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Investitionsentscheidung: Photovoltaik-Anlage kontra langfristige Geldanlage

Projektarbeit 2011 37 Seiten

BWL - Investition und Finanzierung

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Verzeichnis der Abbildungen

Verzeichnis der Tabellen

Verzeichnis der Formeln

Verzeichnis der Abkürzungen

1. Einleitung
1.1 Kurze Unternehmensvorstellung
1.2 Erörterung der Unternehmensziele

2. Projektierung der Photovoltaikanlage
2.1 Das Strahlungsangebot als Einflussgröße der Energiegewinnung
2.2 Neigung und Ausrichtung der Anlage
2.3 Prognose der Jahres-Strahlungsenergie für den Anlagenstandort
2.4 Auswahlkriterien der PV-Komponenten

3. Einnahmen und Ausgaben für die Photovoltaikanlage
3.1 Einholen einschlägiger Angebote
3.2 Ausgaben für den laufenden Betrieb
3.3 Förderung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz
3.4 Einnahmen durch die Energieerzeugung

4. Analyse der langfristigen Kapitalanlage
4.1 Entscheidung in Hinblick auf die Anlagenart
4.2 Erläuterungen zur Anlagenart
4.3 Auswahl eines Bundeswertpapieres
4.4 Auslagen und Gebühren für den Ankauf
4.5 Kapitalertrag zum Kupontermin
4.6 Vorzeitige Auszahlung des Nennwertes

5. Wirtschaftlicher Vergleich beider Anlageformen
5.1 Besteuerung der Erträge
5.2 Die Regula-Falsi-Methode
5.3 Wirtschaftlichkeitsberechnung der Photovoltaikanlage
5.4 Wirtschaftlichkeitsberechnung der Bundesanleihe

6. Empfehlung

7. Literaturverzeichnis

8. Anhang

Eidesstattliche Erklärung

Verzeichnis der Abbildungen

Abbildung 1: Jahresverlauf der Sonnenbahn für das Bundesland Bayern

Abbildung 2: Einstrahlung in Abhängigkeit von Neigung und Einstrahlung

Abbildung 3: Energieaufteilung für das Modell Eigenverbrauch

Abbildung 4: Erwerb von Bundesanleihen

Abbildung 5: jährliche Kuponzahlung

Abbildung 6: Ertrag einer Bundesanleihe bei Laufzeitende

Abbildung 7: Ertrag einer Bundesanleihe bei vorzeitigem Verkauf

Abbildung 8: Zusammenspiel Börsenkurs und Rendite

Abbildung 9: Berechnung der Steuerlast

Abbildung 10: Globalstrahlung in der Bundesrepublik Deutschland

Abbildung 11: Angebot für monokristalline Photovoltaikanlage

Abbildung 12: Angebot für eine PV-Anlage mit dünnschicht Modulen

Abbildung 13: Porträt der Bundesanleihe

Verzeichnis der Tabellen

Tabelle 1: Prognose des jährlichen Energieertrags

Tabelle 2: Angebotsgrundlagen

Tabelle 3: Berechnung der Modulwirkungsgrade

Tabelle 4: Anschaffungs- und Herstellkosten der PV-Anlage

Tabelle 5: jährliche Betriebskosten der PV-Anlage

Tabelle 6: Vergütungssätze solarer Strahlungsenergie, Stand

Tabelle 7: jährliche Einnahmen durch die Stromerzeugung

Tabelle 8: Anschaffungskosten für die Bundesanleihe

Tabelle 9: jährliche Kapitalerträge der Bundesanleihe

Tabelle 10: vorzeitige Veräußerung der Bundesanleihe

Tabelle 11: Gegenüberstellung Eigenverbrauch und Netzeinspeisung

Tabelle 12: Wirtschaftlichkeitsberechnung der Photovoltaikanlage

Tabelle 13: Wirtschaftlichkeitsberechnung der Bundesanleihe

Verzeichnis der Formeln

Formel 1: Modulwirkungsgrad

Formel 2: Regular-Falsi-Methode

Verzeichnis der Abkürzungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

1.1 Kurze Unternehmensvorstellun

Das in Bayern ansässige, mittelständige Unternehmen, auf das in der vorliegenden Arbeit Bezug genommen wird, zählt mit seiner mittlerweile 70-jährigen Erfahrung zu einem der führenden Spezialglasverarbeiter – und das für eine Vielfalt von Anwendungsbereichen.

Die einzigartige Fertigungsbandbreite setzt Maßstäbe in Hinblick auf Flexibilität und Termintreue. Ständige Innovationen und der Einsatz neuester Technologien machen das Unternehmen zu einem kompetenten Partner weltweit. Ob für die Beleuchtungsindustrie, die Ofenindustrie, den Maschinen- und Gerätebau, die optische Industrie, die Elektroindustrie oder Forschung und Wissenschaft: Es werden stets höchste Anforderungen an die Produkte gestellt. Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter sind Grundlage für eine solide und erfolgreiche Unternehmensführung.g[1]

1.2 Erörterung der Unternehmensziele

Neben Qualitätsmanagement, Arbeits- und Gesundheitsschutz spielt im Unternehmen auch der Umweltschutz eine bedeutende Rolle. So wurden in der Vergangenheit schon eine Vielzahl von Fertigungsprozessen analysiert und energetisch optimiert.

