Dachverpachtung
Viele Hauseigentümer haben ein Dach, das sich für die Installation einer Photovoltaikanlage eignet. Oft haben sie keine finanziellen Mittel oder keinen Mut für die Investition in eine Photovoltaikanlage. Hier gibt es die Möglichkeit, die Dachfläche an Solarinvestoren zu verpachten bzw. zu vermieten. Der Eigentümer hat Erträge durch die Pacht- bzw. Mietzahlung und je nach Pachtvertrag geht die Anlage nach dem Auslaufen des Vertrages in das Eigentum des Dacheigentümers über. Außerdem ist das Dach der Witterung weniger ausgesetzt.

Wenn sich der Hauseigentümer für eine Verpachtung bzw. Vermietung entscheidet, dann sollte er folgendes bedenken.

• Bei der langfristigen Dachverpachtung besteht oft eine Klausel, dass der Vertrag z. B. nach zwanzig Jahren um weitere Jahre verlängert werden kann.
• Für die Laufzeit der Dachverpachtung werden im Vertrag Umbaumaßnahmen, die das Dach betreffen (Dachfenster, Gauben) ausgeschlossen.
• Die steuerrechtliche Handhabung (Einkünfte aus Vermietung und Verpachtung) muss geklärt werden.
• Bei der Dachvermietung sichert sich der Eigentümer der PV-Anlage in der Regel durch die Eintragung einer Dienstbarkeit in das Grundbuch ab. Wenn eine Dienstbarkeit eingetragen ist, lässt sich aber das Haus schlechter verkaufen oder beleihen. Auch kann die finanzierende Bank des Hauses, ihr Einverständnis verweigern, wenn das Haus durch eine Hypothek belastet ist.

• jährlicher Pachtzahlung abhängig vom Ertrag an Solarstrom
• jährlicher Pachtzahlung abhängig von der installierten Leistung in Kilowatt Peak (kWp)
• jährliche Pauschalzahlung je nach Größe der Anlage und belegter Dachfläche (Einmalzahlung).

Dachfläche vermieten für Photovoltaikanlage
Dachfläche vermieten - InnPro
Dachverpachtung an Investoren - K&P Invest GmbH

Bauteile einer PV-Anlage
Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Solarmodulen, einer Gleichstrom-Hauptschaltung, einem Wechselrichter (Netzeinspeisegerät [NEG]) und Einspeisezähler. Der Stromerzeugungsprozess wird durch das Einfallen des Sonnenlichts in Gang gesetzt. Bei diesem Strom, der aus mehreren in Reihe geschalteteten Solarzellen kommt, handelt es sich um Gleichstrom, der in der Hauptschaltung zusammengefasst bzw. aufsummiert wird. Danach wird aus dem hochspannigen Gleichstrom in einem Wechselrichter gebrauchsfähiger Wechselstrom (230 V 50 Hz) hergestellt. Dieses Gerät regelt den Strom und die Spannung so, dass die PV-Anlage besonders leistungsfähig arbeitet. Der erzeugte bzw. in das öffentliche Stromnetz einspeiste Strom wird im Einspeisezähler angezeigt.

• Solarmodule / Solarzelle
• Solargenerator (Gleichstrom-Hauptschaltung)
• Wechselrichter
• Stromspeicher - Sonnenbatterie
• Einspeisezähler
• Bezugszähler
• Zweirichtungszähler
• Ertragszähler
• Nachführung - Solar Tracking System

Die Anzahl der Solarmodule wird durch den gewählte Typ und wieviel Leistung die Anlage haben soll. Die Größe der Fläche kann vorab nach einer Faustformel berechnet werden.  Dabei ergeben ca. 10 m² Fläche auf einem Schrägdach eine Leistung von 1 Kilowatt Peak (6 - 9 m² bei monokristallinen Modulen; 7 - 10 m² bei polykristallinen Modulen; 15 - 20 m² bei Dünnschichtmodulen). Je nach Region in Deutschland erzeugt 1 Kilowatt Peak (kWp)* Leistung zwischen 900 und 1.200 Kilowattstunden   (kWh) Strom.
Die Solarzellen bestehen immer aus mehreren Schichten. Neben der stromproduzierenden Schicht durch zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten müssen die Solarmodule stabil und korrosionsbeständig sein.
Die Halbleitermaterialien sind
- monokristallines Silizium
- polykristallines Silizium (Si)
- amorphes Silizium (a-Si)
- Kadmium-Tellurid (CdTe)
- Kupfer-Indium-(Gallium-)Diselenid (CIS/CIGS)
Am häufigsten wird Silizium eingesetzt. Die Silizium-Solarzellen bestehen aus (n- und p-dotiertem) Silizium und bei CdTe- oder CIS/CIGS-Solarzellen werden verschiedene Halbleiter in einer Zelle eingesetzt.

