abgeschafft, eine westlich orientierte Kleiderordnung eingeführt, die arabische Schrift durch lateinische Schriftzeichen ersetzt, orthodoxe islamische Schulen durch modernere Schulen abgelöst und das allgemeine Frauenwahlrecht eingeführt.
Im Oktober 2005 haben Beitrittsverhandlungen der Türkei mit der Europäischen Union begonnen. Seitdem hat die Partei der „Gerechtigkeit und des Aufschwungs“, die „Adalet und Kalkinma Partisi“ (AKP) vom Ministerpräsidenten Recep Tayyip Erdogan viele auferlegte Richtlinien und Forderungen der EU durchgesetzt. Hierzu gehörten bspw. die Abschaffung der Todesstrafe und die Änderung der Verfassung. 85
Abb. 18: Türkei-Topographie 86
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Anhand der Abb. „Türkei-Topographie“ wird deutlich, dass die Türkei ein relativ gebirgiges Relief besitzt. Die Pontische Bergkette im Norden und die Taurus-Bergkette im Süden umschließen das zentrale Plateau Anatoliens, die dann in das riesige Gebirgsgebiet im Osten des Landes übergehen. Hier entspringen die Flüsse Euphrat und Tigris. Die vier Meere – im Norden das Schwarze Meer, im Westen das Marmarameer und die Ägäis sowie das Mittelmeer im Süden – bilden eine Küstenlinie von insgesamt 8.333 km. Ein mediterranes Klima ist in den südlichen und westlichen Küstengegenden zu finden, wo kurze, milde und feuchte Winter sowie lange und heiße Sommer dominieren. Die Lufttemperatur steigt in den Monaten Juli und August auf weit über 30 °C an.
3.2 Wirtschaftspolitik
Die türkische Wirtschaft hat sich von den Auswirkungen der globalen Finanzkrise 2009 trotz massiver Konjunktureinbrüche (BIP-Wachstum: - 4,8 %) relativ schnell erholt und im Jahr 2010 mit 9 % das größte Wirtschaftswachstum nach China und in den ersten neun Monaten in 2011 mit 9,6 % sogar das weltweit größte Wirtschaftswachstum vor China erzielt. Auch darüber hinaus kann die Türkei im Vergleich mit zahlreichen anderen EU-Staaten mit positiven wirtschaftlichen Indikatoren glänzen.87 Die Wirtschaftsentwicklung hat nach beachtlichen Wachstumsschüben der Vorjahre im Jahr 2012 deutlich an Kraft verloren. Doch auch während des Jahres 2012 konnte ein Wachstum von 3,0 % verzeichnet werden (Abb. Wirtschaftswachstum – Türkei (BIP von 2009 – 2013)).88
Somit musste die Türkei während der letzten Jahre weder durch Turbulenzen in der Eurozone (mit dem Wegbrechen wichtiger Exportmärkte) noch durch die politischen bzw. ökonomischen Unruhen in den Nachbarländern Syrien, Irak und Griechenland nachhaltigen Schaden hinnehmen. 89
Abb. 19: Wirtschaftswachstum – Türkei (BIP von 2009 – 2013)90
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zudem hob im November 2012 die Ratingagentur „Fitch“ die Bonitätsstufe der Türkei auf “Investment-Grad-Niveau” an. Fremdwährungsanleihen wurden um eine Stufe auf „BBB-“ und Anleihen mit inländischer Währung sogar um zwei Stufen auf „BBB” heraufgestuft. Der Finanzsektor sei in einer „soliden Verfassung" und die Türkei habe „ihre öffentliche Verschuldung in den vergangenen zehn Jahren stetig verringert, wodurch sich mehr Handlungsspielraum bei der Wirtschaftspolitik" ergebe. Auch die Ratingagentur Moody’s erhöhte den Ratingausblick der Türkei von „stabil" auf „positiv" mit der Begründung, die türkische Wirtschaft habe sich als „stark“ erwiesen und bereits wieder das Vorkrisenniveau erreicht".91
Risikofaktoren für die weitere wirtschaftliche Entwicklung bilden fernerhin die relativ hohen Außenhandels- und Leistungsbilanzdefizite.