Die Glasverarbeitung erweist sich als sehr aufwendig und energieintensiv. Deshalb hat der elektrische Strom als Energieträger in diesem Gewerbe einen sehr großen Stellenwert. Um den Eigenstromverbrauch weiter zu reduzieren, wurde seitens der Gesellschafter angedacht, auf dem Dach der Produktionshalle eine Photovoltaikanlage zu errichten.

Als Alternative zu einer möglichen PV-Anlage soll diese mit einer langfristigen Geldanlage verglichen werden. Beide Anlageformen sollen im Zeitraum von 20 Jahren und mit Hilfe einer Eigenfinanzierung von ca. 100.000 € auf Ihre Wirtschaftlichkeit hin untersucht werden, um eine anschließende Empfehlung aussprechen zu können.

2. Projektierung der Photovoltaikanlage

2.1 Das Strahlungsangebot als Einflussgröße der Energiegewinnung

Bedingt durch die Schrägstellung der Erdachse sowie der Erdrevolution ist die Erde unterschiedlicher Strahlungsintensität ausgesetzt (Prof. Dr. Schneider, 2011). Als Folge davon ist die Erde in Klimazonen unterteilt, in denen die Strahlung je nach Jahres- und Tageszeit variiert.

Idealerweise sollten zur Ermittlung der jährlichen Sonneneinstrahlung detaillierte Strahlungsdaten für den Anlagenstandort oder der näheren Umgebung erstellt werden. Da dies jedoch sehr zeitaufwendig und kostspielig ist, wird in der Praxis auf sogenannte Strahlungskarten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zurückgegriffen. Mithilfe dieser Karten kann das Potenzial der Sonnenenergie und die damit verbundenen Jahres-Energieerträge von PV-Anlagen für den jeweiligen Standort abgeschätzt werden. Eine aktuelle Strahlungskarte ist dem Anhang auf Seite 29 beigefügt.

In Bezug auf diese Strahlungskarte wird für den Anlagenstandort eine jährliche Energieeinstrahlung von 1020 kWh/m² angenommen.

2.2 Neigung und Ausrichtung der Anlage

Sowohl die Neigung als auch die Südausrichtung der Solarzellen nehmen Einfluss auf die empfangene Sonnenenergie.

Bedingt durch die Oberflächenreflektion wird eine nach Süden ausgerichtete PV-Anlage je nach Neigungswinkel der Module eine unterschiedlich hohe Energieausbeute erwirtschaften. Daher sollten die Sonnenstrahlen möglichst senkrecht auf die Flächen der Solarzellen auftreffen. Aufgrund des sehr hohen technischen Aufwands für eine automatische Winkelverstellung ist dies bei Aufdachanlagen nicht wirtschaftlich umsetzbar.

Zur besseren Veranschaulichung geeigneter Neigungswinkel wird ein Sonnenstanddiagramms herangezogen. Die nachfolgende Abbildung zeigt den Jahresverlauf der Sonnenbahn für das Bundesland Bayern.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Jahresverlauf der Sonnenbahn für das Bundesland Bayern

Quelle: (ISFH, 2011)

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass in der Sommerjahreshälfte ein Vielfaches an Sonnenenergie anfällt, ergibt sich im Jahresmittel ein optimaler Neigungswinkel von 20 bis 40 Grad für den wirtschaftlichen Betrieb einer Photovoltaikanlage (ISFH, 2011).

Ferner ist die Abweichung von der geographischen Südausrichtung für den Ertrag der Sonnenenergie mitverantwortlich. In Abbildung 2 wird die Minderung der Strahlungsenergie in Abhängigkeit von Neigung und Ausrichtung der PV-Module aufgezeigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Einstrahlung in Abhängigkeit von Neigung und Einstrahlung

Quelle: (Solar-GmbH, 2011)

Bestätigend ist in diesem Zusammenhang auch der 100 Prozent Bereich der Abbildung, der wie zuvor beschrieben, bei exakter Ausrichtung nach Süden einen Neigungswinkel von ca. 25 bis 35 Grad darstellt.

Alle Ausrichtungskombinationen die innerhalb der 95 Prozent Markierungen liegen gelten noch als wirtschaftlich akzeptable Bedingungen für die Installation einer PV-Anlage (Solar-GmbH, 2011).

