Photovoltaikanlagen – Natürlicher Strom für Mensch und Umwelt
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Photovoltaik ist die Technik der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie und zählt, aufgrund der umweltfreundlichen Produktion von Strom, zu den erneuerbaren Energieformen. Nahezu zwei Millionen Solaranlagen liefern 2021 rund 10 Prozent des in Deutschland produzierten Stroms. Der Anteil der Photovoltaik steigt kontinuierlich an.
Das Wort Photovoltaik setzt sich aus dem griechischen Wort „photos“ für Licht sowie dem Nachnamen des Physikers Alessandro Volta zusammen. Die Messung der Leistung erfolgt in Kilowatt Peak (kWp).
Aufbau einer Photovoltaikanlage
Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage (PV-Anlage) hat eine relativ einfache Aufbau- und Funktionsweise. Das Sonnenlicht auf den Solarzellen generiert Gleichstrom, welcher mittels Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt und im Stromnetz eingespeist wird. Die Solarzellen sind in der Regel aus Silizium (Quarzsand) und das Herzstück der PV-Anlage respektive des PV-Moduls. Die Solarzellen befinden sich im PV-Modul (Solarpanel) und erzeugen den Solarstrom. Stahl- oder Aluminiumunterkonstruktionen geben den Modulen auf dem Dach den sicheren Halt. Spezielle Kabel führen den Gleichstrom zu einem Wechselrichter, welcher diesen in Wechselstrom umwandelt. Damit kann der Strom direkt zur Eigennutzung verbraucht, in einem Speicher „zwischengelagert“ oder ins öffentliche Netz eingespeist werden. Zur Netzeinspeisung wird ein Einspeisezähler zur Messung der Vergütung benötigt.
Unterschied Photovoltaik und Solarthermie
Nicht ganz korrekt ist die Verallgemeinerung von Solaranlagen, denn es gibt außer der PV noch die Solarthermie. Hierbei wird die Einstrahlung der Sonne mittels Sonnenkollektoren aufgenommen und zur Warmwasseraufbereitung sowie zur Unterstützung der Heizung in Wärme umgewandelt. Zur Nutzung der Sonnenenergie ist dies die einfachste Art. Diese Variante ist aus technischer Sicht mit einem deutlich geringeren Aufwand umzusetzen als die PV, welche die Lichtstrahlen über die Solarzellen in elektrische Energie umwandelt.
Beide Varianten werden vorzugsweise auf Dächern von Gebäuden mit unterschiedlicher Größe installiert.
Solarthermische Kraftwerke, welche die solare Wärmestrahlung über Wärmekraftmaschinen in elektrische Energie umwandeln, sind eine Sonderform. In Deutschland jedoch ist das Angebot an Sonne zur Nutzung nicht ausreichend.
Die Photovoltaik-Komplettanlage
PV--Komplettanlagen eignen sich für alle gängigen Dachtypen. Diese enthalten alle Komponenten und Montagematerialien, welche für den Betrieb notwendig sind. Grundsätzlich sollte eine PV-Komplettanlage die folgenden Komponenten aufweisen:
- Unterkonstruktion inklusive Dachhaken (Montagegestell)
- Photovoltaikmodule
- Wechselrichter
- Zähler
- Solarkabel
- Montagematerial
Ein entsprechendes Angebot enthält zusätzlich den passenden Solarstromspeicher.
Voraussetzungen für eine wirtschaftliche Photovoltaikanlage
Förderung / Finanzierung
Für die Förderung werden von der KfW diverse Programme und Kredite angeboten:
- Wohneigentumsprogramm
- Energieeffizient bauen
- Kredit effizient sanieren
- Ergänzungskredit effizient sanieren
- Erneuerbare Energien
Vom Staat gibt es keine direkten finanziellen Zuschüsse, jedoch fördert der Bund indirekt durch die Vergütung der Einspeisung von kleinen PV-Anlagen. Dies ist jedoch kaum rentabel, da die Stromerzeugungskosten mit den aktuellen Einspeisevergütung in etwa deckungsgleich sind.
Jedoch bietet die KfW zur Förderung von Solaranlagen und Batteriespeichern das Programm 270 „Erneuerbare Energien-Standard“ an. Dabei können ab einem effektiven Jahreszins von 1,03 Prozent Anlagen mit einem günstigen Zins mit einer Laufzeit von 5, 10 oder 20 Jahren finanziert werden.