Die verschiedenen Schichten eines Photovoltaik-Solarmoduls

Aufbau Solarmodul
Quelle: RENEWABLE ENERGY CONCEPTS

Solarzelle
Die Solarzellen bestehen immer aus mehreren Schichten. Die stromproduzierenden Schichten haben zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten.
Die Halbleitermaterialien sind
- monokristallines Silizium
- polykristallines Silizium (Si)
- amorphes Silizium (a-Si)
- Kadmium-Tellurid (CdTe)
- Kupfer-Indium-(Gallium-)Diselenid (CIS/CIGS)
Am häufigsten wird Silizium eingesetzt. Die Silizium-Solarzellen bestehen aus (n- und p-dotiertem) Silizium und bei CdTe- oder CIS/CIGS-Solarzellen werden verschiedene Halbleiter in einer Zelle eingesetzt.

Es ist also egal, ob es eine Reihenschaltung oder Parallelschaltung ist, beide Schaltmöglichkeiten führen bei gleichartigen Solarzellen zu der gleichen elektrischen Leistung. Bei der Herstellung von Solarmodulen ist es üblich zwischen 36 und 144 Solarzellen in Reihe zu schalten, um die Gesamtspannung des Solarmoduls zu erhöhen. Ein solches Solarmodul erzeugt eine Gesamtspannung von 20 bis 80 V. Die Leistung eines solchen Solarmoduls beträgt zwischen 100 W und 300 W.

Verschiedene Solarzellenarten - Achmed A. W. Khammas
Solarzellen Aufbau und Herstellung - Michael Römer technische- und Sachillustration
Photovoltaik - Indach-Montage - ub.de Fachwissen GmbH

• Monokristalline Zellen
• Polykristalline Zellen
• Dünnschichtzellen

Monokristalline Zelle
Monokristalline Solarzellen werden aus geschmolzenem Silicium hergestellt. Das geschmolzene Silicium wird gereinigt und zu einem Stab gezogen, der ein einheitliches Kristallgitter (Einkristall, Monokristall) bildet. Diese Ingots werden anschließend in nur wenige Mikrometer dicke Scheiben (Wafer) gesägt und mit Bor dotiert. Danach wird die Waferoberfläche durch eine chemische Behandlung gereinigt und die andere Hälfte der Wafer mit Phosphor dotiert.

Polykristalline Zelle
Polykristalline Solarzellen bestehen aus gereinigtem mit Bor dotierten Silizium, das mit einer Induktionsheizung geschmolzen und weiterverarbeitet wird. Hierbei unterscheidet man zwischen dem Blockguss-Verfahren und Bridgeman-Verfahren.

Dünnschichtzelle
Dünnschichtmodule bestehen aus einem Trägermaterial (z. B. Metall, Glas flexible Werkstoffe [Kunststoff]), das mit einem photoaktiven Halbleiterwerkstoff (amorphes Silizium, Cadmiumtellurid, CdTe, Galliumarsenid, GaAs, Kupfer-Indium-Selenid, CuInSe₂) beschichtet (bedampft) wird.

Solargenerator
Ein Solargenerator (Gleichstrom-Hauptschaltung) bei Photovoltaikanlagen besteht aus vielen Solarmodulen, die im Verbund parallel oder in Reihe miteinander verschaltet sind. Der Solargenerator ist mit dem Netzeinspeisegerät im Keller verbunden. Der sogenannte Strang eines Solargenerators wird aus einem Verbund von reihengeschalteten Solarmodulen gebildet. Die Summe der Spannung von Einzelmodulen ergibt die Gesamtspannung, die Gesamtstromstärke eines Moduls ist von dem Modul abhängig, welches die geringste Strommenge erzeugt. Die Stromstärken bei den Solarmodulen sollten identisch sein. Bei der Parallelschaltung von mehreren Modulsträngen ergibt sich die Gesamtstromstärke eines Solargenerators aus der Summe der ursprünglichen Stromstärken eines jeden Stranges.
Solarmodule bestehend aus 36 Solarzellen (Betriebsspannung: ca. 15 V - 20 V, Leistung: 50 Watt Peak [Wp] bis 225 Watt Peak [Wp]), die zu einem Solargenerator zusammengefasst werden, ist die Regel.
Werden höhere Ströme benötigt oder um auch (teil)verschattete Bereiche zu nutzen, aber ihren Einfluss auf die Gesamtanlage zu minimieren, werden Solarmodule als eigenständiger parallel geschalteter Modulstrang (String) mit einem eigenen Wechselrichter ausgeführt.
Wichtig ist, dass nur Solarzellen gleicher Technologie, des gleichen Herstellers und des gleichen Typs parallel geschaltet werden, da z. B. die Verdrahtung unterschiedlich ist.