Werden einige wirtschaftliche Fakten der türkischen Wirtschaft mit denen der deutschen Wirtschaft verglichen, so lässt sich erkennen, dass das Wirtschaftswachstum der Türkei im Jahre 2012 fast dreimal so hoch lag wie das Wachstum der deutschen Wirtschaft. Allerdings betrug das BIP der Türkei in absoluten Zahlen gesehen lediglich 783,1 Mrd. $, wohingegen das deutsche BIP 2012 3.367 Mrd. $ ausmachte. Erfreulich ist die Entwicklung des türkischen Pro-Kopf-Einkommens im jährlichen Durchschnitt, welches mittlerweile bis auf 15.000 US $ angestiegen ist. 92 Die Arbeitslosenquote liegt derzeit offiziell bei 9 %. Hierbei erweist sich die Beschäftigungsquote von Frauen im August 2012 mit 26,8 % im OECD-Vergleich als äußerst niedrig (Quote bei Männern: 46,3 %).
Die Inflation, die im Jahr 2011 noch auf 10,4 % angestiegen war 93, konnte im Jahr 2012 auf 9,1 % gedrückt werden. 94
95
Tab. 2: Wirtschaftsfakten Türkei – BRD (Stand 2012) 96
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Wichtige Wirtschaftsbranchen sind der Immobiliensektor, die Kraftfahrzeugherstellung, die Rüstungsindustrie, Elektro- und Haushaltsartikel, Schiffbau und der Energiemarkt. 97
Bezogen auf die Wirtschaftssektoren sind die Leicht- und Schwerindustrie (Textil, Fahrzeuge, Chemie, Maschinen, Elektrobranche) besonders im westlichen Teil der Türkei stark vertreten und tragen mit ca. 28 % zum BIP bei.
Den größten Anteil am BIP macht der Dienstleistungssektor mit ca. 63 % und steigender Tendenz aus. Laut Angaben der Weltbank arbeiten noch über ein Drittel der Erwerbsbeschäftigten in der Landwirtschaft und tragen einen Beitrag von knapp 9 % zum BIP bei. Diese wird überwiegend im infrastrukturell vergleichsweise geringer entwickelten Osten und Südosten der Türkei betrieben.
Einen wesentlichen Wachstumsmotor bilden die hohe Inlandsnachfrage und die Importe. Damit einher ging eine auf kurzfristige Kapitalzuflüsse gestützte starke Kreditzunahme. Das Leistungsbilanzdefizit stieg steil auf fast 10 % des BIP an. Der extern finanzierte Nachfrageboom hat die Widerstandsfähigkeit der Türkei in manchen Sektoren geschwächt. Kapitalzuflüsse sind von potenziell flüchtigen Finanzierungen beherrscht, die kurzfristige Auslandsverschuldung ist stark angestiegen. Die Devisenverbindlichkeiten privater Wirtschaftsunternehmen haben sich deutlich erhöht, wodurch diese anfällig für negative Währungsschwankungen werden.
