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Photovoltaik

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Die Photovoltaikanlage: Die Energie der Sonne nutzen

Weltweit ist der Energiehunger immens und steigert sich jährlich ungebremst, denn eine moderne Gesellschaft funktioniert nur mit ausreichender Energieversorgung. Hierbei nimmt heute neben der Versorgungssicherheit die Sorge um die Umwelt einen hohen Stellenwert ein. Schließlich tragen wir alle Verantwortung für unsere Umwelt und die Generationen nach uns. Werden für die Energieversorgung jedoch fossile Energien eingesetzt, müssen wir negative Folgen wie Treibhauseffekt, Waldsterben und Smog in Kauf nehmen. Dabei ist die Solarenergie eine der Zukunftsenergien, die das Leben auf unserem Planeten erst möglich macht. Seit gut 4,5 Milliarden Jahren versorgt die Sonne die Erde mit Licht und Wärme. Menschen, Tiere und Pflanzen verdanken ihr die Existenz. Das Entstehen von Wind und der Wasserkreislauf werden von der Sonneneinstrahlung ausgelöst und in Bewegung gehalten. Was also liegt da näher, als diese gewaltige Kraft zu nutzen? Zudem steht die Solarenergie kostenlos zur Verfügung. Solarstromanlagen verunreinigen weder Wasser noch Luft und arbeiten völlig geräuschlos über viele Jahrzehnte hinweg. Mit dem Ausstieg aus der fossil-nuklearen Stromversorgung wird in unserer nachhaltigen Energiezukunft der Solarstrom eine zentrale Rolle spielen. Mit einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) bietet sich dir schon heute eine attraktive Lösung des Problems, selbst umweltschonend und zuverlässig elektrische Energie zu erzeugen.

Photovoltaik in Deutschland: Eine Bestandsaufnahme

Laut Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg deckte die Photovoltaik im Jahr 2021 mit einer Stromerzeugung von 51 Terrawattstunden (TWh) immerhin 9,1 Prozent des Bruttostromverbrauchs in Deutschland. Solarstrom kann an sonnigen Tagen mitunter mehr als zwei Drittel des momentanen Stromverbrauchs decken. In Deutschland waren im Jahr 2021 über 2 Millionen PV-Anlagen mit einer Nennleistung von 59 Gigawatt (GW) installiert.

Regionale Besonderheiten

Den größten Teil der in Deutschland installierten Photovoltaik-Leistung liefern Freiflächenanlagen, die im ländlichen Raum (und hier vor allem in Süddeutschland zu finden sind. Dazu zählen auch größere Solarstrom-Dachanlagen auf Hallendächern und Scheunen. Die insgesamt installierte Photovoltaik-Leistung setzt sich allerdings nur zu etwa einem Viertel aus Freiflächenanlagen und zu circa drei Vierteln aus Dachanlagen zusammen.

Die Leistungssteigerung der Module in den vergangenen Jahren wirkt sich auch vorteilhaft für Freiflächenanlagen aus. So war 2006 zur Erzeugung von 1 Megawatt (MW) Solarstrom noch eine Fläche von 4,1 Hektar erforderlich. Im Jahr 2019 reichten dafür 1,2 Hektar aus: wesentlich weniger Platzbedarf, deutlich mehr Solarstromproduktion.

Obwohl Photovoltaik-Freiflächenanlagen wie Dachanlagen grundsätzlich genehmigungsfrei sind, brauchst du trotzdem immer eine gemeindliche Bauleitplanung. Dazu muss die Gemeinde den für die Freiflächen-Photovoltaikanlage vorgesehenen Bereich in ihrem Flächennutzungsplan entsprechend ausweisen und benennen: „Sondergebiet für regenerative Energien Sonnenenergie“. Die Entscheidungshoheit hat somit die jeweilige Kommune.

 

Gibt es eine Förderung für PV-Dachanlagen von den Bundesländern und Kommunen?

Wenn du einen Zuschuss deines Bundeslandes in Anspruch nehmen möchtest, musst du schnell sein, denn allzu oft sind die finanziellen Mittel in kürzester Zeit ausgeschöpft.

Bestes Beispiel dafür ist Thüringen: Am 01. April 2022 mit einem Förderprogramm erneut gestartet, war nach nur 3 Tagen bereits wieder Schluss, weil die 10 Millionen Euro Fördermittel ausgeschöpft waren. Mehr als 3.500 komplette Anträge sind über das Wochenende verteilt bei der Thüringer Aufbaubank eingegangen. Das zeigt das immense Interesse der Bürger, sich durch selbst produzierten Solarstrom so weit wie möglich unabhängig von den stark steigenden Energiepreisen zu machen.

Somit fördern aktuell (Stand: 05/2022) nur noch Bayern und Berlin die Investition in eine Photovoltaik-Dachanlage durch Zuschüsse, allerdings in Kombination mit dem Kauf eines Solarstromspeichers. Auch Nordrhein-Westfalen hat ab April 2022 die Förderung eingestellt.

Wenngleich alle Bundesländer zwar die Bedeutung der Photovoltaik für die Energiewende und mehr Importunabhängigkeit hervorheben, verweisen sie hinsichtlich einer Förderung auf den Staat. Doch dazu später mehr.

Solarstrom in den Bundesländern und Stadtstaaten

Wie geschildert, betrug in Deutschland 2021 die kumulierte Leistung aller netzgekoppelten Photovoltaikanlagen rund 59 Gigawatt. Mit großem Abstand sind in Bayern die meisten Photovoltaikanlagen installiert. Danach folgen Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen. Die Stadtstaaten Bremen, Hamburg und Berlin haben bedingt durch die geringere Fläche und Einwohnerzahl die geringste Nennleistung der Photovoltaikanlagen.

Oft gehen Bundesländer und Großstädte eigene Wege, um die Photovoltaik voranzubringen. Auch Einwohnerzahl und Sonneneinstrahlung beeinflussen Art und Weise des Zubaus und der Förderung.

Berlin und der Masterplan Solarcity

Im Jahr 2021 hatten rund 3,76 Millionen Menschen ihren Hauptwohnsitz in Berlin. Die Fläche des Stadtstaates beträgt etwa 892 Quadratkilometer. Mit dem Masterplan Solarcity, eine Maßnahme des Berliner Energie- und Klimaschutzprogramms 2030 (BEK), haben sich alle Berliner Senatsverwaltungen bereit erklärt, ihren Beitrag zum Solarausbau zu leisten. Dazu muss eine Photovoltaik-Leistung von etwa 4.400 Megawatt auf Ein- und Zweifamilienhäusern, Gewerbegebäuden, Mietshäusern und öffentlichen Gebäuden installiert werden.

Damit Berlin in Sachen Photovoltaik bis 2024 einen Solarstromanteil von 25 Prozent erreicht, bündelt der Masterplan 9 Handlungsfelder und 27 Maßnahmen.

Die Situation im Saarland

Im Saarland leben nur 983.991 Menschen auf einer Gesamtfläche von 2.571 Quadratkilometern. Es ist somit das kleinste der deutschen Flächenländer. Rund ein Drittel der Fläche ist bewaldet. Eigentlich bietet das Bundesland beste Voraussetzungen für Strom aus Photovoltaik, denn das Saarland zählt zu den sonnenverwöhnten Regionen Deutschlands. Allerdings gibt es nur rund 308.000 Wohngebäude. Das Potenzial für den Ausbau von Solarstromanlagen ist daher sehr gering.

Mitte März 2022 waren 28.035 Photovoltaikanlagen mit einer installierten Gesamtleistung von etwa 626,7 Megawatt gemeldet. 70 Prozent der Photovoltaikanlagen sind Dachanlagen, der Rest Freiflächenanlagen. Aufgrund des Ukraine-Krieges und den damit verbundenen Auswirkungen für den Bereich Energie plant die Landesregierung eine Anpassung ihrer Klimaschutzziele und Maßnahmen. Eine Photovoltaik-Pflicht auf Landesdächern und auf gewerblichen Neubauten ist gleichermaßen angedacht wie eine Landesförderung für Stromspeicher in Privathaushalten.

Hamburg und die Photovoltaik

Mit um die 1,8 Millionen Einwohnern ist Hamburg nach Berlin Deutschlands zweitgrößte Stadt. Das nutzbare Dachflächenpotenzial beträgt circa 12 Quadratkilometer. Obwohl Hamburg nicht zu den sonnenreichen Städten zählt, waren Ende April 2020 knapp 3.900 Photovoltaikanlagen mit insgesamt rund 50,5 MW installierter Leistung in Betrieb.

In Bezug auf Photovoltaik fördert Hamburg nicht, sondern fordert. So sind ab dem 01. Januar 2023 Neubauten mit einer Photovoltaikanlage auszustatten. Im Gebäudebestand gilt diese Pflicht ab 2025 dann, wenn im Rahmen einer Gebäudesanierung die Dachhaut komplett erneuert wird.

Deutschlands Metropolen haben noch reichlich Nachholbedarf

Im Auftrag des Ökostromanbieters LichtBlick hat die dpa GmbH den SolarCheck 2021 durchgeführt. Die Untersuchung zeigt, in welchem Umfang die 14 größten deutschen Städte mit einem Bewohneranteil von über 500.000 das zur Verfügung stehende Solarpotenzial ausschöpfen.

Trotz Photovoltaik-Boom ist dort, wo kräftig gebaut wird, der Solar-Faktor meist eher niedrig. Dies belegt, dass für den Großteil der Bauträger Photovoltaik kaum eine Bedeutung hat. Und das ist schade, denn die Dächer von Neubauten sind ideal für die Installation oder die Integration neuer Photovoltaikanlagen. Hier wird aktuell ein immenses Potenzial verschenkt, das helfen könnte, die Energiewende erfolgreich umzusetzen. Das Verhältnis der Fläche neu errichteter Solaranlagen zu neu gebauten Dachflächen (Solar-Faktor) beträgt in 8 der 14 untersuchten Großstädte weniger als 30 Prozent. Nachfolgend der Solarfaktor der einzelnen Metropolen:

  • Essen: 62,9 %
  • Köln: 47,2 %
  • Leipzig: 46,5 %
  • Nürnberg: 44,3 %
  • Dortmund: 36,3 %
  • Dresden: 34,8 %
  • Hannover: 27,8 %
  • Stuttgart: 22,3 %
  • Bremen: 18,9 %
  • Düsseldorf: 16,3 %
  • München: 15,7 %
  • Berlin: 14,9 %
  • Frankfurt: 11,8 %
  • Hamburg: 10,3 %

Der SolarCheck 2021 legt ebenfalls offen, dass in den aufgeführten Städten sich nicht selten ein guter Solar-Faktor durch den Neubau weniger großer Dachanlagen ergeben hat. In Essen, Leipzig, Dortmund und Bremen sind es Anlagen mit einer Leistung von mindestens 100 kW, die für mehr als die Hälfte des gesamten Photovoltaik-Zubaus auf Neubauten verantwortlich sind. Photovoltaikanlagen auf neu errichteten Ein- oder Dreifamilienhäusern oder kleineren Gewerbebauten sind selbst in den Städten mit einer guten Platzierung praktisch die Ausnahme.

Noch ist der Unterschied von realisierten Solarstromdächern zu zur Verfügung stehenden Dächern viel zu groß. In Berlin beispielsweise beträgt das Verhältnis „Potenzial der solaren Stromerzeugung zu Umsetzung“ 19.311 zu 2.880 Haushalte, in München 11.181 zu 1.755 und in Hamburg 11.962 zu 1.232 Haushalte.

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Netzgekoppelte PV-Anlagen versus Inselanlagen

Grundsätzlich gibt es 2 Anwendungsmöglichkeiten zur Stromerzeugung aus Sonnenenergie:

  • netzgekoppelte Photovoltaikanlagen, die an das öffentliche Stromnetz angeschlossen werden
  • Inselanlagen, die als autarke Anlagen Strom ausschließlich für den Eigenbedarf erzeugen

Netzgekoppelte PV-Anlagen

Über viele Jahre galt die Photovoltaik als die teuerste Variante, Strom auf Basis erneuerbarer Energien zu erzeugen. Doch dank großer Kostensenkungen im Bereich der Module und Anlagenkomponenten sowie staatlicher Förderung sind seit 2006 die Kosten der solaren Stromerzeugung um mehr als 75 Prozent gesunken. Das Gros der in Deutschland eingesetzten PV-Anlagen sind netzgekoppelte Photovoltaik-Dachanlagen im privaten Bereich. Hinzu kommen noch solare Großkraftwerke. Hierbei handelt es sich um Freiflächenanlagen beziehungsweise Solarparks. Aber auch auf großen Hallendächern von Logistikunternehmen oder Möbelhäusern werden große Mengen an elektrischer Energie zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz produziert. Der solare Energieertrag solcher Solarkraftwerke bewegt sich oft im mehrstelligen Megawatt-Bereich.