Die Leistungsstärke des Wechselrichter (Inverter) hängt von der Anzahl der Photovoltaikmodule und der Leistung der Photovoltaikanlage ab. Bei einer optimalen Auslastung des Wechselrichters reduziert sich der Kostenanteil vom Wechselrichter an den Kosten für Photovoltaik.
Je nach Leistungsbereich stehen Modulwechselrichter (Micro-Inverter), Strangwechselrichter (String Inverter) und Zentralwechselrichter zur Verfügung.
Die Wechselrichter sollten nach der IEC 77 genormt sein und einen Spannungsrückgangsschutz haben, um zu verhindern, dass die Photovoltaikanlage ausfällt.
Positioniert man den Wechselrichter möglichst nah an den Photovoltaik-Modulen vermindert man Leistungsverluste durch lange Kabelstrecken. In den meisten Fällen wird der Inverter an einer Kellerwand installiert; bei einer Photovoltaikanlage auf einem Flachdach wird dieser manchmal sogar auf dem Boden aufgestellt. In jedem Fall sollte der Wechselrichter leicht erreichbar sein und nicht in einem Wohnraum montiert werden, da der Inverter beim Betrieb relativ laut sein kann.
Ein kühler und trockener Standort mit guter Lüftung und wenig Staub schützt den Wechselrichter vor Leistungsabfall und sichert den effizienten Betrieb der Photovoltaikanlage.

MPPT-Funktion
Die MPPT-Funktion (Maximum Power Point Tracking > Maximal-Leistungspunkt-Suche) eines Reglers ermöglicht einen maximalen Ertrag einer Photovoltaikanlage.
Das System wird für alle Systeme eingesetzt, deren Leistungs-Ausgang nicht konstant bleibt. Ein MPPT-System funktioniert folgendermaßen:
1. Speichern der aktuellen Leistung.
2. Ändern der Steuergröße.
3. Einen Moment warten.
4. Vergleich der aktuellen Leistung mit der vorhergehenden Leistung. Wenn sie größer ist, Speicherung der Leistung.
5. Korrektur oder Änderung der Steuergröße.
6. Wiederholung von Punkt 3 an.
Das MPPT-Verfahren erlaubt Energie zu sparen und Zeit zu gewinnen. Energie zu sparen, weil die Verluste verringert werden. Und Zeit, weil die Aufladung schneller abläuft. Quelle: Diplomarbeit 2010 - Lucien Roten - Stromversorgung für einen drathlosen Sensor
Der Maximal-Leistungspunkt (Maximum Power Point) ändert sich somit ständig, da er von der Sonneneinstrahlung (und Beschattung), der Temperatur und den Moduleigenschaften abhängig ist. Ein MPP-Tracker im Wechselrichter sorgt ständig dafür, dass die Leistung der zu Strings zusammengefassten Module, immer optimal auf den jeweiligen Strahlungs- und Temperaturzustand abgestimmt ist. Es gibt auch Wechselrichter für Photovoltaikanlagen, die teilweise verschattet sind, bei denen die MPP-Tracker auf Verschattungssituationen hin optimiert sind.

Funktion der MPP Regelung eines Photovoltaikwechselrichters - Matthias Diehl

Zunehmend werden Stromspeicher in eine Photovoltaikanlage integriert. Dadurch kann der erzeugten Solarstrom in größeren Mengen selbst verbraucht werden. Die eingesetzte  Speichertechnologie kann durch die Materialien Blei oder Lithium erfolgen. Die Stromspeicher laden grundsätzlich nur Gleichstrom und kann zwischen den Modulen und Wechselrichter im Gleichstromkreis angeschlossen werden. Bei einer Nachrüstung wird der Speicher auch hinter dem Wechselrichter im Wechselstromkreis eingesetzt. Dann hat der Speicher einen eigenen Batteriewechselrichter, der den Strom zum Laden noch einmal umwandelt.