2.3 Prognose der Jahres-Strahlungsenergie für den Anlagenstandort

In Bezug auf den Anlagenstandort kann für die jährliche Ertragsabschätzung von folgenden Werten ausgegangen werden:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Prognose des jährlichen Energieertrags

Quelle: eigene Darstellung

2.4 Auswahlkriterien der PV-Komponenten

Sonnenstrahlen sind verantwortlich für den photoelektrischen Effekt in einer Solarzelle. Diese Strahlen bestehen aus vielen einzelnen Teilchen (Photonen), die Energie transportieren. Die verschiedenen Photonen der Sonnenstrahlung haben unterschiedliche Intensitätsgrade wie beispielsweise UV- oder Infrarotstrahlung. Der größte Teil des von der Sonne als Strahlung kommenden Energiestroms wird im sichtbaren Bereich transportiert.

Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterialien (meist Silizium), die mit Hilfe von Elektronen das Sonnenlicht absorbieren. Hierbei wird die Energie der Photonen auf die Elektronen des Absorbers übertragen. In der Solarzelle bewegen sich diese, bedingt durch die Halbleitereigenschaft der Zelle, in eine Vorzugsrichtung und erzeugen so in einem geschlossenen Kreislauf elektrische Energie in Form von Gleichstrom. Dieser wird über sogenannte Wechselrichter aufbereitet, so dass er in das umliegende Stromnetz eingespeist werden kann (Europa-Verlag, 2004, S. 182ff.).

Der genaue funktionelle Aufbau der verschiedenen Typen und Anlagen würde an dieser Stelle den Rahmen der Projektarbeit überschreiten.

Solarzellen lassen sich aufgrund ihrer verschiedenen Ausgangsmaterialien in drei Gruppen einteilen:

- Kristallines Silizium
- monokristalline Zellen
- polykristalline Zellen
- Dünnschichtzellen (amorphes Silizium)
- Farbstoffzellen

Farbstoffzellen kommen für den Gebrauch in einer Photovoltaikanlage nicht in Frage, da sich diese noch in der Erprobungsphase befinden. Monokristalline und polykristalline Zellen unterscheiden sich in ihrer Leistungsfähigkeit nur unwesentlich (Röhrl, 2011).

Welcher Typ, monokristallin oder dünnschicht, für das Projekt am besten geeignet ist, hängt unter anderem von der Größe der Module und deren Leistungsfähigkeit ab.

Als Wirkungsgrad wird das Verhältnis aus empfangener Strahlungsenergie (=100 %) und erzeugter elektrischer Energie bezeichnet (Europa-Verlag, 2004, S. 183). Dabei geben die Hersteller die Nennleistung der Module bei exakt definierten Testbedingungen mit einer Einstrahlung von 1000 W/m² an.

Demnach lautet die Formel für den Wirkungsgrad:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Formel 1: Modulwirkungsgrad

Auf weitere Komponenten wie Wechselrichter, Netzanschlusskomponenten, Daten-Logger, Verkabelung, Montagesysteme soll in dieser Arbeit nicht weiter eingegangen werden. Darüber hinaus ist diesen Gegebenheiten auch nur ein geringfügiger Teil für den wirtschaftlichen Erfolg einer PV-Anlage zuzuschreiben.

Ein Fachbetrieb für Photovoltaikanlagen ist stets darauf bedacht, die am besten geeigneten Zusatzkomponenten für eine Anlage anzubieten und zu verbauen (Röhrl, 2011).

3. Einnahmen und Ausgaben für die Photovoltaikanlage

3.1 Einholen einschlägiger Angebote

Als eine weitere Zielsetzung wurde seitens der Unternehmensleitung eine möglichst hohe Anlagenleistung unter bestmöglicher Ausnutzung der Dachfläche geäußert.

In der Praxis werden PV-Anlagen komplett angeboten, was alle Komponenten von der Stromerzeugung (Solarmodule) bis zum Einspeise-Punkt in das Versorgungsnetz des jeweiligen Netzanbieters einbezieht. Für die Angebotserstellung dienten folgende Daten als Grundlage:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Angebotsgrundlagen

Quelle: eigene Darstellung

Das kostengünstigste Angebot konnte der Fachbetrieb Fa. Reitinger unterbreiten. Das entsprechende Angebot mit Unterlagen über die Solarmodule ist im Anhang (Abbildungen 11 und 12) ersichtlich.

Zunächst sollen die beiden Solarzellen-Typen nach ihrer Leistungsfähigkeit (Wirkungsgrad) pro Flächeneinheit bewertet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3: Berechnung der Modulwirkungsgrade

Quelle: eigene

[...]


[1] Die Unternehmensvorstellung wurde dem hauseigenen Intranet entnommen und in Bezug auf den Unternehmensnamen neutralisiert.

Details

Seiten
37
Jahr
2011
ISBN (eBook)
9783656007555
ISBN (Buch)
9783656009146
Dateigröße
1.9 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v178655
Institution / Hochschule
Industrie- und Handelskammer Regensburg
Note
1,2
Schlagworte
investitionsentscheidung photovoltaik-anlage geldanlage

Autor

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