Seit Ende 2020 steht im brandenburgischen Werneuchen Deutschlands größter Solarpark. Auf einer Fläche von 164 Hektar liefern Solarmodule mit einer Leistung von 187 MWMW Solarstrom ins Netz. Rechnerisch lassen sich damit 50.000 Haushalte versorgen.

Inselanlagen und Kleinstanwendungen

Autarke Solaranlagen (Inselanlagen) mit Stromspeichern (Batterien) übernehmen die Stromversorgung von netzfernen Objekten wie Berghütten, Gewächs-, Ferien- und Gartenhäusern, Notrufsäulen und Parkscheinautomaten. Aber auch im privaten Bereich gibt es viele Anwendungsgebiete für Solarstrom: solarbetriebene Pumpen für den Gartenteich, Solarleuchten für den Garten als Deko oder Wegbeleuchtung, die Powerbank für das Handy, die Küchenwaage oder – der Klassiker – der solare Taschenrechner. Solarzellen sorgen in vielen Gegenständen des täglichen Lebens für kostenfreie Energie.

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Warum kann sich eine Photovoltaikanlage lohnen?

In den Boomjahren 2009 bis 2013 wurden PV-Anlagen eigentlich ausschließlich als Geldanlage installiert. Denn die hohe staatliche Förderung (Einspeisevergütung) garantierte den Anlagenbetreibern eine ordentliche Rendite. Daher wurde der solar erzeugte Strom meist auch komplett in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Da die Einspeisevergütung ursprünglich aber als Anschubfinanzierung der Photovoltaik gedacht war und nicht als Anlagemodell, fuhr die Bundesregierung die Förderung Jahr für Jahr zurück – mit dem Effekt, dass es heute kaum noch möglich ist, über die Einspeisevergütung viel Geld einzunehmen.

Heute steht ganz klar die Eigenstromversorgung im Vordergrund. Immerhin kostet Solarstrom mit rund 3,12 bis 11,01 Cent pro Kilowattstunde nur noch etwa ein Viertel so viel wie der Strom vom Energieversorger mit 41 Cent pro kWh (in Abhängigkeit der Anlagengröße). Diese Gründe sprechen daher für eine Photovoltaikanlage:

  • mehr Unabhängigkeit vom Energieversorger und von steigenden Strompreisen
  • weniger Strombezug aus dem öffentlichen Netz
  • dauerhaft spürbar niedrigere Stromrechnung
  • selbst erzeugter, sauberer Strom
  • nachhaltige Stromproduktion und hoher Umweltnutzen
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Nachhaltigkeit von Photovoltaikanlagen

Durch das nahezu unerschöpfliche Energieangebot der Sonne und die saubere „Energieernte“ ist die Photovoltaik eine der umweltschonendsten Arten, Strom zu erzeugen. Wenn du deinen Strom solar selbst erzeugst, trägst du also nachhaltig zur Energiewende bei.

Dickes Plus bei der Luftreinhaltung

Die Solarstromanlage benötigt keine fossilen Brennstoffe. Bei der Stromproduktion entstehen, im Gegensatz zur Stromerzeugung mit Kohle oder Gas, null Emissionen. Allein im Jahr 2020 in Deutschland durch den Einsatz von Photovoltaik der Umwelt 34 Millionen Tonnen CO2 erspart. Generell reduziert der Einsatz einer Photovoltaikanlage den Ausstoß von Luftschadstoffen spürbar. Dies führt dazu, dass Schädigungen der Umwelt wie Treibhauseffekt, Erwärmung und Versauerung der Meere sowie der Angriff der Ozonschicht verringert werden.

Ist die Herstellung einer PV-Anlage energieintensiv?

Bereits nach 3 bis 6 Jahren ist die Energie, die zur Erstellung einer kompletten PV-Anlage erforderlich war, wieder hereingeholt. Ab dann wird rund 20 Jahre lang Energie gespart (ergibt sich aus der Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren einer PV-Anlage abzüglich der 3 bis 6 Jahre). Dieser Zeitraum wird energetische Amortisation genannt. Um diesen so genau wie möglich bestimmen zu können, muss die gesamte Wertschöpfungskette von der Solarzelle bis hin zur kleinsten Schraube der Photovoltaikanlage in die Betrachtung einbezogen werden. Des Weiteren ist von Bedeutung, wie viel Solarstrom die PV-Anlage produzieren kann. Dies wiederum ist abhängig vom Wirkungsgrad, dem Standort und der nutzbaren Globalstrahlung vor Ort. Das ist auch ein Grund, warum die energetische Amortisation im südlichen Europa wesentlich kürzer als in Nordeuropa ist.

Mit 1,5 bis 3,5 Jahren haben Dünnschichtzellen die kürzeste energetische Amortisation. Das begründet sich darin, dass hier der Fertigungsprozess nicht so aufwendig ist wie bei kristallinen Zellen. Zudem wird weniger Rohstoff benötigt. Bei polykristallinen Solarzellen bewegt sich die energetische Amortisation zwischen 2 und 4,5 Jahren. Bedingt durch die sehr aufwendige Waferfertigung ist die energetische Amortisation von monokristallinen Solarzellen mit 4 bis 6 Jahren die längste

Unabhängig davon, wie weit die errechneten Werte der Amortisationszeit auseinanderliegen: Grundsätzlich erzeugt eine Photovoltaikanlage während ihrer gesamten Lebensdauer ein Vielfaches der zur Herstellung und Installation benötigten Energie.

Wissenswertes

Bei Wafern handelt es sich um aus Silizium-Rohblöcken (Ingots) gesägte, dünne Scheiben. Diese werden anschließend zu kristallinen Solarzellen verarbeitet.

Photovoltaikanlagen sind (theoretisch) recyclebar

Wenn es um die Nachhaltigkeit von Solarstromanlagen geht, ist das Recycling ein wichtiger Punkt. Die Wiederverwertung einer kompletten Photovoltaikanlage (inklusive Untergestell) kann bis zu 95 Prozent der verwendeten Materialien betragen. Eine PV-Anlage besteht überwiegend aus Glas, Aluminium oder Stahl, Kunststoffen, verschiedenen Schwermetallen, natürlich Silizium und mitunter auch etwas Silber; alles wertvolle Rohstoffe, die wiederverwertet werden können. Das Recycling von Solarmodulen regelt sogar das Elektro- und Elektronikgerätegesetz (ElektroG). Dabei handelt es sich um die deutsche Umsetzung der WEEE2-Richtlinie (Waste of Electrical and Electronic Equipment) der EU für das Recycling aller elektrischen Altgeräte.

Laut WEEE2-Richtlinie sind alle Produzenten zur Rücknahme und Entsorgung ausgedienter Photovoltaikmodule verpflichtet. Für Privatpersonen und Installationsbetriebe ist das Entsorgen kostenlos.

Das Recycling der Glasabdeckungen und der Untergestelle aus Aluminium oder Stahl ist auch kein Problem. Bei den Modulen hingegen wird es problematisch: In ihnen steckt so gesehen das Wesentliche einer PV-Anlage – die Solarzellen. Diese enthalten Silizium, Blei, Zink, Zinn und teilweise Kupfer sowie Silber. Doch leider sind alle diese Materialien in Kunststofffolien verbaut und mit diesen fest verschmolzen, was ihre Trennung äußerst schwierig und aufwendig macht. So landen sie heute oft noch in der Müllverbrennungsanlage. Das Recycling steht also noch ganz am Anfang.

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Photovoltaik: Sonnenenergie als Teil der erneuerbaren Energien

Die Sonne: Unser wichtigstes Kraftwerk in 150 Millionen Kilometern Entfernung

Der Kern der Sonne ist 15 Millionen Grad Celsius heiß. Diese gewaltige Energie entsteht aus der Kernfusion von Wasserstoff zu Helium. An der Oberfläche der Sonne herrschen immerhin noch rund 6.000 Grad Celsius. Jene Energie wird in das All als Licht und Wärmestrahlung abgegeben. In nur einer Stunde liefert die Sonne der Erde mehr Energie als die gesamte Weltbevölkerung in einem Jahr verbraucht. Allein in Deutschland treffen jährlich über 1.000 Kilowattstunden Solarenergie pro Quadratmeter auf. Das entspricht in etwa dem Energiegehalt von 100 Litern Heizöl.

Wenngleich bereits 1839 der photovoltaische Effekt beobachtet wurde, war es erst Albert Einstein, der diesen physikalisch erklären konnte, wofür er 1921 dann auch den Nobelpreis erhielt. Die amerikanische Firma Bell produzierte 1954 die ersten Solarmodule, die vor allem in der Raumfahrt und zur Stromversorgung von Satelliten verwendet wurden. Heute gehören Solarstrom- und Solarwärmeanlagen auf den Dächern oder im Freiland zum Landschaftsbild.

Was genau sind erneuerbare Energien?

Zu den erneuerbaren Energien gehören alle Energieträger, die aus sich regenerierenden Rohstoffen oder Quellen gewonnen werden können. Sie sind also entweder unerschöpflich, stehen zumindest dauerhaft zur Verfügung oder wachsen ständig nach. Die Sonneneinstrahlung hat hierbei meist einen ursächlichen Einfluss – egal ob direkt oder indirekt. Die von uns am häufigsten genutzten erneuerbaren Energien sind:

  • Sonnenstrahlung
  • Windenergie
  • Wasserkraft
  • oberflächennahe Erdwärme
  • Tiefen-Geothermie
  • Gezeiten
  • nachwachsende Rohstoffe in Form von Biomasse

Hinzu kommt noch die passive Nutzung der Sonneneinstrahlung, die in der Solararchitektur eingesetzt wird. Im Unterschied zur aktiven Nutzung der Solarenergie, die den Energiebedarf decken soll, wird bei der passiven Nutzung durch Gestaltung und Ausrichtung der Gebäude durch solare Gewinne der Energiebedarf auf natürliche Weise gesenkt. Beispiele dafür sind die Erwärmung der Zimmer aufgrund von Sonnenlicht (Reduktion des Heizwärmebedarfs) und weniger künstliches Licht durch viel Tageslicht.

Sonnenenergie oder Solarenergie ist die klassische erneuerbare Energie. Sonnenenergie kann direkt und indirekt genutzt werden. „Direkt“ bedeutet die Umwandlung in Nutzenergie ohne wesentliche zeitliche Verzögerung wie es bei der Solarthermie oder Photovoltaik der Fall ist. Wind- und Wasserkraftwerke, Biomasse sowie die passive Nutzung der Sonnenenergie in Gebäuden zählen zur indirekten Nutzung.

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Aufbau und Funktionsweise einer Photovoltaikanlage

Strom mit Sonnenenergie erzeugen, selbst nutzen und den Überschuss in das Netz einspeisen: Das kannst auch du, falls du über ein für die Photovoltaik geeignetes Dach oder eine entsprechende Fläche verfügst. Zwar sind die Zeiten vorbei, in denen man mit selbst erzeugtem Solarstrom eine ansehnliche Rendite erwirtschaften konnte. Dennoch lohnt sich, rein wirtschaftlich betrachtet, auch heute eine Photovoltaikanlage. Je mehr du von deinem produzierten Solarstrom selbst verbrauchst, umso schneller rechnet sich deine Anlage. Kombiniert mit einem Speichersystem lässt sich der Eigenverbrauch deutlich steigern.

Was ist Photovoltaik?

Eigentlich funktioniert eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage recht einfach: Sonnenlicht fällt auf die Solarzellen. Diese machen daraus Gleichstrom, der im Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt und anschließend in das Stromnetz des Hauses eingespeist wird. Herzstück jeder PV-Anlage beziehungsweise jedes PV-Moduls sind die Solarzellen. In der Regel bestehen diese aus Silizium. Das ist nichts anderes als Quarzsand, nach Sauerstoff das zweithäufigste vorkommende Element der Erde.