Die Schuldenquote der Türkei, die sich während der globalen Krise von 39,9 % auf 46,1 % erhöht hatte, liegt jetzt wieder deutlich unter 40 %. Haushaltspolitisch knüpft die türkische Regierung an die auf Stabilität ausgerichtete disziplinierte Fiskalpolitik früherer Jahre an. Positiv hervorzuheben sind die stetige Verringerung der Schuldenquote und der ausgeglichene Haushalt. Die Türkei will spätestens bis Ende 2013 die Kredite beim IWF vollständig tilgen. Mit den Kennziffern für den Schuldenstand und das Haushaltsdefizit erfüllt die Türkei gegenwärtig die Maastricht-Kriterien.98 Ein Kriterium besagt bspw., dass der öffentliche Schuldenstand nicht mehr als 60 % des Bruttoinlandsprodukts ausmachen darf. 99
Die Türkei ist die am schnellsten wachsende Volkswirtschaft in Europa. Einer Studie der Investment-Bank Goldman Sachs zufolge, wird die türkische Wirtschaft bis zum Jahr 2050 jedes Jahr um 7 % wachsen und zur neuntgrößten der Welt sowie zur drittgrößten in Europa aufsteigen. 100
3.3 Energiehaushalt der Türkei
3.3.1 Energieverbrauch
In der Türkei lässt sich in den letzten Jahren ein stetiger Anstieg des nationalen Energieverbrauchs erkennen. Dieser betrug 2011 circa 230 TWh. Auch in den nächsten Jahren wird vor allem wegen der stetigen Industrialisierung mit einem jährlichen Anstieg des Verbrauchs von etwa 7 % gerechnet. 101 Allein auf den Wirtschaftssektor der Industrie entfielen 2011 hierbei mehr als 41 % des Gesamtenergieverbrauchs. 102 Dem ständig steigenden Bedarf stehen nur begrenzte eigene Energieträgervorkommen gegenüber, die zur Stromproduktion verwendet werden können. Aktuell sind lediglich einige Braunkohlevorkommen und die Wasserkraft als nennenswerte lokale Energieträger vorhanden. Ein Großteil des Energieverbrauchs muss daher mit Importen gedeckt werden. So wurden bspw. im Jahr 2010 30,28 Millionen Tonnen Öläquivalenten (MTOE) Energie selbstständig erzeugt und etwa 77,4 MTOE an Energieträgern importiert. Dies macht einen Anteil von circa 72 % des Gesamtenergiebedarfs aus.
Abb. 20: Grundlegende Energie-Kennzahlen – Türkei (2008 - 2011) 103
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Der Primärenergieverbrauch (PEV) der Türkei lag im Jahr 2010 bei 108,20 MTOE. Hierbei befand sich der türkische Pro-Kopf-Energieverbrauch 2008 im Vergleich zu anderen Ländern der OECD (OSZE) mit 2.400 kWh pro Kopf weit unter dem OECD-Durchschnitt, welcher 8.486 kWh pro Kopf betrug.
Werden die Zuwachsraten der letzten Jahre betrachtet, so lässt sich jedoch prognostizieren, dass sich dieser geringe Pro-Kopf-Verbrauch künftig verändern wird. Betrug der Primärenergieverbrauch der Türkei im Jahr 1998 lediglich 72,4 MTOE so erhöhte sich 2011 dieser Wert auf 118,80 MTOE (Abb. Primärenergieverbrauch nach Brennstoffen in MTOE (2010/2011). Der Energieverbrauch hat also innerhalb von 14 Jahren um mehr als 60 % zugenommen.
Abb. 21: Primärenergieverbrauch in MTOE (1998 – 2008) 104
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Beim Energieverbrauch wird anhand der Kennzahlen deutlich, dass Erdgas, Erdöl und Kohle zu den Brennstoffen gehören, die sowohl im Jahr 2010 als auch im Jahr 2011 in der Türkei anteilig am höchsten verbraucht wurden (siehe Abb. Primärenergieverbrauch nach Brennstoffen in MTOE (2010/2011)). Dahingegen wurden die Wasserkraft und andere erneuerbare Energieträger vergleichsweise weniger verbraucht. Kernenergie wird auf türkischem Boden bisher noch nicht generiert, drei Atomkraftwerke sind jedoch wegen des stetig wachsenden Energiebedarfs in Planung.
Abb. 22: Primärenergieverbrauch nach Brennstoffen in MTOE (2010 und 2011) 105
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Der gesamte Primärenergieverbrauch der Türkei lag im Jahr 2011 bei 118,80 MTOE. Hierbei war der Anteil vom Erdgas mit 41,20 MTOE am höchsten, gefolgt von Kohle (Stein- und Braunkohle) mit 34,20 MTOE und Erdöl mit 34 MTOE. Die Wasserkraft lag bei 11,80 MTOE und die restlichen erneuerbaren Energien (Sonnenenergie, Geothermie, Biomasse u. a.) machten lediglich einen Anteil von 1,3 MTOE aus. Der gesamte PEV nahm im Gegensatz zum Vorjahr um ca. 10 % zu.