Wenn die Energiewende gelingen soll, dann werden kostengünstige, leistungsfähige Stromspeicher benötigt, die den aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenen Strom dezentral speichern können und bei Bedarf wieder abgeben. Eine Möglichkeit, neben den zentralen Speichern (z. B. Pumpspeicherwerk), sind neuentwickelte Sonnenbatterien (Akkus). Mit diesen können der selbst erzeugte Strom aus Photovoltaik- oder Kleinwindkraftanlagen, BHKW's, Mini-Wasserkraft- oder Biogasanlagen gespeichert werden.

Mini-PV-Anlagen werden auch "Stecker-Solar-Gerät", "Balkon-Solarmodul" "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlage oder "Guerilla-PV-Anlage" genannt. Sie speisen den Strom direkt ins Stromnetz des Hauses bzw. der Wohnung ein, wo er dann von den angeschlossenen und eingeschalteten Elektrogeräten verbraucht wird. Wichtig ist, dass der vorhandene Stromzähler (Bezugszähler) nicht rückwärts laufen darf, falls der Eigenverbrauch zu gering ist.
Obwohl die Hersteller damit werben, dass jeder seinen eigenen Strom erzeugen kann, warnt der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) vor den Risiken. Hier hat aber das europäische Parlament unlängst den "Entschließungsantrag zur Strom- und Wärmeerzeugung in kleinem und kleinstem Maßstab" herausgegeben, der sich mit der dezentralen Energiewende beschäftigt. Dieses Dokument umfasst, neben den Mini-Heizkraftwerken, auch Kleinstanlagen im Bereich der Photovoltaik. Die EU fördert dadurch das Potential der Kleinstanlagen und hat somit ihr Potential erkannt.

Funktionsweise:
Die Miniaturanlage ist mit Solarzellen ausgestattet, die Licht in Gleichstrom verwandeln können.
Es handelt sich um die gleichen Zellen, die auch in großen Anlagen zum Einsatz kommen. Diese werden bei den Kleinanlagen ebenfalls miteinander verbunden, um eine möglichst große Menge an Energie zu erzeugen.
Es handelt sich an dieser Stelle jedoch noch um Gleichstrom.
Der mitgelieferte Wechselrichter, welcher sich ebenfalls nur in der Größe von den gewöhnlichen PV-Anlagen unterscheidet, wandelt diese Energie in Wechselstrom um.
Dabei wird die Frequenz, Spannung und Phase an die Netzspannung angepasst.
Über eine gewöhnliche Kabelsteckverbindung wird der Strom in die Steckdose und somit ins Hausnetz eingespeist.
Die Energie wird praktisch umgehend verbraucht. Komponenten, wie eine Kühltruhe oder der Kühlschrank, die ununterbrochen in Betrieb sind und Strom verbrauchen, können praktisch damit betrieben werden.
Wird nun mehr Strom erzeugt, als verbraucht wird, so können Anlagen mit einem mitgelieferten Akku die Energie speichern und beispielsweise in der Nacht oder an dunklen Tagen abgeben. Es wird daher kein erzeugter Strom verschwendet.
Die grundsätzliche Idee hinter der Technik bestand lediglich darin, die großen PV-Anlagen für den Hausgebrauch nutzbar zu machen. Daher wurden Module und Wechselrichter einfach verkleinert. Sobald die Sonne scheint, fließt nun auch der Strom. Insbesondere Unterhaltungselektronik im Stand-by Modus und die angesprochenen Dauerrenner (Kühlschrank, Gefriertruhe, PC, Router, Heizung, Telefon etc.) werden in ihrem Stromverbrauch entlastet.
Der Anschluss erfolgt über die herkömmliche Schutzkontakt-Steckdose (Schuko-Steckdose). Sollte der Wechselrichter nicht mit einem 230-Volt-Netz verbunden sein, so sollte er sich automatisch abschalten. Durch die eingespeiste Energie läuft der Zähler nicht rückwärts. Die meisten haben sogar einen Rücklaufschutz. Dafür laufen die Zähler, durch den geringeren Verbrauch aus dem staatlichen Netz, langsamer! Quelle: Web Marketing Weimar Andreas Lange