In einem Photovoltaikmodul (Solarpanel) sind die Solarzellen untergebracht. Sie erzeugen den Solarstrom. Für den sicheren Halt der Module auf dem Dach sorgen Unterkonstruktionen aus Aluminium oder Stahl. Über spezielle Kabel wird der solar erzeugte Gleichstrom (DC) zu einem Wechselrichter geführt, der diesen in haushaltsüblichen Wechselstrom (AC) umwandelt. Der Strom kann nun direkt im Haus verbraucht, in einem Speicher zur Nutzung zu einem späteren Zeitpunkt „zwischengelagert“ oder direkt ins öffentliche Netz eingespeist werden. Im Falle einer Netzeinspeisung ist zusätzlich ein Einspeisezähler erforderlich, um zu messen, wie viel Strom ins Netz abgegeben wurde. Schließlich soll korrekt vergütet werden.

Wissenswertes

Oft wird verallgemeinernd von Solaranlage gesprochen. Dies ist jedoch nicht ganz korrekt, weil damit 2 unterschiedliche Techniken und Anwendungen gemeint sind.
Bei der Solarthermie wird die Sonnenstrahlung mithilfe von Sonnenkollektoren eingefangen und in Wärme zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung umgewandelt. Dies ist die einfachste Art, Sonnenenergie zu nutzen. Zudem ist sie technisch mit weitaus weniger Aufwand umzusetzen als die Photovoltaik. Diese wandelt über Solarzellen die Lichtstrahlen der Sonne in elektrische Energie um.

Die Solarzelle

Sobald auf eine Siliziumscheibe Licht fällt, kommt es zur Freisetzung von Elektronen. Damit man die Elektronen nutzen kann, verunreinigt man ganz gezielt die Zelle auf der Vorder- und Rückseite mit verschiedenen Fremdatomen, wie Bor und Phosphor. Das führt dazu, dass sich alle Elektronen auf eine Seite bewegen und die positiven Ladungsträger auf die andere. So entstehen wie in einer Batterie 2 Pole: Plus und Minus. Schließt man nun einen Verbraucher an, fließt Strom. Das funktioniert selbst bei bewölktem Himmel (diffusem Licht), aber natürlich ist die Stromausbeute bei vollem Sonnenschein am größten.

Das Photovoltaikmodul

In einem Photovoltaikmodul sind in der Regel 60 hauchdünne und zerbrechliche 15 x 15 Zentimeter große Solarzellen zusammengefasst und miteinander verlötet. Zum Schutz vor Feuchtigkeit und Korrosion sind diese mittels einer Schicht aus Kunstharz luftdicht mit der Frontscheibe des Moduls verbunden. Dieses Sicherheitsglas ist sehr widerstandsfähig und antireflektierend. Es bietet ausreichend Schutz vor Schneelasten, Regen, Hagel, Wind und Stößen. Ein robuster Rahmen aus Aluminium hält das Ganze dauerhaft zusammen. Die Modulabmessungen betragen 1.650 x 992 Millimeter. Module mit 72 Solarzellen sind 1.960 x 992 Millimeter groß. Gab es früher viele verschiedene Modulgrößen, hat man sich heute auf Standardgrößen geeinigt, um die Montage zu erleichtern. Sonderformen sind aber natürlich weiterhin erhältlich.

Wissenswertes

Werden mehrere Photovoltaikmodule zusammengeschaltet, spricht man von einem Photovoltaikgenerator.

Die Parallel- und Reihenschaltung

Die Solarmodule mit den Solarzellen und der Wechselrichter gehören zu den wichtigsten Bestandteilen einer Photovoltaikanlage und müssen miteinander verbunden werden. Das ist über eine Reihenschaltung (Serienschaltung) oder Parallelschaltung möglich.

In der Regel werden Module parallel miteinander verbunden. Auf diese Weise beeinflussen sie sich nicht gegenseitig. Zudem wird verhindert, dass es bei der Verschattung eines Moduls zu einem Leistungsabfall der kompletten PV-Anlage kommt. Die volle Leistung der anderen Module gleicht die Verschattung aus. Allerdings ist die Installation einer Parallelschaltung um einiges aufwendiger als bei einer Reihenschaltung.

Nachteil der Reihenschaltung ist, dass das Modul mit der schwächsten Spannung die Leistung der anderen Module negativ beeinflusst. Fällt bereits ein geringer Schatten auf einen Bereich des Moduls, kann das dazu führen, dass spürbar weniger Strom produziert wird. Selbst Schäden durch Überhitzung der Solarzellen sind nicht auszuschließen.

Wissenswertes

Ob du dich für eine Reihen- oder Parallelschaltung entscheidest, hängt unter anderem vom Einstrahlungsverlauf, von der Anlagengröße und dem Wechselrichter ab.

Der Wechselrichter

Der Wechselrichter wandelt den von der Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Dies ist notwendig, weil unser Stromnetz und alle Verbraucher auf Wechselstrom ausgelegt sind. Jeder Wechselrichter ist mit einer Kommunikationsschnittstelle zur Photovoltaikanlage ausgestattet, um Spannung, Stromstärke und aktuelle Leistung zu überwachen. Störungen werden auf diese Weise schnell erkannt. Zudem können die Ertragsdaten an Energiemanagementsysteme übermittelt werden.

Damit ein möglichst hoher Solarertrag erzielt wird, ist es wichtig, die Solarmodule immer möglichst nah am Maximum-Power-Point (MPP) zu betreiben. Diese Funktion nennt man MPP-Tracking und wird normalerweise vom Wechselrichter übernommen. Der Wechselrichter sorgt hierbei durch regelmäßige und gezielte Veränderung des Innenwiderstands dafür, dass sich die Solarmodule permanent im MPP befinden. So liefern sie kontinuierlich das Leistungsoptimum.

Wissenswertes

Hatten Wechselrichter früher einen Trafo (Transformator), kommen moderne Wechselrichter ohne diesen aus. Sie haben dadurch einen höheren Wirkungsgrad.

Die Solarkabel

Neben den Solarmodulen und dem Wechselrichter sind auch die richtigen Solarkabel von Bedeutung. Kabelverluste und niedrigere Erträge können durch falsch dimensionierte Verbindungen entstehen.

Gleichstromkabel sind für den Transport des Gleichstroms von den verschalteten Modulen hin zum Wechselrichter zuständig. Diese Kabel sind meist recht lang, weil die Solarmodule auf dem Dach montiert sind und der Wechselrichter in der Nähe des Stromzählers. Bedingt durch die lange Kabelstrecke und den durchfließenden Strom sind bei falscher Kabelwahl größere Verluste nicht auszuschließen. Verwende daher immer die vom Hersteller vorgegebenen Kabel.

Wechselstromkabel sind sehr kurz, da Wechselrichter und Stromzähler oft direkt nebeneinander installiert werden. Eventuelle Verluste sind dementsprechend klein.

Wissenswertes

Um Kabelverluste möglichst niedrig zu halten, empfiehlt es sich, Kabel mit einem geringen spezifischen Widerstand und möglichst großen Kabeldurchmesser zu verbauen. Kabel aus Kupfer mit einem passenden Querschnitt sind dafür gut geeignet.

Die Zähler

Grundsätzlich benötigen Betreiber einer Photovoltaikanlage, die die Eigenverbrauchsregelung nutzen möchten, 3 Stromzähler:

  • Ertragszähler: Dieser misst den insgesamt von der Photovoltaikanlage erzeugten Strom.
  • Bezugszähler: Er hält fest, wie viel Strom aus dem öffentlichen Stromnetz für den Eigenverbrauch bezogen wird.
  • Einspeisezähler: Er erfasst, welche Strommenge in das Netz eingespeist wird.

Wissenswertes

Zweirichtungszähler: Hierbei handelt es sich um die Kombination aus Einspeisezähler und Bezugszähler in einem Gerät. Ein Zählwerk misst die eingespeiste Strommenge, ein zweites Zählwerk die aus dem Netz bezogene Strommenge. Durch den Zweirichtungszähler wird quasi ein Zähler weniger benötigt und es entsteht mehr Platz im Zählerschrank.

Überspannungsschutz Photovoltaik

Der Überspannungsschutz für Photovoltaik ist seit 2018 für Einfamilienhäuser und kleine Gewerbebetriebe in den VDE-Normen verbindlich vorgeschrieben, unter anderem in den VDE-Normen 0100-443 bzw. 0100-534. Der Photovoltaik-Überspannungsschutz schützt die Bewohner und die Anlage vor hohen Spannungen, wie sie beispielsweise bei direkten oder indirekten Blitzeinschlägen entstehen können, aber auch bei Blitzeinschlägen in der Nähe.

Beim Überspannungsschutz für Photovoltaik handelt es sich wie für andere elektrische Systeme um separate Schutzgeräte. Untergracht werden sie entweder direkt an der Photovoltaikanlage oder im Zählerschrank. Sobald eine plötzliche Überschreitung der üblichen Spannung auftritt, unterbricht der Überspannungsschutz in Sekundenbruchteilen die Stromversorgung für die nachgeschalteten Geräte und leitet die hohen induzierten Überspannungen beispielweise in die Versorgungsleitungen ab.

Übrigens: Sobald der Überspannungsschutz ausgelöst wurde, ist er nicht mehr funktionsfähig und du musst ihn austauschen lassen.

Wie können Überspannungen entstehen?

Die Ursachen sind vielfältig, zum Beispiel Stromschwankungen im Versorgungsnetz, weil im Umspannwerk Probleme aufgetreten sind. Die häufigste Ursache ist jedoch der bereits erwähnte Blitzeinschlag. Im Gegensatz zu Überspannungsschutzgeräten zum Blitzschutz der Photovoltaikanlage ist eine Blitzschutzanlage allerdings nicht gesetzlich vorgeschrieben. Dennoch ist es ratsam, eine von der Photovoltaikanlage getrennte Blitzschutzanlage auf dem Dach anzubringen, um Blitzeinschläge einzufangen und ins Erdreich abzuleiten.

Nachfolgend ein paar Informationen zu Blitzeinschlägen und den möglichen Folgen für deine Photovoltaikanlage:

  • Direkter Blitzeinschlag: Es folgt eine Überspannung der Photovoltaikanlage, wodurch oft mechanische Schäden und Brände entstehen können.
  • Indirekter Einschlag: Weil Blitzströme über Teile der Installationen und Leitungen in die Photovoltaikanlage fließen können, kann ein Blitzschlag in der Nähe ebenfalls Überspannungen verursachen.
  • Einschläge bis zu 500 Meter Entfernung: Aufgrund der Blitzentladung (elektrische Energie) entstehen starke magnetische Felder, wodurch Schäden durch Überspannung möglich sind.
  • Ferneinschlag: Mit der Entfernung zum Blitz nimmt die Stärke des Magnetfeldes ab. Ein Blitzeinschlag mit einem Abstand von 500 bis 1.500 Meter kann unter Umständen die Anlage vorübergehend in ihrer Funktion beeinträchtigen. Zu bleibenden Schäden führt das normalerweise jedoch nicht.

Übrigens: Versicherungen fordern inzwischen fast immer eine gesonderte Absicherung gegen Blitzschlag.

Alles aus einer Hand: Die Photovoltaik-Komplettanlage

In den letzten Jahren sind sogenannte Photovoltaik-Komplettanlagen auf den Markt gekommen. Diese werden für alle gängigen Dachtypen angeboten. Sie bieten dir sämtliche Komponenten und Montagematerialien, die für den Betrieb einer Photovoltaikanlage erforderlich sind. Generell sollte eine Photovoltaik-Komplettanlage folgende Komponenten beinhalten:

  • Montagegestell (Unterkonstruktion inklusive Dachhaken)
  • Photovoltaikmodule
  • Wechselrichter
  • Zähler
  • Solarkabel
  • Montagematerial

Je nach Angebot ist auch ein passender Solarstromspeicher mit dabei. Oft werden Photovoltaik-Komplettanlagen inklusive Montage vor Ort angeboten. Du musst dich daher um fast nichts kümmern, außer das passende Angebot zu finden.

Wissenswertes

Prüfe die Zahlungs-, Liefer- und Versandbedingungen und vergleiche sie eventuell. Gleiches gilt für weiterführende Serviceleistungen und Garantien. Meist beträgt die Laufzeitgarantie 20 Jahre.