Bezogen auf die Verbrauchergruppen lässt sich im Wesentlichen Folgendes festhalten: In der Vergangenheit verteilte sich der Elektrizitätsverbrauch relativ gleichmäßig zwischen dem Industriesektor, Transportsektor und den Haushalten. 106 Wegen der zunehmenden Industrialisierung hat sich diese Verteilung zugunsten des Sektors der Industrie verändert.
3.3.2 Energieressourcen
Dem ständig steigenden nationalen Energiebedarf stehen nur begrenzte eigene Energieressourcen gegenüber, die zur Stromproduktion verwendet werden können.
Bei den fossilen Primärenergieträgern stellt Braunkohle die mit Abstand am häufigsten vorkommende und die wichtigste lokal geförderte fossile Energieressource in der Türkei dar. Braunkohlevorkommen gibt es in mehreren Teilen des Landes. Die größten aktuellen Förderungsgebiete (40 % der Braunkohlevorkommen) liegen in der Provinz Kahramanmaras im Raum Afsin-Elbistan.
Die gesicherten Reserven belaufen sich auf 8,5 Milliarden Tonnen Braunkohle. Über 75 % der türkischen Braunkohle weisen allerdings einen vergleichsweise niedrigen Brennwert von weniger als 2.500 kcal/kg auf. Daher sind die meisten Braunkohlekraftwerke in unmittelbarer Nähe des Tagebaus errichtet worden und dienen zu 80 % der Stromgewinnung. 2010 wurden etwa 76 Mio. t. Braunkohle und etwa 2,6 Mio. Tonnen Steinkohle gefördert. 107
Die einzigen türkischen Steinkohlereserven liegen im Norden des Landes im Großraum Zonguldak. Der größte Teil der Kohleförderung entfällt auf die beiden staatlichen Bergbauorganisationen TTK (Türkiye Taskömürü Kurumu) und TKI (Türkiye Kömür Isletmesi). Steinkohle wird fast ausschließlich aus dem Ausland bezogen. 108
Die einzigen nennenswerten Reserven für Erdöl und Erdgas in der Türkei befinden sich im Südosten der Türkei in den Provinzen Adiyaman, Batman/Diyarbakir und einige wenige im Westen der Türkei. Das Generaldirektorat für Erdöl (PIGM) schätzt die verbliebenen türkischen Öl- und Gasreserven auf 296 Millionen Barrel (43,7 MTOE) beziehungsweise 8,8 Mrd. m3. Diese Reserven reichen nicht annähernd aus, um den künftig wachsenden Gasverbrauch zu decken. Wie in Abb. Primärenergieverbrauch nach Brennstoffen in MTOE (2010/2011) ersichtlich ist, wurden allein im Jahr 2011 insgesamt 73,60 MTOE an Erdöl und Erdgas als Primärenergie verbraucht. Der Großteil beider Energieträger muss daher über Pipelines, Transporter und Tanker importiert werden.