In diesem Zusammenhang sollte man auch einmal die rechtliche Lage betrachten.
Die rechtlichen Bedenken zum Einbau eine Mini-PV-Anlage haben sich inzwischen erledigt. Aber es gibt zu diesem Thema immer noch die unterschiedlichsten Aussagen, die von den ca. 700 Netzbetreibern in Deutschland getätigt werden. Viele Betreiber sprechen in diesem Fall von einem kostenlosen Zähleraustausch. Dieses Argument ist verständlich, denn der Stromzähler darf in keinem Fall rückwärts laufen. Da die ständig laufenden Elektrogeräte den erzeugten Strom sofort verbrauchen, ist das eine vorgesehene Maßnahme, um eine Einspeisung in das öffentliche Netz zu verhindern.
Im Februar 2017 trat die DIN VDE 0100-551 "Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Andere Betriebsmittel – Abschnitt 551: Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen" in Kraft. Dort sind die Anforderungen für die Einrichtung von Kleinstanlagen zur Stromerzeugung geregelt. Daraus ergibt sich, dass Solarmodule (Komplettpakete) für die Steckdose legal sind. Dies gilt Natürlich müssen sich die Hersteller und die Betreiber an die gesetzlichen Vorgaben halten. Beim Netzbetreiber muss die Anlage angemeldet werden.
Nach der DIN VDE V 0100-551-1 - 2018-05 "Errichten von Niederspannungsanlagen" können die Netzbetreiber durch das unkomplizierte Verfahren zur Anmeldung einer Mini-PV-Anlage Anmeldeformulare entwerfen.
Um die Rechtssicherheit zu festigen, wird an zwei weiteren Normen gearbeiet. Hier handelt es sich um die DIN VDE V 0628-1 - 2018-02 "Energiesteckvorrichtungen" und eine Produktnorm, die die Anforderungen der Plug & Play Systeme regelt. Mit der Fertigstellung wohl nicht vor 2019 zu rechnen sein.
Verbraucher können Steckdosen-Solargeräte zur privaten Stromerzeugung bis zu einer Gesamtleistung von 600 Watt jetzt selbst beim Netzbetreiber anmelden, statt wie bisher über einen Elektroinstallateur. Rechtssicher möglich macht dies eine Neuregelung der Norm VDE-AR-N 4105, die am 27. April 2019 in Kraft tritt. Verabschiedet wurde sie in einem Normierungsverfahren vom Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), das in Deutschland die Regeln für den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen erarbeitet.
Stichpunkte
• Stromzähler muss Rücklaufsperre haben
• Netzbetreiber müssen Anmeldung durch Laien akzeptieren
• In Deutschland sind rund 40.000 Balkonmodule im Einsatz
Wenn der Netzbetreiber sich querstellt, dann sollten die DIN-Vorschriften angesprochen werden und Kontakt mit dem VDE (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.) oder der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie aufgenommen werden.

PV-Balkonmodule bis 600 Wp Leistung können jetzt direkt beim Netzbetreiber gemeldet werden

Quelle: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
Fragen und Antworten zu steckbaren Solar-Geräten - Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
DGS veröffentlicht FAQs zu Stecker-Solar-Geräten - pv magazine group GmbH & Co. KG

Solarstrom direkt nutzen für Jedermann - Bosswerk GmbH & Co. KG
Solaranlagen für die Steckdose - Web Marketing Weimar / Andreas Lange
"Stecker-Solar": Solarstrom vom Balkon direkt in die Steckdose - Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen e.V.
BMWi zu "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlagen

Der  Begriff "Grid" (Netz) gibt an, ob eine Photovoltaik-Anlage den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einspeist (On-Grid-System) oder nur für den Eigenverbrauch genutzt (Off-Grid-System) wird.

Eine Photovoltaikanlage, die Strom in ein öffentliches Stromnetz eingespeist, wird als On-Grid-System bezeichnet. Nebem einem Solargenerator (zusammengeschaltete Module) ist ein Wechselrichter notwendig, weil in öffentlichen Stromnetzen Wechselstrom vorhanden ist.
Es gibt On-Grid Systeme, die einen Verbraucher parallel zum öffentlichen Netz zu versorgen. Die dezentrale Solarenergie in der Nähe des Verbrauchers produziert, wodurch große Transportverluste ausgeschlossen werden können.
Andere On-Grid-Systeme versorgen den Verbraucher alternativ zum öffentlichen Netz. Der Verbraucher ist auch an das öffentliche Netz angeschlossen, produziert aber den Solarstrom dezentral (verbrauchsnah). Die Stromüberschüsse werden vorrangig in einem Energiespeicher gespeichert. Dadurch wird eine höhere Versorgungssicherheit bei schwächeren Versorgungsnetzen erreicht (Backup-System).