Ebenfalls bieten viele Bundesländer Förderprogramme an. Eine weitere Unterstützung ist der Online-Ratgeber Fördermittel Check von co2online, um die passenden Förderprogramme des Bundes in den Kommunen des Landes zu finden.
Baugenehmigung
In der Regel sind Aufdachanlagen unter Einhaltung der Baunormen, des Baurechts sowie den Vorgaben der Gemeinden und wenn es sich nicht um ein denkmalgeschütztes Gebäude handelt, genehmigungsfrei. Bei Mehrfamilienhäusern, öffentlichen Gebäuden, Großanlagen und großen Hallen kann es zu einer Genehmigungspflicht kommen.
Je nach Bundesland sind die Bestimmungen unterschiedlich. Die Nachfrage bei der Gemeinde oder dem zuständigen Bauamt bringt dir Sicherheit.
Anmeldungen
Den Netzanschluss muss vor der Montage beim Stromanbieter beantragt werden. Hinzu kommt der Abschluss der Netzverträglichkeitsprüfung sowie die Anmeldung der Anlage bei der Bundesnetzagentur (BNetzA). Das Protokoll über die Inbetriebnahme wird, zusammen mit der Bescheinigung für die Anmeldung der BNetzA, an den Netzbetreiber übermittelt. Der Netzbetreiber zahlt eine allfällige Einspeisevergütung, sobald er im Besitz der notwendigen Unterlagen ist.
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Kosten für eine Photovoltaikanlage
Die Preise für PV-Anlagen sind in den letzten 10 Jahren um mehr als 50 Prozent gesunken. Es wird davon ausgegangen, dass die Modulpreise weiter sinken. Mit ungefähr einem Prozent der Investitionskosten sind die Betriebskosten sehr tief und gilt auch für die Finanzierung, weil das Zinsniveau derzeit sehr gering ist.
Je nach Leistungsgröße kosten PV-Anlagen derzeit zwischen 5.000 und 19.000 Euro.Bei den Solarmodulen beträgt der Anteil zirka 50 Prozent und beim Wechselrichter ungefähr 15 bis 20 Prozent. Derzeit kostet ein 5-Kilowatt-Wechselrichter rund 1.000 Euro.
Auf Dachhaken, Klemmen, Kabel und die Unterkonstruktion fallen ungefähr 10 bis 15 Prozent der Gesamtkosten. Der Anteil für Gerüst, Montage und Installation liegt bei 15 bis 20 Prozent.
Mit dem Einbau eines Solarspeichers erhöht sich die Kostenkalkulation um 5.000 bis 10.000 Euro.
Weitere Kosten kommen für den Netzanschluss hinzu sowie der Austausch des Bezugszählers mit einem Zweirichtungszähler bei einer Anlage bis 10 Kilowatt. Ein zusätzlicher Ertragszähler muss bei einer Anlage eingebaut werden, welche über mehr als 10 Kilowatt verfügt.
Ist der Zählerschrank belegt, muss dieser fachgerecht erweitert werden.
Weshalb sich eine Photovoltaikanlage lohnt
Während die Anlagen in der Vergangenheit ausschließlich als Geldanlage installiert wurden, steht heute die Versorgung von Eigenstrom zusammen mit dem Umweltschutz im Vordergrund. Solarstrom kostet halb so viel wie der Strom der Energieversorger.
Fazit und Zukunft
Der Solarstrom wird durch den Ausstieg aus der fossil-nuklearen Stromversorgung eine zentrale Rolle einnehmen. PV-Anlagen bieten bereits heute eine attraktive Lösung mit selbst erzeugter und zuverlässiger Energie. Wichtig anzumerken ist aber auch, dass du durch den erzeugten Strom zwar keine Rendite mehr einfahren kannst, aber deinen Stromverbrauch durch die erzeugte saubere Energie abdecken kannst. Bereits heutzutage wird kontinuierlich an neuen Materialien und Weiterentwicklung von Photovoltaikanlagen geforscht: Von organischen Solarzellen bis hin zu Zellen, die Photosynthese imitieren - wir können gespannt sein, was uns noch erwarten wird!