Glücklicherweise verfügt die Türkei aufgrund ihrer geographischen Lage in dem Punkt über Standortvorteile und nimmt eine enorme Bedeutung als Transitland für sich und andere Länder ein. So wurde in den letzten Jahren der Ausbau von Öl- und Gaspipelines (wie bspw. Ceyhan-Baku-Tiflis oder Nabucco Pipeline) in Partnerschaft mit der EU und anderen Ländern vorangetrieben. Die vorteilhafte Stellung der Türkei besteht darin, dass viele Öl- und Gaspipelines wegen künftiger Energieverknappung und möglicher Versorgungsengpässe für die gesamte Region und auch für die Europäische Union von allerhöchster strategischer Bedeutung sind. Darüber hinaus ist auch die geographische Nähe zu den ressourcenreichsten Regionen der Welt vorteilhaft (rund 70 % der weltweit nachgewiesenen Energiereserven in Bezug auf Erdgas und Erdöl liegen in der näheren Umgebung der Türkei). 109 Dies verschafft der Türkei einen wertvollen Standortvorteil als Transitland von Energieimporten. 110
Auch in Bezug auf die erneuerbaren Energien ist die geographische Lage von besonderem Vorteil. Das Land verfügt, bedingt durch eine große Landesfläche, über ein bergiges Relief aufgrund einer langen Küstenlandschaft von ca. 8355 km. Dies ermöglicht viel Platz für Windkraftanlagen sowie überdurchschnittliche Sonneneinstrahlungswerte für Solaranlagen. Für die Region eigentlich unüblich ist die Türkei reich an Wasservorkommen, die an vielen Stellen für die Energiegewinnung geeignet sind. Das Solarenergiepotenzial wird hierbei auf ca. 1,3 Mrd. Tonnen Erdöläquivalent geschätzt.111. Die zahlreichen Staudämme an den beiden großen Flüssen, Euphrat und Tigris, spielen bei der Energieproduktion durch Wasserkraft eine wichtige Rolle. 112 Besondere Potenziale werden künftig vor allem der Wasserkraft, der Windenergie, aber auch der Geothermie zugeschrieben.
[...]
1 http://www.die-klimaschutz-baustelle.de/klimawandelzitate_energie.html, (05.03.13).
2 Vgl. Achilles (2011), S. 55 ff.
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.).
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
13 Hinweis: In der vorliegenden Untersuchung wird auf die aktuelle Gesetzgebung in der Türkei, insbesondere auf die aktuell geltende gesetzliche Förderung von Solaranlagen, Bezug genommen. Neuere türkische Gesetzgebungen oder Änderungen an den aktuellen Bedingungen für das Investieren in PV-Anlagen können bei den Berechnungen und der Ausarbeitung in der vorliegenden Untersuchung 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.
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 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) beschlossen und am 01.04.2000 in Kraft gesetzt. Dieses Gesetz für den Vorrang erneuerbarer 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 Novellierung vom 21.07.2004 wurden die Vergütungssätze neu festgelegt und einige Änderungen vorgenommen. Die Energieversorgungsunternehmen/Netzbetreiber müssen den jeweils gültigen Vergütungssatz vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme an jeweils für die Dauer von 20 Jahren zzgl. des Inbetriebnahmejahres bezahlen. Jedes Jahr sinkt die Einspeisevergütung der neu in Betrieb genommenen Anlagen um 5 %, bei Freilandanlagen um 6,5 %.
20 Vgl. Seltmann, 2005, S. 18 ff.
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.
25 Quelle: http://www.esk-ganderkesee.de/8.html (20.01.2013).
26 Vgl. Quaschning (2011), S. 36 ff.
27 Quelle: http://www.renewable-energy-concepts.com/german/sonnenenergie/sonnenkarten.html, (20.01.2013).
28 Vgl. Geitmann (2010), S. 75 ff.
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.
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).
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).
41 Vgl. Geitmann (2010), S. 79 f.
42 Vgl. Quaschning (2011), S. 167 ff.
43 Quelle: Kohlenbach (2012), S. 196 f.
44 Vgl. Hanus, Bo (2007), S. 12 ff.
45 Vgl. Konrad (2007), S.11.
46 Vgl. Stempel (2007), S. 58 ff.
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.
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.
53 Vgl. Seltmann (2005), S. 66 ff.
54 Quelle: Seltmann (2005), S. 66 ff.
55 Vgl. Transferstelle Bingen (o. V.) (2006), S. 174 f.
56 Quelle: http://www.trosifol.com/de/presse/presse/news-einzelansicht/, (20.03.2013).
57 Vgl. http://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/leistung, (20.03.2013).
58 Vgl. Geitmann (2010), S. 81 f.
59 Vgl. Rindelhardt (2001), S. 111 ff.
60 Quelle: http://www.solaranlagen-portal.de/solarenergie-komponenten/solarmodule.html (01.11.2012).
61 Vgl. Stempel (2007), S. 47 ff.
62 Quelle: http://www.solaranlagen-portal.de/solarenergie-komponenten/solarmodule.html (01.11.2012).
63 Vgl. Seltmann (2005), S. 78 ff.
64 Vgl. Quaschning (2011), S. 222 ff.
65 Quelle: http://www.solar-gmbh.de/de/fachhandel/grosshandel-von-wechselrichter-solarwechselrichter-bei-der-solar-gmbh.html, (14.02.2013).