Mini-Grid-System / Off-Grid-System Quelle: SOLARA GmbH ,

Das Off-Grid-System wird für die Solare Inselstromversorgung eingesetzt. Diese PV-Anlagen sind nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen und funktioniert nur mit Energiespeicher. Sie werden hauptsachlich in Ferienhäusern oder Bergühütten eingesetzt, die wegen der großen Entfernung nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen sind. Da die Stromverbraucher in unmittelbarer Nähe der Stromerzeugung in der Regel nur eine niedrige elektrische Spannung von 12 oder 24 V Gleichstrom erfordern, reichen meist kleinere Module, in denen weniger Solarzellen in Reihe geschaltet werden, für die Versorgung aus. Solar für Inselanlagen, Off-Grid-Systeme, Stand-alone-Systeme - SOLARA GmbH

Off-Grid-Systeme werden auch in Mini-PV-Anlagen (Balkon, Hauswand, Booten, Wohnmobilen) genutzt. Ein Wechselrichter, wie er für den Netzanschluss von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen notwendig ist, ist nur dann erforderlich, wenn die Stromverbraucher auf Wechselstrom ausgelegt sind. Bei Bedarf können sie über einen Sinus-Wechselrichter auch Verbraucher mit 230 V Wechselstrom versorgen.

Die Vorteile des Off-Grid-Systeme
• Entlegene Gebäude und Geräte können mit Energie zur Beleuchtung, zur Messung und zur Kommunikation, aber auch zum Kochen, zur Heizung oder Kühlung versorgt werden.
• Es muss kein Netz vorhanden sein bzw. keine Leitung verlegt werden.
• Es bestehen keine Zuleitungen, die anfällig wären für Schäden aufgrund von Wartungsarmut, Sabotage oder Energiediebstahl.
• Off-Grid-Systeme sind aufgrund ihrer Kompaktheit mehr oder minder rasch auf- und abbaubar; sie erhöhen die Mobilität von Versorgungseinheiten.

Planung & Design für kleine und mittlere PV-Anlagen

Elektronischer Haushaltszähler eHZ- k - Gehäuse-, Anzeige- und Bedienelemente
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

Einspeisezähler

Photovoltaik-Technologie
Eine Photovoltaikanlagebesteht aus vielen miteinander verkoppelten Solarzellen. Über Halbleiterschichten wird in den Solarzellen Sonnenlicht in elektrischen Strom umgewandelt. Eine Neuheit ist die CPV-Technologie (Concentrated Photovoltaics).

Ein Bürgersolarpark (Photovoltaik-Freiflächenanlagen) fördert die Akzeptanz für Photovoltaikanlagen. Warum muss man auf jedes Haus eine eigene Anlage packen? Sinnvoller ist es, in einer Gemeinde bzw. Stadt eine große Solaranlage zu bauen. Hier kann sich jeder Bürger beteiligen, vor allen Dingen dann, wenn er kein geeignetes Dach zur Verfügung hat oder sich das Dach nicht verschandeln oder den Anblick den Nachbarn die spiegelnden Flächen nicht zumuten will. Die Nachteile einer PV-Anlage bezüglich des Brandschutzes (Blitzschutzanlage) oder bei einem Feuer (Brandlöschung) sind zunehmend in der Diskussion.
Für Wind- und Solarparks sollen die Betreibergesellschaften künftig nach dem Gewerbesteuergesetz § 29 mindestens 90 %, statt bislang 70 % der Gewerbesteuer an die Standortkommunen zahlen. Dadurch wird u. a. eine bessere Akzeptanz der Anlagen vor Ort erhofft.

