Diplomarbeit, 2006
86 Seiten, Note: 1,3
1. Einleitung
2. Stand der Kenntnisse
2.1 Photovoltaik
2.2 Funktionen von Fassaden
2.3 Gebäudeintegrierte Photovoltaik
2.4 Planungs- und Entwurfsaspekte der PV-Gebäudeintegration
2.5 Internationale Kooperationen und Forschungen
2.6 Die Wirtschaftlichkeit einer Fassade
2.7 Förderung
2.8 Potenzialstudien
3. Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsberechnung
3.1 Definition Wirtschaftlichkeit
3.2 Investitionsrechnungsmethoden
3.3 Kapitalwertmethode
3.4 Annuitätenmethode
3.5 Dynamische Amortisationsrechnung
4. Wirtschaftlichkeitsanalyse von Photovoltaikfassaden
5. Bewertung der Wirtschaftlichkeitsanalyse
6. Fazit
Die Diplomarbeit untersucht die wirtschaftlichen Aspekte fassadenintegrierter Photovoltaikanlagen, um zu analysieren, unter welchen Bedingungen ihre Implementierung sinnvoll ist und welche Faktoren bei einer Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigt werden müssen.
2.1 Photovoltaik
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Licht in einer Solarzelle in elektrische Energie. Der physikalische Effekt, der der Photovoltaik zugrunde liegt, wurde bereits 1839 vom Physiker Becquerel entdeckt, doch erst im Zeitalter der Halbleitertechnik wurde die erste Solarzelle im Jahre 1954 in den USA entwickelt.
Zunächst waren das Mono- und polykristallinen Solarzellen, welche üblicherweise aus Siliziumdioxid SiO2, auch Quarzsand genannt, hergestellt werden. Dieser Rohstoff steht praktisch in unbegrenzter Menge zur Verfügung. Diesem Siliziumdioxid muss zunächst der Sauerstoff entzogen werden, um ein Rohsilizium zu erhalten, welches gemäß BOHNE 2004 für die Verwendung in der Halbleitertechnik geeignet ist. Um einen hohen Reinigungsgrad zu erreichen, wird das Silizium danach aufwendig gereinigt und dann geschmolzen.
Wie man in Abbildung 2-1 erkennen kann, wird das Silizium in unterschiedlichen Produktionsverfahren zu runden, zylinderförmigen Einkristallen oder polykristallinen Blöcken weiterverarbeitet. Nun kann das Material in sehr dünne Scheiben gesägt bzw. geschnitten werden, den so genannten Wafern. Die Diffusion aus Abbildung 2-2 wird später im Text durch den photovoltaischen Effekt genauer erklärt.
1. Einleitung: Motivation und Zielsetzung der Arbeit zur Analyse der Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikfassaden im Kontext erneuerbarer Energien.
2. Stand der Kenntnisse: Umfassende Darstellung der physikalischen Grundlagen, Fassadentechnologien, Integrationsmöglichkeiten sowie internationaler Forschung und Förderstrategien.
3. Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsberechnung: Definition der Wirtschaftlichkeit sowie theoretische Einführung in statische und dynamische Investitionsrechnungsverfahren.
4. Wirtschaftlichkeitsanalyse von Photovoltaikfassaden: Anwendung der zuvor erläuterten Methoden anhand konkreter, fassadenintegrierter PV-Anlagen-Beispiele.
5. Bewertung der Wirtschaftlichkeitsanalyse: Kritische Reflexion der Ergebnisse und Diskussion der Faktoren, die neben reinen Investitionskosten eine Rolle spielen.
6. Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Potenziale und Hindernisse für den Einsatz von Photovoltaikfassaden sowie ein Ausblick auf die zukünftige Entwicklung.
Photovoltaik, Fassadenintegration, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Investitionsrechnung, Kapitalwertmethode, Annuitätenmethode, Solarenergie, Gebäudehülle, Erneuerbare Energien, Amortisation, Wirkungsgrad, Stromgestehungskosten, Förderprogramme, Gebäudeintegration, Nachhaltigkeit.
Die Arbeit analysiert die Wirtschaftlichkeit der Integration von Photovoltaik-Anlagen in Gebäudefassaden unter Berücksichtigung technischer und finanzieller Faktoren.
Neben der technischen Funktionsweise von PV-Modulen und Fassadensystemen liegen die Schwerpunkte auf Investitionsrechnungsverfahren, dem Einfluss staatlicher Förderung und der Einordnung in Gesamtenergiekonzepte.
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikfassaden beschrieben und errechnet werden kann und unter welchen Voraussetzungen deren Einsatz sinnvoll ist.
Der Autor führt eine Literaturstudie durch und wendet spezifische finanzmathematische Verfahren an, darunter die Kapitalwertmethode, die Annuitätenmethode und die dynamische Amortisationsrechnung.
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte technische Bestandsaufnahme, die Vorstellung theoretischer Berechnungsgrundlagen und deren praktische Anwendung an Beispielanlagen.
Kernbegriffe sind Photovoltaik, Fassadenintegration, Investitionsrechnung, Wirtschaftlichkeit, Amortisation und Erneuerbare Energien.
Fassaden weisen im Gegensatz zu Dächern oft eine höhere Individualität auf, was zu höheren Planungskosten führt und eine isolierte wirtschaftliche Betrachtung erschwert, da sie multifunktionale Aufgaben (Schutz, Dämmung, Ästhetik) übernehmen.
Aufgrund der aktuell hohen Investitionskosten für fassadenintegrierte Anlagen ist die Einspeisevergütung gemäß EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) ein entscheidender Faktor, um die Amortisation innerhalb der Lebensdauer der Anlage zu ermöglichen.
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