66 Vgl. Geitmann (2010), S. 83 f.
67 Quelle: http://www.zimmerei-schnelle.de/ZimmereiSchnelle_Photovoltaik.htm, (01.02.2013).
68 Vgl. http://www.solaranlagen-portal.de/solarenergie-komponenten/solarzelle photovoltaik.html, (06.03.2013).
69 Vgl. Wagner (2007), S. 69 ff.
70 Vgl. http://www.photovoltaik.org/wissen/bypass-diode, (19.02.2013).
71 Quelle: http://www.solarserver.de/wissen/basiswissen/photovoltaik.html, (20.03.2103).
72 Quelle: www.afsolartechnik.de/ShellSP140.pdf; (13.03.2013).
73 Vgl. Seltmann (2005), S. 69 ff.
74 Vgl. http://www.sfv.de/tocopy/lokal/mails/wvf/wenn_es_.htm, (13.03.2013).
75 Vgl. http://www.photovoltaik.org/wissen/hinterlueftung, (13.03.2013).
76 Vgl. Konrad (2007), S. 17.
77 Vgl. Auswärtiges Amt (2013) http://www.auswaertiges-amt.de/DE/Aussenpolitik/Laender/Laenderinfos/01-Nodes_Uebersichtsseiten/Tuerkei_node.html, (16.03.2013).
78 Quelle: http://ddc.arte.tv/unsere-karten/die-tuerkei-rueckkehr-in-den-orient#, (16.03.13).
79 Vgl. Abdullah Emili et al. (2012), S. 145 ff.
80 Quelle: Eclareon GmbH (2012) Der türkische Photovoltaikmarkt Status & Perspektiven; Präsentation von Christian Grundner (Project Manager Market Intelligence), September 2012.
81 Vgl. http://www.invest.gov.tr/de-DE/turkey/factsandfigures/Pages/TRSnapshot.aspx, (01.04.2013).
82 Vgl. Dilekci (2010), S. 5 ff.
83 Wechselkurs vom 20.03.2013 .
84 Quelle: http://www.turkinfo.at/index.php?id=453 (13.03.2013).
85 Vgl. http://www.tuerkei-reisetipps.de/htm/wissenswertes-ueber-die-tuerkei.htm, (30.10.2012).
86 Quelle: http://de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/1422489, (13.03.2013).
87 Vgl. www.swiss-export.com; (23.03.2013).
88 Vgl. http://www.faktwert.de/artikel.html?tx_ttnews%5Btt_news%5D=1200 (20.03.2013).
89 Vgl. http://www.auswaertiges-amt.de/sid_23AF5E01C836DBDA28276EB564582A98/DE/Aussenpolitik/Laender/Laenderinfos/Tuerkei/Wirtschaft_node.html#doc336360bodyText1 ( 20.03.2013).
90 Quelle: GTAI Wirtschaftsdaten kompakt - Türkei; (Stand November 2012) (o. V.) online unter http://www.gtai.de/GTAI/Content/DE/Trade/Fachdaten/MKT/2008/07/mkt200807555573_159220.pdf (13.02.2013).
91 http://www.gtai.de/GTAI/Navigation/DE/Trade/maerkte,did=342088.html, (13.02.2013). Hinweis: Die Bonitätsstufe „BBB“ entspricht der Einstufung „Durchschnittlich gute Anlage. Bei Verschlechterung der Gesamtwirtschaft ist aber mit Problemen zu rechnen“.