Vorteile einer Photovoltaik-Komplettanlage:

  • geringer Zeitaufwand, da du nicht jede einzelne Komponente recherchieren musst
  • optimal aufeinander abgestimmte Einzelkomponenten
  • einfach kalkulierbare Kosten

Wissenswertes

Achte darauf, dass die PV-Komplettanlage hinsichtlich Leistung und erforderlicher Dachfläche deinen Anforderungen gerecht wird und der Solarstromspeicher zu deinem Stromverbrauch passt und entsprechend dimensioniert wird. Idealerweise setzt du dich mit einem Fachmann (zum Beispiel ein Solateur) zusammen, damit auch wirklich alles passt.

Was kostet so ein „Solarpaket“?

Die Kosten einer PV-Komplettanlage variieren je nach Hersteller und Größe. Daher solltest du die Preise verschiedener Anbieter prüfen und miteinander vergleichen. Der Kostenvergleich Komplettanlage und Einzelkomponenten bei separatem Kauf ist empfehlenswert. Je nach Leistungsgröße, Komponenten, Angebotsumfang (Speicher, Installation) bewegen sich die Kosten zwischen 5.500 Euro und 19.000 Euro. Sollte ein Fachmann die Installation übernehmen, musst du nochmals mit Kosten zwischen 600 und 900 Euro rechnen. Für den Netzanschluss sind zusätzlich 500 bis 1.000 Euro einzukalkulieren. Wenn du nicht auf sehr günstige Angebote zurückgreifst und dich für eine hochwertige, vorkonfektionierte Photovoltaik-Komplettanlage entscheidest, machst du sicher keinen Fehler.

Installation der Photovoltaikanlage ist Sache des Fachmanns

Photovoltaikanlagen sind elektrische Anlagen. Zudem erzeugen die Solarmodule sofort Strom, sobald Sonnenlicht einstrahlt. Wenn du nicht selbst vom Fach bist, überlass die Montage daher einem Fachmann. Entsteht beispielsweise aufgrund fehlerhafter Installation ein Feuer, fordern Versicherungen in der Regel den Nachweis einer sachgerechten Montage und eines korrekten Anschlusses. Wenn du diesen nicht vorlegen kannst, zahlen die meisten Versicherungen nicht und du bleibst auf dem Schaden sitzen.

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Batteriespeicher: Unabhängigkeit zu jeder Tages- und Jahreszeit

Mit einem Solarstromspeicher, auch bekannt als Batteriespeicher, kannst du den günstigen Solarstrom unabhängig von Tageszeit und Sonnenangebot nutzen und deinen Eigenverbrauch erhöhen. Überflüssiger Strom fließt dann nicht in das öffentliche Netz und muss auch nicht bei Bedarf für teures Geld gekauft werden, sondern wird kurzfristig im Solarstromspeicher zwischengelagert, bis du ihn benötigst. So erhältst du größtmögliche Unabhängigkeit vom Energieversorger. Ferner ärgern dich auch steigende Strompreise wesentlich weniger.

Allein zwischen 2010 und 2020 ist der Preis für Haushaltsstrom um 40 Prozent gestiegen. Vor dem Hintergrund der Corona-Pandemie und dem Krieg in der Ukraine sind die Strompreise nahezu explodiert. Wie erwähnt betrug im April 2022 der durchschnittliche Strompreis für Haushalte 41 Cent pro kWh und die Stromgestehungskosten einer PV-Anlage zwischen 3 bis 11 Cent pro kWh. Dein selbst erzeugter Strom ist also wesentlich günstiger. Im Jahr 2005 gab es eine Einspeisevergütung in Höhe von bis zu 54,53 Cent pro kWh. Für kleinere PV-Anlagen (bis 10 kWp) auf Ein- und Zweifamilienhäusern gibt es im Mai 2022 nur noch 6,50 Cent pro kWh für 20 Jahre.

Es lohnt sich daher kaum noch, viel Strom einzuspeisen. Deswegen kommt dem Eigenverbrauch eine immer größere Bedeutung zu. Mit einem Solarstromspeicher lässt sich dieser auf über 60 Prozent erhöhen. Mit dem richtigen Energiemanagement sind sogar bis zu 80 Prozent möglich. Derzeit beträgt der Eigenverbrauchsanteil in deutschen Haushalten durchschnittlich 30 Prozent.

Wie funktionieren Solarspeicher?

Im Solarstromspeicher wird Solarstrom zwischengelagert, der nicht sofort genutzt werden kann. Dazu werden Lithium-Ionen-Batterien aufgeladen, da sie besonders leistungsstark sein. Ist der Solarspeicher voll, wird der überschüssige Solarstrom in das öffentliche Netz eingespeist. Scheint die Sonne nicht, zum Beispiel abends, kann der Strom aus dem Speicher die Haushaltsgeräte mit Energie versorgen. Erst wenn der Solarspeicher „leer“ ist, wird Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen. Auf diese Weise nutzt du selbst erzeugten Solarstrom optimal beziehungsweise maximierst deinen Eigenverbrauch.

Der Aufbau eines Batteriespeichers für die Photovoltaikanlage

Neben einer Batterie besteht der Speicher aus:

  • Batteriemanagementsystem
  • Batterie-Wechselrichter
  • Energiemanagementsystem

Wissenswertes

Damit deine solare Energieversorgung reibungslos funktioniert, sollten das Energiemanagementsystem und die Endgeräte miteinander kommunizieren. Spezielle Softwareprogramme oder Schnittstellen sorgen dafür, dass das klappt.
  • Batteriemanagementsystem

    Es ist dafür zuständig, dass der Ladezustand in allen Batteriezellen gleich ist und überwacht diese. Sollte eine einzelne Zelle zur Überhitzung neigen, schaltet es den Batteriespeicher rechtzeitig ab.

  • Batterie-Wechselrichter

    Er kümmert sich um die Be- und Entladung, die Steuerung der Ladezeitpunkte und die Ladeleistung. Es gibt auch Hybridwechselrichter. Diese vereinen die Funktion des PV-Wechselrichters und des Batterie-Wechselrichters in einem Gerät.

  • Energiemanagementsystem

    Es sorgt dafür, dass der Eigenverbrauch stets oberste Priorität hat. Besteht ein Stromüberschuss, lädt es die Batterie auf. Sobald die Batterie verteilt es die Überschüsse beispielsweise an die Wärmepumpe oder den Akku des Elektroautos, den Rest speist in das öffentliche Stromnetz ein. Um die Lebensdauer des Akkus zu verlängern, behält es immer einen mittleren Ladezustand bei. Je nach System wird sogar die Wettervorhersage berücksichtigt.

Welche Batteriespeicher gibt es für die Photovoltaik?

Photovoltaikanlagen würden früher bevorzugt mit einer Bleibatterie ausgestattet. Aufgrund ihrer enormen Ladekapazität und langen Lebensdauer haben sich heute Lithium-Batterien durchgesetzt.

Batteriespeicher aus Li-NMC (Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt) verfügen über eine äußerst hohe Energiedichte. Sie sind nicht nur kleiner, sondern auch deutlich leichter als andere Batteriespeicher. Vor allem für portable und mobile Anwendungen sind sie sehr gut geeignet. Der Erfolg der Elektromobilität beispielsweise wäre ohne sie kaum denkbar. Dieser Batterietyp hat jedoch einen Nachteil: Sobald der Separator (teilchendurchlässige Trennschicht) Fehler aufweist, kann es durch Mikrokurzschlüsse zur Überhitzung der Batterie kommen, die schlimmstenfalls anfängt, zu brennen.

Größe und Kapazität eines Batteriespeichers

Welche Kapazität der Speicher haben sollte, hängt von deinem Strombedarf und von der Leistung deiner Photovoltaikanlage ab. Grundsätzlich sollte er so dimensioniert sein, dass du dein Haus vom Abend bis zum nächsten Morgen mit ausreichend Strom versorgen kannst.

Beispiel: Ein durchschnittlicher 4-Personen-Haushalt mit einem Jahresstromverbrauch von circa 4.500 Kilowattstunden benötigt eine Speichergröße von 4 bis 6 Kilowattstunden. Ist der Speicher zu klein, kann er nicht genug Strom speichern und du musst teuren Strom aus dem Netz zukaufen.

Wissenswertes

Faustregel: Pro 1.000 Kilowattstunden Stromverbrauch brauchst du Solarmodule mit 1 Kilowatt Peak Leistung. Pro Kilowatt Peak Photovoltaik-Leistung sollten 0,5 bis 1 Kilowattstunden Speicherkapazität vorhanden sein. So kannst du die Hälfte deines Strombedarfs selbst decken.

Wann lohnt sich ein Solarspeicher?

  • bei Neukauf einer Solarstromanlage
  • bei einem angestrebten hohen Eigenverbrauchsanteil
  • bei größtmöglicher Unabhängigkeit vom Energieversorger und von hohen Strompreisen
  • bei höchstmöglicher Nutzung erneuerbar erzeugten Stroms
  • bei Solarspeichern mit langer Lebenserwartung

Je nach Modell und Hersteller beträgt die Lebensdauer von Batteriespeichern zwischen 5 und 15 Jahren oder auch mehr. Als Ende der Lebensdauer eines Batteriespeichers zählt der Zeitpunkt, an dem die Speicherkapazität nur 80 Prozent beträgt.

Photovoltaik-Speicher nachrüsten

Grundsätzlich kannst du für jede bestehende PV-Anlage einen Solarstromspeicher nachrüsten . Ob sich das im Einzelfall lohnt, ist eine andere Frage, außer die geplante Anschaffung soll vor allem den Klimaschutz unterstützen oder unabhängiger vom Energieversorger machen. Aus wirtschaftlicher Sicht sind folgende Aspekte zu berücksichtigen:

  • Alter der Photovoltaikanlage
  • Höhe der Einspeisevergütung
  • Höhe des Eigenstromanteils
  • Kosten des erforderlichen Speichers

Ist deine Anlage bereits um die 20 Jahre alt, ist es eher unwahrscheinlich, dass sich mit Blick auf die noch zu erwartende Lebensdauer ein Speicher amortisiert. Immerhin kannst du für die Nachrüstung mit Kosten von bis zu 10.000 Euro für den Speicher ausgehen. Falls der Zählerschrank dem aktuellen Stand der Technik angepasst werden muss, kommen noch einmal etwa 2.000 Euro dazu. Weitere 1.000 bis 2.500 Euro sind erforderlich, wenn du einen neuen Wechselrichter benötigt. Um die 14.000 Euro sind dann doch eine stattliche Summe.

Für Photovoltaikanlagen, die ab 2014 ihre Arbeit aufgenommen haben, ist aufgrund der niedrigen Einspeisevergütung und der aktuell hohen Strompreise die Anschaffung eines Speichers durchaus eine Überlegung wert. Denn je weiter Einspeisevergütung und Strompreis auseinanderdriften, desto mehr kannst du mit einem Stromspeicher sparen. Zudem bleibt noch ausreichend Zeit, damit sich die Anschaffung amortisieren kann.

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Tipps für den Kauf deiner Photovoltaikanlage

Tipps und Tricks auf einen Blick

  • Idealerweise holst du dir Unterstützung von einem Fachmann (Solarteur oder Installateur).

  • Stelle fest, ob das Dach überhaupt geeignet ist, die zusätzliche Last der Module zu tragen. Etwa 25 Kilogramm pro Quadratmeter benötigt die Photovoltaikanlage inklusive Modul und Untergestell.

  • Stimmen Lage, Neigung und Ausrichtung des Dachs?

  • Prüfe, ob ausreichend Fläche für die Installation einer Photovoltaikanlage vorhanden ist, beispielsweise auf dem Satteldach, Flachdach, Garagendach, Vordach oder an der Fassade.

  • Achte darauf, dass die Module möglichst verschattungsfrei montiert werden können.

  • Jetzt kannst du die Größe der Photovoltaikanlage festlegen, damit du einen optimalen Solarertrag und einen möglichst hohen Autarkiegrad erzielst.

  • Vergleiche immer mehrere Angebote. Wir empfehlen mindestens 3.

  • Achte auf eine entsprechend gute Qualität aller Komponenten der Anlage und prüfe, ob die Gebrauchsanleitungen in Deutsch vorliegen.

  • Es ist wichtig, dass die Komponenten die erforderlichen Normen und Vorschriften erfüllen (beispielsweise TÜV-Zertifizierung).

  • Wenn es sich um einen Neubau handelt, plane einen Stromspeicher gleich mit ein.

  • Stelle deine Photovoltaikanlage zusammen. Achte dabei darauf, dass alle Komponenten zusammenpassen.

  • Prüfe, ob eventuell eine PV-Komplettanlage günstiger ist.

  • Überlege, ob du die Anlage kaufen oder mieten möchtest.