Energiegenossenschaft / Klimaschutzgenossenschaft
Das Ziel einer Energiegenossenschaft ist, dass Bürgerinnen und Bürger dezentral in erneuerbare Energien (z. B. Windkraftanlagen, Photovoltaik-Freilandflächen, Biogasanlagen, Blockheizkraftwerke, Wasserkraftwerke) investieren. So sollen Arbeitsplätze in der Region gehalten bzw. geschaffen werden und die Erträge und Gewerbesteuern der Kommune zugutekommen. Außerdem hat sich bestätigt, dass eine bessere Akzeptanz der Anlagen vor Ort gegeben ist.
Die Gründungsvoraussetzungen gleichen den der Eingetragenen Genossenschaft (eG)

In Energiegenossenschaften kommen unternehmerisches Engagement und Maßnahmen zum Umwelt- und Klimaschutz zusammen. Die lokale Verankerung und das ehrenamtliche Engagements der aktiven Mitglieder sind das Kennzeichen und der Vorteil der Energiegenossenschaften und wenn sie weitere klimaschutzrelevante Geschäftsfelder erschließen und ihre Mitglieder sowie die Öffentlichkeit für konkrete Klimaschutzmaßnahmen* gewinnen, dann kann man diese auch als Klimaschutzgenossenschaft bezeichnen.
* Um bis 2050 die festgelegten deutschen Klimaziele zu erreichen, müsen die Treibhausgasemissionen um 80 bis 95 % gegenüber 1990 verringert werden. Dazu sind grundlegende Umstellungen in allen Lebens- und Wirtschaftsbereichen vorzunehmen. Dies muss nicht unbedingt zu starken Einschränkungen führen.
Notwendige Veränderungen in folgenden Lebens- und Wirtschaftsbereichen:

• Wohnen (Wärmedämmung, Passivhausstandard, weniger und effizientere Haushaltsgeräte, energiesparende Beleuchtung)
• Heizen, Kühlen, Lüften (Wärmepumpen, BHKW, Brennstoffzellen, Wasserstoffnutzung, synthetisches Methan und Erdgas, Kontrollierte Wohnungslüftung)
• Landwirtschaft (Senkung der Stickstoffüberschüsse, Minderung der Ammoniakemissionen, Verminderung der Lachgasemissionen, Wiedervernässung von Mooren, Anhebung des Humusgehalts, Senkung der Tierzahlen [Methan-Emissionen senken])
• Ernährung (weniger Fleischkonsum, sorgsamerer Umgang mit Lebensmitteln)
• Mobilität (Fahrräder, E-Bikes, E-Lastenfahrräder, E-Autos, Bus, Bahn, CarSharing, kürzere Wegstrecken)
• Energieversorgung (Solarthermie [Photovoltaikanlage, Solarthermie, solare Fernwärme, Sonnenwärmekraftwerk, Aufwindkraftwerk], Windenergie [Windkraftanlage, Flugwindkraftwerk], Bioenergie (Biomasse, biogener Brennstoff und Biokraftstoff], Geothermie [Erdwärme, Tiefenwärme])

Geschäftsbereiche der Energiegenossenschaften

• Energieerzeugung
• Vertrieb alternativer Energie (Strom, Wärme, Gas)
• Übernahme und Betreiben von Versorgungsnetzen
• Dienstleistungen für einen effizienteren Umgang mit Energie und Klimaschutz (Beratung, Energiespar-Contracting)

Vorteile einer Energiegenossenschaft

• Die Genossenschaft ist den Mitgliedern verpflichtet und dient nicht vordergründig finanziellen Interessen
• Wirtschaftliche Beteiligung der Mitglieder (Mitglied ist Träger und Nutzer der Leistungen)
• Kein Mindestkapital zur Gründung erforderlich
• Flexible und schnelle Entscheidungsfindungen
• Insolvenzsichere Gesellschaftsform – überörtliche Prüfung durch Genossenschaftsverband
• Demokratische Rechtsform – jedes Mitglied hat eine Stimme
• Nicht aufkaufbar – keine "feindliche Übernahme" möglich, wie es bei Kapitalgesellschaften möglich ist
• Ein- und Austritt durch eine einfache Willenserklärung – es ist kein Notar und kein Gericht nötig – so entstehen keine Kosten!

Nachteile sind die hohe Abhängigkeit von der Lichtbündelung, dass eine direkte Sonneneinstrahlung erforderlich macht, mit diffusem Streulicht bei bewölktem Himmel arbeitet die konzentrierte Photovoltaik sehr schlecht. Hier schneiden die Hochleistungsmodule schlechter ab als herkömmliche Solarzellen. Außerdem müssen CPV-Module permanent und exakt der Sonne nachgeführt werden.
Durch die starke Aufheizung der Module ist diese Technologie für kleine Photovoltaikanlagen auf dem Dach ist diese Technologie zur Zeit nicht geeignet, da ein ständiges Abführen der Wärme, oft mit einer aktive Kühlung, notwendig ist. Deswegen ist die konzentrierte Photovoltaik nur für großflächige Freilandanlagen in Regionen ("Sonnengürtel" der Erde; z. B. Südspanien, Südfrankreich, Griechenland, Süditalien, MENA-Region [Middle East & North Africa]) mit vielen Sonnenstunden umzusetzen.