92 Vgl. https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/tu.html, (23.03.2013).
93 Vgl. http://www.auswaertiges-amt.de/DE/Aussenpolitik/Laender/Laenderinfos/Tuerkei/Wirtschaft_node.html, (23.03.2013).
94 Vgl. http://www.invest.gov.tr/de-DE/turkey/factsandfigures/Pages/TRSnapshot.aspx, (23.03.2013).
95 http://www.auswaertiges-amt.de/sid_D34699011C9AEA8B3D72D7F6C82D4635/DE/Aussenpolitik/Laender/Laenderinfos/Tuerkei/Wirtschaft_node.html, (01.04.2013).
96 Eigene Darstellung in Anlehnung an https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/tu.html, (23.03.2013).
97 Vgl. Abdullah Emili et al. (2012), S. 145 ff.
98 Hinweis: Die Maastricht-Kriterien entscheiden darüber, welche Mitgliedstaaten an der dritten Stufe der Wirtschafts- und Währungsunion (und damit an der Euro-Einführung) teilnehmen dürfen.
99 Vgl. http://www.invest.gov.tr/de-DE/turkey/factsandfigures/Pages/Economy.aspx, (01.04.2013).
100 Vgl. http://www.dtr-ihk.de/landesinfo/wirtschaftsberichte/wirtschaftsbericht-tuerkei-2010/, (23.03.2013).
101 Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie und Deutsch-Türkische Industriehandelskammer (AHK) (2010) Fact Sheet, „Energieeffizienz in der Industrie“, S. 2 f. online unter www.efficiency-from-germany.info/EIE/Redaktion/PDF/factsheet-tuerkei-2010-HJ1,property=pdf,bereich=eie,sprache=de,rwb=true.pdf, (01.02.2013).
102 Vgl. http://www.photovoltaik.org/news/international/photovoltaik-der-tuerkei-grosses-potenzial-zur-12550, (11.03.2013).
103 Quelle: Eclareon GmbH, Informationspräsentation von Christian Grundner, „Der türkische Photovoltaikmarkt Status & Perspektiven“; (September 2012).
104 Quelle: http://de.statista.com/statistik/daten/studie/42208/umfrage/tuerkei---verbrauch-an-primaerenergie-in-millionen-tonnen-oelaequivalent/ (17.03.2013).
105 Quelle: http://de.statista.com/statistik/daten/studie/42436/umfrage/tuerkei---primaerenergieverbrauch-ausgewaehlter-brennstoffe-in-millionen-tonnen-oelaequivalent/, (17.03.2013).
106 Vgl. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung, „Analyse und Beurteilung der Türkei als Zielmarkt für den Export von Dienstleistungen durch deutsche Unternehmen im Bereich erneuerbarer Energien von Sascha Faradisch, (o. J.) S. 23 ff.
107 Vgl. GTAI: „Konventionelle Kraftwerke tragen Hauptlast in der Türkei“; Marcus Knupp (14.10.2011), http://www.gtai.de/GTAI/Navigation/DE/Trade/maerkte,did=76996.html, (16.03.13).
108 Vgl. GTAI: “Energiewirtschaft Türkei 2009“ (o. V.) 18.03.2010.
109 Vgl. Stiftung Wissenschaft und Politik, Studie von Heinz Kramer „Die Türkei als Energiedrehscheibe“-Wunschtraum und Wirklichkeit; im Kapitel „Die Rohstoffpotenziale“, April 2010; S. 9 f.
110 Vgl. GTAI: “Energiewirtschaft Türkei 2009“ (o. V.) 18.03.2010.
111 Vgl. http://www.exportinitiative.bmwi.de/EEE/Navigation/veranstaltungen,did=446060.html, (22.03.2013).
112 Vgl. http://www.photovoltaik.org/news/international/photovoltaik-der-tuerkei-grosses-potenzial-zur-12550, (23.03.2013).
- Citar trabajo
- Bachelor of Science Tolga Goeden (Autor), 2013, Photovoltaik-Anlagen in der Türkei, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/288182
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