  • Recherchiere, ob es Fördermittel vom Bund, von der Kommune oder Stadt gibt.

  • Stelle beim Finanzamt einen Antrag auf eine weitere Steuernummer für den Betrieb der Anlage.

  • Schließe eine Sachversicherung für die Anlage ab.

  • Überlasse Installation und Wartung unbedingt einem Fachmann.

  • Bestehe darauf, dass dir nach erfolgter Montage und Installation eine vollständige Anlagendokumentation ausgehändigt wird.

  • Lass dir unbedingt auch einen Anlagen- und einen Speicherpass ausstellen.

  • Nach Inbetriebnahme der Photovoltaikanlage musst du diese bei der Bundesnetzagentur anmelden. Dies kannst du nur online im PV-Meldeportal der Bundesnetzagentur machen.

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Was gibt es VOR der Montage der Photovoltaikanlage zu beachten?

Vorab solltest du unter anderem prüfen, ob überhaupt eine geeignete Fläche für deine Photovoltaikanlage zur Verfügung steht und ob das Dach die statischen Voraussetzungen mitbringt, um die Anlage zu tragen.

Überprüfung deines Dachs

Hier solltest du darauf achten, ob eventuell Reparaturen notwendig sind, die du später dann nicht mehr ausführen lassen kannst, beispielsweise der Austausch kaputter Dachziegel. Überprüfe auch unbedingt die Dachkonstruktion. Dachbegehung und Reparaturen sollte immer ein Dachdecker oder Zimmerer übernehmen.

Die Dachstatik ist von ganz besonderer Bedeutung. Schließlich müssen Dach und Haus imstande sein, das Gewicht der Photovoltaikanlage zu tragen. Bei der Statikprüfung sollte der Fachmann auch die mögliche Wind- und Schneelast berücksichtigen. Für die Statikprüfung benötigst du die Baupläne des Gebäudes sowie die beim Bau erstellten Statikunterlagen. Falls du diese nicht mehr haben solltest, frage beim Bauamt oder dem Bauunternehmen nach.

Der richtige Lichteinfall

Wenn die Statikprüfung positiv ausfällt und die Montage einer Photovoltaikanlage möglich ist, benötigst du noch eine ausreichend große Dachfläche, die einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage erlaubt.

Die passende Dachfläche allein reicht natürlich nicht aus. Ebenso wichtig sind die Dachneigung und die Ausrichtung des Gebäudes. Eine Photovoltaikanlage sollte daher möglichst in Richtung Süden ausgerichtet sein. Am effektivsten arbeitet sie bei einem Sonnenlichteinfall auf die Solarzelle im 90-Grad-Winkel. Da die Sonne im Tagesverlauf wandert, ist das natürlich nicht permanent möglich. In Deutschland werden die größten Solarerträge erzielt, wenn die PV-Anlage in einem Winkel von circa 30 Grad Richtung Süden ausgerichtet ist. Einstrahlungs- oder auch Reflektionsverluste sind dann am geringsten. Grundsätzlich erzielst du mit einem Aufstellwinkel zwischen 10 und 50 Grad die besten Ergebnisse. Beträgt die Dachneigung weniger als 25 Grad oder mehr als 60 Grad, verringert sich die Solarstromausbeute lediglich um etwa 10 Prozent.

Wissenswertes

Bei Dächern mit West- und Ostausrichtung sind unter Berücksichtigung des Aufstellwinkels aber auch noch sehr gute Solarstromerträge zu erzielen.

Lohnt sich eine Photovoltaikanlage auf der Nordseite des Hausdachs?

„Der Sonne entgegen“ – so lautet seit Jahrzehnten das Credo aller, die sich mit Photovoltaik beschäftigen. Und grundsätzlich hat sich auch nichts daran geändert, dass die Südausrichtung optimal ist; Südseite mit einer Dachneigung von 30 bis 35 Grad. Anlagenleistung und Einsatzweck hingegen haben sich durchaus verändert: bessere Wirkungsgrade, weniger Stromeinspeisung, mehr Eigenverbrauch.

Heute sind Photovoltaikanlagen effizienter als noch vor Jahren. Sie können die Sonneneinstrahlung daher weitaus besser nutzen, um Solarstrom zu erzeugen. So produziert eine auf der Nordseite montierte Anlage für Photovoltaik bei einer Dachneigung von 20 Grad 70 Prozent im Vergleich zur optimalen Südausrichtung. Beträgt die Dachneigung 30 Grad, sind es etwa 60 Prozent. Das zeigt, je flacher die Dachneigung, desto mehr Solarertrag. Bei ausreichend großer Dachfläche kannst du den Unterschied zur Südausrichtung durch zusätzliche Solarmodule oder etwas teurere Module mit sehr hohem Wirkungsgrad ausgleichen.

Auch hinsichtlich des Schwachlichtverhaltens der Solarzellen sind heutige PV-Module wesentlich besser als früher. Dies ist vor allem für die Verwertung diffusen Lichtes von Bedeutung, weil gerade bei einer Nordausrichtung der Anteil recht hoch ist. Bei diffusem Licht (geschlossene Wolkendecke, Nebel) ist die Solarstromausbeute sogar vergleichbar mit einer Südausrichtung.

Übrigens: Weil sich auf der Nordseite montierte Photovoltaikmodule weniger stark erhitzen als auf der Südseite, sind die Wirkungsgradverluste in solchen Situationen geringer.

Mehr Eigenverbrauch als früher

Die staatlich garantierte Einspeisevergütung ist in den letzten Jahren beträchtlich gesunken, während die Endkundenpreise für Strom immens angezogen haben. Es gibt daher einen eindeutigen Trend hin zur maximal möglichen Eigenversorgung mit Solarstrom.

Das funktioniert am besten, wenn du unabhängig von der Himmelsrichtung alle geeigneten Dachflächen mit Solarmodulen belegst, also nicht nur die Südseite. Denn das bietet dir den Vorteil, dass deine Photovoltaikanlage morgens, mittags und abends Solarstrom liefert, den du sofort im Haushalt verbrauchen kannst, ohne auf den zur Mittagszeit im Stromspeicher zwischengelagerten Solarstrom zurückgreifen zu müssen. Verbleibender Überschuss wird dann in den Homespeicher oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

Photovoltaikanlage auf der Nordseite kann sich lohnen

Solaranlagen mit Nordausrichtung sind dann eine gute Lösung, wenn eine nach Süden ausgerichtete Photovoltaikanlage zur Steigerung des Eigenverbrauchs ergänzt werden soll, das Dach aber bereits voll belegt ist. Wie weit eine Wirtschaftlichkeit bei alleiniger Montage auf dem Norddach gegeben ist, ist im Einzelfall zu prüfen. Denn passen alle Voraussetzungen zusammen, ist ein wirtschaftlicher Betrieb durchaus möglich.

Wie effektiv ist Photovoltaik im Winter?

Optimal ist die Sonneneinstrahlung in den Monaten Mai bis September. Doch auch in den Wintermonaten Oktober bis April ergibt sich mit 350 und 400 Watt pro Quadratmeter ein lohnenswerter PV-Ertrag von rund 35 Prozent. Die Schneelast auf der Solaranlage im Winter kann vor allem für Flachdächer zum Problem werden:

  • Bei Spitzdächern rutscht der Schnee in der Regel ohne Probleme langsam von den Solarmodulen ab. Eine Gefahr für die Anlage oder Statik des Gebäudes besteht nicht.
  • Bei Flachdächern hingegen sieht es anders aus: Besteht die Gefahr, dass die Traglastreserve des Gebäudes überschritten wird, solltest du einen Experten kommen lassen, der den Schnee entfernt. Denn das Gewicht von nassem Schnee ist nicht zu unterschätzen.

Übrigens: Der Wirkungsgrad der Solarmodule wird durch niedrige Temperaturen sogar gesteigert, was mit der Beschaffenheit von Silizium zusammenhängt. Der Ertrag erhöht sich um circa 4 Prozent pro 10 Grad Celsius Temperaturabnahme. An kalten und sonnigen Tagen sind daher durchaus sehr hohe Erträge möglich. Abhängig davon, in welcher Region du lebst, kann es sinnvoll sein, die Wintermonate bei der Ausrichtung der Module zu berücksichtigen. Angesichts des Sonnenstandes in Deutschland ist die übliche Ausrichtung mit einem 30- bis 35-Grad-Winkel ganzjährig eine gute Lösung.

Keine Verschattungen von Photovoltaikmodulen

Verschattungen entstehen zum Beispiel durch Schornsteine, Bäume oder beim Flachdach auch durch ungünstig hintereinander aufgeständerte Solarmodule. Problematisch an Verschattungen ist, dass sie immer zu teils erheblichen Energieverlusten führen. Das hängt damit zusammen, dass die Solarzellen des beschatteten Teils des Moduls wenig bis gar keinen Strom produzieren. Vor allem bei der Reihenschaltung führt das zu Energieverlusten, weil immer genau das Modul mit der wenigsten Sonneneinstrahlung die Menge des insgesamt fließenden Solarstroms bestimmt. Selbst Schäden an den Zellen durch Überhitzung können die Folge sein.

Photovoltaik und der Denkmalschutz

Wenn du in einem Haus mit Denkmalschutz wohnst und eine Photovoltaikanlage auf das Dach setzen möchtest, kommst du an den Vorgaben des jeweiligen Denkmalschutzgesetzes (DSchG) nicht vorbei. Denkmalschutz ist Ländersache, deswegen gibt es auch teilweise unterschiedliche Vorschriften, die einzuhalten sind. So kann es durchaus sein, dass eine Genehmigung, die in Nordrhein-Westfalen erteilt wurde, bei gleicher Sachlage in Bayern nicht erteilt wird. Weil Verstöße teuer werden können, beziehe unbedingt von der Planung bis zur Umsetzung die Denkmalschutzbehörde ein.

Entscheidungsgrundlagen der Behörden

Ob du dein denkmalgeschütztes Fachwerkhaus oder dein Jugendstil-Stadthaus auf saubere Solarenergie umrüsten darfst, liegt im Ermessen des zuständigen Sachbearbeiters und basiert auf dem jeweiligen Denkmalschutzgesetz. Die wesentlichen Entscheidungskriterien sind:

  • Ensembleschutz
  • Erscheinungsbild beziehungsweise
  • Sichtbarkeit
  • Außenwirkung der Anlage im öffentlichen Raum
  • Dach- und Gebäudestatik
  • Erhalt historischer Bausubstanz
  • öffentliches Interesse aus historischer,
  • künstlerischer, architektonischer, wissenschaftlicher oder heimatgeschichtlicher Sicht

Der Nutzen für Umwelt und Klima steht dabei oftmals im Hintergrund. Allerdings kommt langsam Bewegung in die Denkmalschutzauflagen. Vereinzelt wird darüber nachgedacht, durch entsprechende Gesetzesnovellen in Zukunft auch die Nutzung von Solaranlagen auf denkmalgeschützten Gebäuden zu vereinfachen, um so eine kategorische Ablehnung zu verhindern.

In Nordrhein-Westfalen hat beispielsweise der Landtag im Februar 2022 genau darüber debattiert. Oder Hessen: Bereits seit 2016 sind die Denkmalschutzämter angewiesen, bei all ihren Entscheidungen den Klima- und Ressourcenschutz besonders zu berücksichtigen.

Vielfältige Möglichkeiten im Sinne des Denkmalschutzes

Heute ist es kein Problem, individuelle Lösungen zu realisieren, die auch dem Denkmalschutz genügen. Es gibt Solardachziegel in allen Formen und Farben, die aus der Ferne optisch von klassischen Dachziegeln kaum zu unterscheiden sind. Oftmals sind sie sogar wesentlich leichter als herkömmliche Beton-Dachziegel, wenn sie zum Beispiel aus Solarglas, Kunststoff oder Keramik gefertigt sind. Dies kommt der Dachstatik eines denkmalgeschützten Hauses natürlich sehr entgegen.

Zudem existieren speziell für den Denkmal- und Ensembleschutz entwickelte Hochleistungs-Photovoltaikmodule aus deutscher Fertigung. Solarglas und Rahmen der Module sind hier rot eingefärbt. Sie lassen sich aus diesem Grund gut in das Gesamtbild integrieren. Manchmal genügt es einfach auch, die Photovoltaikanlage auf die von allen Blicken abgewandte Seite, zum Beispiel zum Hinterhof, zu installieren.