Die Turbozelle - Heise Medien

Solarthermische Kraftwerke - Thermische Solarkraftwerke
Alle Kraftwerkstypen werden auf Freiflächen installiert und benötigen einen sehr großen Platzbedarf (Ausnahme; Parabolspiegel-Kraftwerke). Ein solarthermisches Kraftwerk (thermisches Solarkraftwerk) erzeugt mit Sonnenenergie zunächst Wärme, dann mit einer Dampfturbinenanlage mechanische Energie und schließlich in einem Generator elektrische Energie.
Daneben gibt es eine Krafwerksart (Aufwindkraftwerk), das mit Hilfe eines Luftstroms eine Turbine mit Generator antreibt.
Viele Organisationen bzw. Institute (FVEE - ForschungsVerbund Erneuerbare Energien) befassen sich mit der Förderung und Erstellung von solarthermischen Kraftwerken. So hat sich z. B. die Initiative Desertec bislang auf Europa und der MENA-Region (Middle East & North Africa) konzentriert und plant eine globale Kampagne zum Bau von solarthermischen Anlagen. Aufgrund der politisch unsicheren Situation in der MENA-Region bestehen hier nur Planungen und die Ausführungen sind auch Eis gelegt. Ein Fünftel des weltweit benötigten Stroms könnte bis 2050 aus großen Sonnenkraftwerken stammen.

Die solarthermischen Kraftwerke werden in 2 Gruppen untergliedert.
• CSP-Technologie (Concentrated Solar Power)
- Parabolrinnen-Kraftwerk
- Parabolspiegel-Kraftwerk (Dish-Stirling-Kraftwerk)
- Solarturm-Kraftwerk
- Sonnenöfen
• Aufwindkraftwerk

In der CSP-Technologie (Concentrated Solar Power) wird über Parabolrinnen, Parabolspiegel oder Heliostate die Lichteinstrahlung auf einen Absorber gebündelt, in dem extrem hohe Temperaturen entstehen. Die Wärme wird in einem nachgeschalteten Wärmekraftwerk in elektrischen Strom umgewandelt. Hier ist die Stromerzeugung von der Intensität des eingestrahlten Sonnenlichts bzw. der direkten Sonnenstrahlung abhängig. Im Gegensatz zur "normalen" Photovoltaik, die auch an Wolken gestreute Sonnenlicht direkt in Strom umgewandeln kann, benötigt die CSP-Technologie einen Himmel, der die meiste Zeit wolkenlos ist. Deswegen sollte der Standort eine hohe direkte Sonneneinstrahlung von über 2.000 kWh/m²a anbieten, was durch eine äquatornahe Lage und einen ständig geringen Bewölkungsgrad erreicht wird. Dies ist in Europa nur in Südspanien, Süditalien und Griechenland ökonomisch möglich.
Ideale Standorte wären die Wüstenregionen z. B. in der MENA-Region (Middle East & North Africa). Der erzeugte Strom müsste über mehrere tausende Kilometer mit Hochspannungs-Gleichstromleitungen (HVDC) transportiert werden, was technisch möglich wäre, aber aufgrund der politisch unsicheren Situation bestehen hier nur Planungen und die Ausführungen sind auch Eis gelegt.

Aufwindkraftwerk

Die Luft unter einem großen transluzenten Kollektordach durch die Sonne erwärmt. Durch den Dichteunterschied zwischen der warmen Luft im Kollektor und der kälteren Luft im Außenbereich strömt die Luft radial einer in der Mitte des Kollektors angeordneten, vertikalen, unten offenen Röhre zu und steigt in dieser auf. Eine am Fuß der Röhre eingebaute Turbine mit Generator wird durch die Luftströmung angetrieben und dadurch Strom erzeugt.
Ein kontinuierlicher 24-Stunden-Betrieb wird durch im Kollektor ausgelegte geschlossene Wasserschläuche garantiert. Sie geben ihre tagsüber gespeicherte Wärme in der Nacht wieder ab. Hier gibt es außer der einmaligen Befüllung der Schläuche keinen Wasserbedarf.