Falls du mit einer Solarfassade liebäugelst, dürftest du in der Regel Probleme mit der Umsetzung haben, denn erhaltenswerte Fassaden und der Ensembleschutz können dagegensprechen.

Was kosten Photovoltaikanlagen auf Baudenkmälern?

Pauschal lässt sich das leider nicht beantworten, denn die Kosten hängen stark von der individuellen Lösung und Umsetzung ab. Aber wie so oft bei Sonderlösungen kannst du davon ausgehen, dass dich deine Photovoltaik etwas teurer kommt, wie ja generell die Sanierung von unter Denkmalschutz stehenden Gebäuden recht kostenintensiv ist.

Photovoltaik und Mieterstrom

Mieterstrom – Quartier- oder Direktstrom – wird dezentral, also in räumlicher Nähe zum Abnehmer produziert. Für das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz handelt es sich dabei um von Solaranlagen auf dem Dach eines Wohngebäudes erzeugten Strom, der an Endverbraucher direkt vor Ort (– in diesem Gebäude oder im selben Quartier) – ohne Netzdurchleitung geliefert und von diesen verbraucht wird. Jeder Mieter erhält einen eigenen Stromzähler. Abgerechnet wird mit dem Betreiber der Stromanlage.

Der Reststrombedarf wird beispielsweise aus dem öffentlichen Netz gedeckt. Wird Überschussstrom ins Netz eingespeist, gibt es dafür eine Einspeisevergütung gemäß EEG. Zudem müssen Solar- und Reststrom mindestens 10 Prozent niedriger sein als der Grundversorgungstarif des regionalen Energieversorgers. Mieter haben nach wie vor Wahlfreiheit. Sie können also den Bezug des hauseigenen Solarstroms auch ablehnen und ihre elektrische Energie von einem Energieversorger beziehen.

Laut Bundesministerium zählt Strom aus anderen erneuerbaren Energiequellen, zum Beispiel aus Windkraft, nicht zum geförderten Mieterstrom-Modell. Damit ganzjährig eine hundertprozentige Stromversorgung möglich wird, ist es aber durchaus erlaubt, die Photovoltaikanlage zum Beispiel mit einem kleinen Blockheizkraftwerk (BHKW) im Keller zu kombinieren. Auch andere Mieterstrommodelle, zum Beispiel Stromerzeugung durch Kleinwindkraftanlagen oder BHKW sind natürlich erlaubt, erhalten aber keine staatliche Mieterstrom-Förderung.

Was soll Mieterstrom bewirken?

Lange Zeit hatten Mieter keine Möglichkeit, von den finanziellen Vorteilen durch Solarstrom vom Hausdach zu profitieren. Lediglich sogenannte Balkon-Solaranlagen bieten eine „kleine“ Möglichkeit dazu, falls der Vermieter deren Installation zustimmt. Auch der Bezug von Ökostrom ist in dieser Hinsicht keine Alternative.

Installiert hingegen der Vermieter des Mietobjekts Photovoltaik auf dem Dach und beliefert seine Mieter über das Hausstromnetz mit dem Strom von der Sonne, sind diese voll dabei und können ihre Elektrogeräte mit sauberem und günstigen Solarstrom betreiben. Natürlich wäre das auch früher schon möglich gewesen, brachte dem Vermieter aber meist keinerlei wirtschaftlichen Vorteile.

Förderung des Mieterstrom-Modells

Mit der staatlichen Förderung (Mieterstromzuschlag) soll das Angebot von Mieterstrom für Vermieter wirtschaftlich attraktiver werden. Der Anbieter des geförderten Mieterstroms kann den Mieterstromzuschlag vom Netzbetreiber verlangen, wenn folgende Voraussetzungen erfüllt sind:

  • maximal installierte Photovoltaik-Leistung 100 kWp
  • Installation auf, an oder in einem Wohngebäude
  • Nutzung von mindestens 40 Prozent der Gesamtfläche zum Wohnen
  • Lieferung und Verbrauch des Stroms an Endverbraucher im Gebäude oder im selben Quartier beziehungsweise Nebengebäude
  • Lieferung des erforderlichen Reststroms durch Mieterstromanbieter
  • keine Stromdurchleitung durch das öffentliche Netz
  • Inbetriebnahme ab Inkrafttreten des Mieterstromgesetzes (25. Juli 2017)
  • Registrierung der Mieterstromanlage bei der Bundesnetzagentur

Die aktuelle Höhe des Mieterstromzuschlages legt das EEG 2021 fest. Dieser fällt niedriger aus als die Einspeisevergütung, weil der Anbieter nicht nur den Zuschlag bekommt, sondern ebenso die Erlöse aus dem Stromverkauf. Wie die Einspeisevergütung wird der Mieterstromzuschlag monatlich abgesenkt. Der Mieterstromzuschlag betrug im April 2022 für neu installierte Photovoltaikanlagen bis 10 kWp 3,07 Cent, bis 40 kWp installierter Leistung 2,85 Cent und bis 100 kWp 1,92 Cent. Der Mieterstromzuschlag wird ab Datum der Inbetriebnahme 20 Jahre lang bezahlt.

Preisvorteile für Mieter

Durch Produktion und Verbrauch des Solarstroms vor Ort entfallen einige Kosten, die üblicherweise bei Netzbezug anfallen:

  • kein Netzentgelt
  • keine Stromsteuer
  • keine Konzessionsabgabe

Hinzu kommt, dass Solarstrom nicht teurer wird und somit Strompreiserhöhungen lediglich den Reststromanteil betreffen.

Praxis der Mieterstrom-Lieferung

Das Osterpaket der Ampelkoalition beinhaltet keine wesentlichen Vereinfachungen beim Mieterstrom-Modell. Es ist noch immer zu aufwendig, zu komplex und zu kompliziert. Daher ist es oft nicht der Vermieter, der den Solarstrom anbietet, sondern ein Dritter. Dazu stellt der Vermieter beispielsweise Energieversorgern, Stadtwerken oder Wohnungsbaugesellschaften die erforderlichen Dachflächen zur Verfügung, die sich mit der Materie bestens auskennen.

Die Mieterstromförderung ist aber auch über „Lieferketten“ möglich. In diesem Fall betreibt der Vermieter zwar die Anlage, gibt aber den Strom an einen Dritten weiter. Meist ist dies ein Energiedienstleiter, der dann die Mieter mit dem Solarstrom beliefert.

Ab wann lohnt sich das Mieterstrom-Modell?

Das hängt natürlich von der Anlagengröße und der Anzahl der Mieter ab. Mehrfamilienhäuser sollten jedoch möglichst um die 30 Wohneinheiten haben und natürlich über ein ausreichend großes und ungenutztes Dach verfügen, das auch mit Blick auf die Statik geeignet ist, die Photovoltaikanlage zu tragen.

Die Art der Montage

Eigentlich gibt es keine Dachform, auf der eine Solarstromanlage keinen Platz findet. Die Industrie hat für nahezu jede Gegebenheit die passende Lösung. Üblich sind jedoch die Aufdach-, Indach- und Flachdachmontage.

Ist das Dach geneigt, kannst du zwischen der Aufdach- und Indachmontage wählen. Bei der Aufdachmontage werden die PV-Module oberhalb der Dachhaut montiert. Die Module werden dazu mit Metallkonstruktionen verschraubt, die an Dachhaken befestigt sind. Der Vorteil hierbei ist, dass die Dachhaut nicht verändert wird und so weiterhin die Abdichtung des Dachs übernimmt.

Bei der Indachmontage ersetzen die Solarmodule die Dachziegel. Bei einem Neubau sparst du dann auch die entsprechende Anzahl an Dachziegeln. Die Module werden in der Ebene der Dachhaut montiert und übernehmen daher die abdichtende Funktion. Eine Unterkonstruktion wird nicht benötigt. Bei dieser Variante ist darauf zu achten, dass die Module gut hinterlüftet sind, damit sie nicht überhitzen. Die Indachmontage ist etwas teurer als eine Aufdachmontage.
Beim Flachdach werden Solarmodule komplett mit der Halterung beispielsweise auf einem Betonsockel befestigt. Die Installation ist hier sehr einfach. Zudem lassen sich die Module optimal ausrichten.

Wissenswertes

Unterschätze nicht die Kräfte des Windes. Fachfirmen verankern aus diesem Grund die PV-Anlage im Schrägdach fest auf den Sparren. Beim Flachdach treten noch wesentlich größere Kräfte auf. Die Anlage muss daher ausreichend befestigt werden. Solarfirmen arbeiten deswegen im Zweifelsfall mit einem Statiker zusammen. Nicht korrekt gesicherte Flachdachanlagen können verrutschen oder sogar abheben.

Solardachziegel

Solardachziegel sind eine weitere Variante, Solarstrom zu produzieren, aber eine sehr zeitaufwendige und kostenintensive. Sie werden genauso wie konventionelle Dachziegel verlegt, allerdings muss der Fachmann jeden einzelnen Solardachziegel elektrisch miteinander verbinden. Pro Quadratmeter Dachfläche werden etwa 15 Dachziegel benötigt. Fehler sind hier quasi vorprogrammiert. Zudem ist das Finden der Fehler mit einem enormen Zeitaufwand verbunden. Für Ein- und Mehrfamilienhäuser werden sie daher meist nicht eingesetzt. Sie sind aber eine gute Lösung, wenn denkmalgeschützte Gebäude mit einer Photovoltaikanlage ausgestattet werden sollen.

Transparente PV-Module

Bei solchen (semi-)transparenten PV-Modulen sind nicht etwa die Solarzellen lichtdurchlässig, sondern die Materialien, in die sie eingebettet sind. Meist besteht die äußere Schutzschicht der Module aus durchsichtigem Glas. Anders als bei Standardmodulen befindet sich auch auf der Rückseite keine Folie, sondern eine durchsichtige Glasplatte aus Wärme-, Sicherheits- oder einfachem Hartglas. Die sehr stabilen Glas-Glas-Module bringen jedoch reichlich Gewicht mit.

Alternativ können die Solarzellen auch in transparentes Tedlar eingebettet werden, ein spezieller Kunststoff, der ein großes Lichtspektrum durchlässt. Die Kunststofffolien EVA oder PVB sind ebenfalls zum Laminieren von Solarzellen geeignet. Der Transparenzgrad hängt bei kristallinen Siliziumzellen davon ab, wie groß die Abstände zwischen den eingebetteten Zellen sind. Bei Dünnschichtzellen bestimmt der mechanische Eingriff in die Solarzellen die Transparenz. Denn dazu schneiden hier Laser quadratische Durchbrüche aus den Solarzellen.

Semitransparente Solarmodule verursachen auf den darunter liegenden Bereichen Muster aus Licht und Schatten: Streifen, Rechtecke oder Kreise. Durch die Vergrößerung der Abstände zwischen den einzelnen Solarzellen können weniger Solarzellen verbaut werden, was auf Kosten der elektrischen Leistung geht.

Welche Transparenzstufen gibt es?

Grundsätzlich ist jede Transparenz möglich. Aber mit steigender Transparenz sinkt der Wirkungsgrad. Hersteller bieten meist Transparenzstufen an, die sich zwischen 25 und 40 Prozent bewegen. PV-Module aus kristallinen Solarzellen erreichen ihre Transparenz durch die Abstände zwischen den Solarzellen. Je größer diese sind, desto mehr Sonnenlicht lassen sie durch.

Bei einer Transparenz von 15 bis 40 Prozent genügt im Sommer die Verschattung, um erfolgreich vor der Sonnenhitze zu schützen und ausreichend Solarstrom zu erzeugen. Bei einer Transparenz von 10 Prozent bewegen sich die Wirkungsgrade im Bereich von bis zu 14 Prozent. Steht für die Terrassen-Dachanlage eine nutzbare Fläche von circa 20 Quadratmeter zur Verfügung, kannst du im Jahr um die 2.500 kWh Solarstrom erzeugen.

Solarfolien

Auch mit ihnen kannst du Solarstrom erzeugen. Sie haben ein sehr geringes Gewicht, sind sehr kostengünstig zu produzieren und zu installieren sowie vielfältig einsetzbar. Da kein Glas verwendet wird, sind sie bruchsicher, biegsam und lassen sich auch hinsichtlich der Abmessungen individuell verwenden. Eine Photovoltaik-Folie erzielt heute Wirkungsgrade von 6 bis 10 Prozent. Konventionelle Solarmodule hingegen erreichen, je nach Typ, einen Wirkungsgrad von bis zu 20 Prozent. Ihr Einsatz bietet sich auf Dächern mit geringer Tragfähigkeit, abgerundeten oder gewellten Dächern und an Fassaden an. Sie sind einfach anzubringen. So ist es sogar möglich, direkt von der Rolle zu verlegen. Die Solarfolie wird direkt mit der jeweiligen Untergrundfläche verklebt.
Eine Photovoltaik-Folie besteht aus dünnem und flexiblem Kunststoff, auf dem Schichten aus amorphem Silizium (a-Si) im Nanometerbereich aufgebracht sind. Die leistungsfähigsten Folien sind 0,4 Millimeter dünn. Eine weitere Variante sind Kunststofffolien, die mithilfe einer hauchfeinen Halbleiterschicht aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS) bedampft wurden.

PV-Folien können in verschiedenen Farben, auch farblos, hergestellt werden. Positiv ist zudem, dass bei der Produktion keine giftigen Materialien oder Schwermetalle verwendet werden.

Verglichen mit PV-Modulen sind PV-Folien gegenüber UV-Strahlung empfindlicher. Auch die Abnahme der Leistung erfolgt bei Solarfolien schneller.

Fassaden-Montage

Die Montage einer Photovoltaikanlage an einer Fassade ist selbstverständlich auch möglich. Bedingt durch den vertikalen Winkel kann es je nach Gebäudeausrichtung allerdings zu einer Ertragsminderung von bis zu 50 Prozent kommen. Bei der Fassadenmontage werden Dünnschichtmodule verwendet, was die Gebäude optisch aufwertet.

Die Möglichkeiten, Solarstrom für das Eigenheim zu produzieren, sind vielfältig. Sicherlich kommt es auch auf deine finanziellen Mittel und deinen ästhetischen Anspruch an. Wofür du dich auch entscheidest: Mit Solarstrom triffst du stets eine Entscheidung für die Umwelt und eine nachhaltige Energieproduktion

Sonderfall: Photovoltaik auf dem Terrassendach

Gerade an sonnigen Sommertagen bietet eine Terrassenüberdachung den ersehnten Schatten oder schützt vor einem plötzlichen Regenschauer. Doch eine Terrassenüberdachung kann dir weitaus mehr Komfort bieten, zum Beispiel günstigen Strom von der Sonne. Diesen kannst du selbst verbrauchen und (- in Verbindung mit deiner Anlage auf dem Hausdach) - Überschüsse im Solarspeicher zwischenlagern oder direkt ins öffentliche Stromnetz einspeisen.

Bei einer nachträglichen Installation von Photovoltaik auf dem Terrassendach solltest du vorsichtshalber das zuständige Bauamt über dein Vorhaben in Kenntnis setzen. Denn grundsätzlich handelt es sich dabei um eine bauliche Veränderung. Einer Genehmigung steht aber in der Regel nichts im Weg.

Wie sieht es mit dem Solarertrag beim Terrassendach aus?

Der Solarertrag ist natürlich um einiges geringer ist als bei einer Anlage auf dem Hausdach. Denn die zur Verfügung stehende Dachfläche für eine Solarterrassen ist in den meisten Fällen relativ klein. Außerdem sind Terrassenüberdachungen in der Regel flach oder nur leicht geneigt, was die mögliche Solarernte ebenfalls einschränkt. Verwendest du spezielle Solarmodule, sind diese oft nicht so leistungsstark wie übliche Photovoltaikmodule.

Es geht auch eine Nummer kleiner

Es ist davon auszugehen, dass die Fläche eines normalen Terrassendachs nicht immer ausreicht, um die solare Stromversorgung eines Hauses teilweise oder gar komplett zu decken. Aber es gibt zahlreiche Verbraucher in direkter Nähe deiner Terrasse, die du mit kostenlosem und sauberen Sonnenstrom betreiben oder deren Akkus aufladen kannst:

  • Terrassenbeleuchtung
  • Infrarot-Wärmestrahler
  • Elektrogrill
  • Radio und TV
  • Teichpumpen
  • Akku-Gartenanwendungen und -geräte jeglicher Art

Welche Solarmodule eignen sich für ein Terrassendach?

Herkömmliche Solarstrommodule sind eher ungeeignet. Sie sind nicht nur sehr schwer, sondern lassen konstruktionsbedingt kein Licht durch. Falls das nicht erwünscht ist, solltest du auf spezielle lichtdurchlässige Photovoltaikmodule zurückgreifen. Diese bringen zwar weniger Leistung, sind aber für diesen Einsatzzweck bestens geeignet. Sie kosten allerdings etwas mehr.

Wichtig ist, dass die Unterkonstruktion des Terrassendachs das Gewicht der Module tragen kann. Beziehe Aus diesem Grund unbedingt einen Fachmann ein.

Mögliche Risiken und Probleme von Photovoltaik

Entstehen Schäden an und durch Photovoltaikanlagen, sind in der Regel Orkanböen und schwere Schneelasten die Ursachen. Die Anlagen können teilweise abheben und zu Boden stürzen. Kollektorscheiben können unter der Schneedecke brechen oder die Rahmen der Solarmodule deformieren, denn hier drücken pro Quadratmeter 80 kg und mehr auf die Glasabdeckungen. Aber auch große Hagelkörner können zu Rissen in der Kollektorscheibe führen. Besonders groß sind die Schäden durch Blitzeinschläge oder Starkregen. Durch diese Ereignisse kann die gesamte Elektrik der Anlage Schaden nehmen.

Ebenso kann es durch Marderverbiss oder Vögel zu einem Kurzschluss kommen und Kabel können verschmoren. Gegen Marder helfen Drahtgitter, die du zwischen den Solarmodulen und dem Dach anbringen kannst. Gegen Vögel helfen sie allerdings nicht. Um dich finanziell abzusichern, solltest du eine Photovoltaik-Versicherung abschließen.

Zu den Risiken von Photovoltaik zählen:

  • Leistungsminderung durch qualitativ minderwertige Produkte, schlechte Leistungsberechnung, unprofessionelle Montage und Installation, Marderverbiss und stark verschmutzte Module
  • außergewöhnliche Wetterereignisse wie Sturm, Starkregen oder extremer Schneefall
  • Brandgefahr durch fehlerhafte elektrische Verbindungen zwischen den Solarmodulen
  • fehlender Blitz- und Überspannungsschutz
  • Einsturzgefahr durch fehlende oder falsche Statikberechnung

Self-made-Photovoltaikanlage: Sinnvoll oder eher nicht?

Wenngleich Photovoltaikanlagen im Laufe der Jahre wesentlich günstiger geworden sind, ist ihre Anschaffung nach wie vor mit hohen Investitionen verbunden. Wer viel technisches Wissen und handwerkliches Geschick besitzt, stellt sich da sicher die Frage, ob er vielleicht wesentlich günstiger wegkommt, eine Anlage für Photovoltaik selbst zu bauen. Grundsätzlich spricht auch nichts dagegen. Allerdings ist das nicht ganz so einfach, denn du kannst nicht alle Komponenten im Fachgeschäft oder online kaufen. Eventuell können dir die Hersteller weiterhelfen, aber sicher nicht zu den Preisen, wie sie der Großhandel erhält.

Bei aller Fachkenntnis und Geduld, die du aufbringen musst: Der Wirkungsgrad selbst gebauter Solarstromanlagen ist in den meisten Fällen deutlich geringer als bei professionellen Komplettsets. Eigens gebaute Photovoltaikanlagen besitzen ein hohes Gefahrenpotenzial. Sie können große und somit teure Schäden verursachen.

PV-Module produzieren je nach Lichteinfall Stromstärken, die beim Berühren der spannungsführenden Teile lebensgefährlich sind. Funktioniert dein Eigenbau nicht so, wie er soll, oder verursacht im schlimmsten Fall sogar Sach- oder Personenschäden, dann kann es richtig teuer werden. Nachfolgend findest du die Vor- und Nachteile von selbst gebauten Photovoltaikanlagen:

Vorteile

  • in der Regel kostengünstiger als eine gekaufte Solarstromanlage
  • höhere Wertschätzung dank Eigenleistung
  • Kostenersparnis bei Eigenmontage

Nachteile

  • Probleme beim Kauf aller erforderlichen Komponenten
  • wesentlich geringerer Wirkungsgrad
  • fehlende Zertifizierung, daher weder Einspeisevergütung noch Förderung möglich
  • Gefahr von Sach- und Personenschäden durch Installationsfehler
  • mögliche negative Auswirkung auf den Versicherungsschutz für Anlage und Haus
  • eventuell Wegfall der Garantieleistungen bei den verbauten Komponenten

Die einzelnen Komponenten

Prinzipiell kannst du Solarzellen sogar relativ einfach selbst bauen. Die nach ihrem Erfinder benannten Grätzelzellen (Farbstoffsolarzellen) sind organische oder synthetische Solarzellen, die ohne Silizium und Halbleiter auskommen. Zum Einfärben kannst du abgekühlte Beerensäfte nehmen. Mit Wirkungsgraden von 2 bis 3 Prozent sind sie lediglich für den Betrieb kleiner Stromverbraucher geeignet. Online bekommst du zwar Solarzellen, allerdings eignen sich diese meist nur zum Experimentieren oder für den Bau von Solarmodellen.

Beim Bau des Kastens für die Module solltest du berücksichtigen, dass eine gute Photovoltaikanlage bis zu 30 Jahre Strom erzeugt. Holz oder Plexiglas, das in manchen Anleitungen verwendet wird, hält diesen Zeitraum nicht unbeschadet durch. Für eine Photovoltaikanlage im Garten ist das aber sicher kein Problem. Für die Hausstromversorgung solltest du fertige Module verwenden.

Laderegler und Wechselrichter benötigst du natürlich auch. Die Wenigsten können diese selbst bauen. Gerade die für die Photovoltaikanlage wichtigen Wechselrichter sind sehr komplex aufgebaut. Es ist daher fraglich, ob sich Zeitaufwand und persönliches Risiko lohnen, eine Photovoltaikanlage selbst zu bauen, die noch dazu wahrscheinlich nicht wirtschaftlich Sonnenenergie erntet.

Übrigens: Den Anschluss an die Hausstromelektrik darf nur eine Fachkraft vornehmen.

Selbstmontage der Photovoltaikanlage

Obwohl es nicht verboten ist, deine Photovoltaikanlage selbst zu installieren und es auch keine speziellen Vorschriften für die Sicherung von Arbeiten auf dem Dach gibt, solltest du nicht aus Kostengründen auf eine Montage durch einen Solarteur oder entsprechenden Fachbetrieb verzichten. Montierst du selbst und es kommt zu Unfällen mit Personen- oder Sachschäden, beispielsweise Undichtigkeiten des Dachs, haftest du ganz persönlich.

Der Anteil der Montagekosten an den Gesamtkosten für deine Photovoltaikanlage beträgt nur etwa 15 Prozent. Für eine 5-kWp-Photovoltaikanlage für dein Einfamilienhaus kostet dich eine professionelle Montage also um die 1.500 Euro.

Für die Montage der Solarmodule wird meist ein Gerüst aufgebaut und eventuell Fangnetze oder ähnliches als Absturzschutz angebracht. Unter Umständen kann es auch erforderlich sein, Hubsteiger, Lastenlifte oder einen Kran einzusetzen. Dann ist entsprechend geschultes und Fachpersonal notwendig.

Wichtig ist auch, dass die Module richtig auf das Dach kommen und soweit erforderlich sachgerecht dort abgelegt werden. Eine unsachgemäße Behandlung kann zu Schäden an den Photovoltaikmodulen führen, die Ertragseinbußen zur Folge haben, wie beispielsweise Mikrorisse in den Solarzellen. Kommt es zu Beschädigungen durch die ausführende Fachfirma, kommen diese für die Schäden auf. Darüber hinaus muss das Dach nach Abschluss der Montage wieder dicht sein.

Fachleute sehen die Selbstmontage eher skeptisch

Das hängt unter anderem auch damit zusammen, dass die Hersteller der einzelnen Komponenten ihre Garantieleistungen nur gewähren, wenn eine fachgerechte Montage gegeben ist. Den Anschluss deiner Solaranlage an die Hauselektrik und an das Stromnetz sowieso darf nur ein Elektrofachbetrieb durchführen.

Ob es wirklich eine kluge Entscheidung ist, die Photovoltaikanlage selbst auf dem Dach zu montieren, musst du für dich entscheiden.

Muss die Photovoltaikanlage genehmigt werden?

Aufdachanlagen sind in der Regel genehmigungsfrei. Vorgaben des Baurechts oder Baunormen müssen natürlich eingehalten werden. Denkmalgeschützte Gebäude bedürfen einer Genehmigung. Besondere Gestaltungssatzungen oder Bebauungsplanvorgaben der jeweiligen Gemeinde sind ebenfalls zu beachten.

Auch bei öffentlichen Gebäuden, Großanlagen auf Mehrfamilienhäusern oder großen Hallen kann es eine Genehmigungspflicht geben.

Zur Sicherheit solltest du daher immer bei deiner Gemeinde oder auch dem für dich zuständigen Bauamt nachfragen, zumal die Bestimmungen je nach Bundesland verschieden sind.

Solarstrom für die Warmwasserbereitung: Möglich ja, aber sinnvoll?

Mit Power-to-Heat kann überschüssiger Solarstrom von der Photovoltaikanlage zur Wärmegewinnung in Privathaushalten eingesetzt werden. Und das kann (bald) durchaus wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll sein. In einen Warmwasserspeicher wird ein elektrischer Heizstab integriert. Ein Energiemanager übernimmt die Steuerung und gibt überschüssigen Strom an den Heizstab ab, der das Wasser aufheizt, wobei Haushaltsgeräte immer Vorrang haben. Steht kein Solarstrom zur Verfügung, ist die Heizungsanlage für die Warmwasserbereitung zuständig. Die Kosten für einen Heizstab betragen je nach Leistung 150 bis 250 Euro. Aus ökologischer Sicht ist das schon heute sinnvoll. Rechnen tut sich das Ganze aber erst, wenn die Einspeisevergütung weiter sinkt.

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Der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage

Für eine Photovoltaikanlage musst du viel Zeit und Geld investieren. Verständlich, dass du dann auch vom maximal möglichen Stromertrag profitieren willst. Dank ständiger Optimierung und Weiterentwicklung der Zell- und Wechselrichtertechnologie wurde der Wirkungsgrad moderner Photovoltaikanlagen spürbar gesteigert.

Was ist der Wirkungsgrad?

Der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage gibt an, wie viel Prozent der Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt wird. Besondere Bedeutung kommen daher der Art des Solarmoduls, der Verkabelung, dem Wechselrichter und der Einstrahlungsstärke zu. Selbst die Verschmutzung und die Verschattungen der Anlage müssen hierbei berücksichtigt werden.

Die Performance Ratio wird gern als Qualitätsfaktor herangezogen. Anhand dieser lässt sich in Prozent der theoretisch maximal mögliche Ertrag einer Photovoltaikanlage ermitteln. Die Performance Ratio gibt also Aufschluss über den aktuellen energetischen Zustand der PV-Anlage und der Qualität der einzelnen Komponenten. Die Performance Ratio berechnest du, indem du den Ertrag, den du am Zähler abgelesen hast, durch den maximal möglichen Ertrag der Photovoltaikanlage teilst. Im Durchschnitt wird ein Anlagenwirkungsgrad von 65 bis 75 Prozent erreicht.

Modulwirkungsgrad

Er gibt an, wie viel der Solarenergie, die auf die Photovoltaikmodule trifft, als Solarstrom abgegeben wird. Diese Prozentangabe ist je nach Art der eingesetzten Solarzellen und Modulgröße unterschiedlich. Es gibt monokristalline, polykristalline und Dünnschichtmodule.

Wirkungsgrad der am häufigsten verbauten Zelltechnologien

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Wechselrichterwirkungsgrad

Wechselrichter haben einen sehr hohen Wirkungsgrad von 98 Prozent (ohne Trafo) beziehungsweise 96 Prozent (mit Trafo). Grundsätzlich ist der Wechselrichterwirkungsgrad der Quotient aus eingehendem Gleichstrom aus der Solaranlage und ausgehendem Wechselstrom in das Stromnetz. Allerdings ändert sich die aktuelle Eingangsleistung im Tagesverlauf, weil sie unter anderem vom Wetter beziehungsweise der Sonneneinstrahlung abhängig ist.

Einfluss der Verkabelung auf den Wirkungsgrad

Kabelverluste können aufgrund des elektrischen Widerstandes im Leitermaterial entstehen. Da Kupfer von allen Metallen die besten Leiteigenschaften hat, wird es für Kabel in der Haus-Elektroinstallation verwendet. Je höher der Widerstand, desto mehr Energieverluste treten in Form von Wärme auf. Daher haben folgende Faktoren Einfluss auf die Kabelverluste:

  • das gewählte Leitermaterial
  • der Kabelquerschnitt
  • die Länge der Kabel

Wird die Verkabelung von einem Fachmann korrekt durchgeführt, sind die Verluste eher gering – 0,24 Prozent der Anlagenleistung bei 10 Metern.

Zu viel Sonne ist schlecht für den Wirkungsgrad

Auch wenn es paradox klingt: Eine zu starke Sonneneinstrahlung hat einen negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage. Das ist darauf zurückzuführen, dass zu stark aufgeheizte Solarzellen nicht mehr ideal arbeiten. Eine zu starke Einstrahlung beeinflusst daher den Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage negativ. An sehr sonnigen Tagen kann sich die Leistung um etwa 5 Prozent vermindern.

Um wie viel Prozent sich die Leistung pro Grad Celsius verringert, gibt der Temperaturkoeffizient an. Wie hoch er ist, kannst du im Datenblatt des Herstellers nachlesen. Durchschnittlich beträgt er -0,45 Prozent pro Grad Celsius (kristalline Module) und -0,2 Prozent (Dünnschichtmodule). Lässt der Installateur ausreichend Abstand zwischen Solarmodulen und Dachfläche, wird eine zu starke Aufheizung der Solarzellen vermieden beziehungsweise ist eine ausreichende Hinterlüftung gewährleistet. Weil wir inzwischen immer öfter sehr heiße Sommer haben, gewinnt der bislang eher unbedeutende Temperaturkoeffizient mehr an Bedeutung.

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Mini-Photovoltaikanlagen als Alternative für Mieter

Mit der im Februar 2017 in Kraft getretenen DIN VDE V 0100-551 („Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Andere Betriebsmittel – Abschnitt 551“) ist der Einsatz kleiner PV-Anlagen auch in Deutschland erlaubt. Die kleinen Solarstromanlagen haben viele Namen wie Plug-and-Play-PV, Mini-PV, Micro-PV, Balkon-PV, Balkonkraftwerk oder Guerilla-PV. Diese Art von PV-Anlagen lässt sich zum Beispiel auf dem Dach, am Balkongeländer, im Garten, auf der Terrasse oder an der Hausfassade montieren. Sie kann direkt an eine spezielle Steckdose des Haus- oder Wohnungsstromkreises angeschlossen werden.

Wenn du mehr als nur eine Mini-PV-Anlage betreiben möchtest, schließe niemals die einzelnen Module mittels Mehrfach-Verteilersteckdose an eine Haushaltssteckdose an. Dadurch könnte die Stromleitung überlastet werden und schlimmstenfalls ein Brand entstehen. Hol dir unbedingt bei einer Montage an der Fassade oder am Dach die Erlaubnis deines Vermieters ein.

Wissenswertes

Laut VDE wird eine normgerechte Anwendung nur mittels spezieller Energiesteckdose sichergestellt. Haushaltsübliche Schutzkontaktsteckdosen sind nicht zugelassen. Zudem muss eine Elektrofachkraft den Anschluss von steckerfertigen PV-Anlagen vornehmen.

Wie funktioniert eine Mini-PV-Anlage?

Eine Mini-PV-Anlage funktioniert grundsätzlich genauso wie eine große Photovoltaikanlage. Lediglich die Anzahl und die Größe der Solarmodule sowie der Anschluss an das Haushaltsstromnetz sind anders. Kaufen kannst du die kleinen PV-Anlagen beispielsweise im Baumarkt, aber auch online. Die kleinen Solarkraftwerke sind mit einem Mikro-Wechselrichter ausgestattet. Der erzeugte Solarstrom wird in das Stromnetz der Wohnung beziehungsweise des Hauses eingespeist. Gedacht sind solche Anlagen, um im kleinen Stil sauber Strom zu erzeugen, damit die Stromkosten zu reduzieren und einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Das Energieangebot reicht aus, um Elektrogeräte im Haushalt, wie Kaffeemaschine, Kühlschrank oder Computer, zu betreiben.

Grunddaten einer Mini-Photovoltaikanlage

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Wie hoch ist der Ertrag einer Photovoltaikanlage auf dem Balkon?

Damit ein 4-Personen-Haushalt etwa 15 Prozent seines Jahresverbrauchs solar decken kann, sind 3 Module mit je 150 Watt bei guter Südausrichtung erforderlich.

Wenn du deine Stromrechnung um jährlich circa 120 Euro senken möchtest, muss deine Balkon-PV-Anlage im Jahr 300 Kilowattstunden Strom produzieren. Die Ersparnis ergibt sich aus dem entsprechend weniger verbrauchten Strom aus dem öffentlichen Netz zum Preis von 41 Cent pro Kilowattstunde. Die mögliche Ersparnis hängt natürlich stark von deinen Verbrauchsgewohnheiten und den Aufstellbedingungen der Mini-PV-Anlage ab. Grundsätzlich rechnen sich diese kleinen PV-Anlagen nach 5 bis 10 Jahren.

Mini-Solaranlagen sind ideal, um auf kleinen Flächen kostenfreie Sonnenenergie zu nutzen. So haben auch Mieter die Chance, einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten.

Genehmigungspflicht und Einspeisevergütung einer Mini-PV-Anlage

Laut VDE müssen steckerfertige PV-Anlagen für den Balkon bei der Bundesnetzagentur angemeldet werden. Du kannst dich hierzu auch bei deinem Netzbetreiber informieren.

Außerdem kannst du von der Einspeisevergütung profitieren. Die Menge des vergüteten Stroms wird allerdings gering ausfallen. Es stellt sich somit die Frage, ob es für dich überhaupt sinnvoll ist.

Vorteile einer Mini-Photovoltaikanlage

  • für Häuser und Wohnungen geeignet
  • einfache Installation
  • Stromkostenersparnis
  • optional mit Batterie erhältlich
  • Möglichkeit für Mieter, einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten
  • geringes Gewicht, dadurch einfacher Transport, beispielsweise bei einem Umzug
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Lohnt sich eine Solarstromanlage für Einfamilienhäuser?

Auch aktuell rechnet sich die Anschaffung einer Photovoltaikanlage im Einfamilienhaus. Vor allem dann, wenn du den größten Teil deines Solarstroms selbst verbrauchst und somit entsprechend weniger teuren Strom aus dem Netz beziehst. Zudem musst du für eine PV-Anlage bis 10 kWp keine Abgabe für den Eigenverbrauch bezahlen. Betreiber größerer PV-Anlagen hingegen sind noch verpflichtet, für den selbst produzierten und selbst genutzten Solarstrom eine EEG-Umlage zu entrichten. Die EEG-Umlage soll jedoch ab Juli 2022 entfallen. Dazu später mehr. Überschüssigen Strom kannst du ins Netz einspeisen, den du dann vom Energieversorger bezahlt bekommst. Für die Umwelt lohnt sich die Anschaffung allemal, da wichtige Energieressourcen geschont werden und bei der Stromproduktion keine Emissionen entstehen.

Dimensionierung der PV-Anlage für dein Einfamilienhaus

Um deine Solarstromanlage optimal nutzen zu können, legst du bereits während der Planungsphase die Leistungsgröße fest und berechnest, welche Dachfläche für die dazu erforderlichen Photovoltaikmodule zur Verfügung stehen muss. Dazu benötigst du folgende Daten:

  • Zur Verfügung stehende Dachfläche
    Dazu misst du das Dach aus und ziehst die Summe der nicht belegbaren Flächen wie Dachluken, Erker, Kamine, beschattete Bereiche usw. von der Gesamtfläche ab.
  • Festlegung der erforderlichen Strommenge
    Als kleine Hilfestellung: Eine vierköpfige Familie hat einen durchschnittlichen Stromverbrauch von rund 4.000 Kilowattstunden Strom im Jahr. Wie hoch dein individueller Verbrauch ist, kannst du den Stromrechnungen der vergangenen Jahre entnehmen. In etwa diese Leistung sollte dann deine Photovoltaikanlage auch bringen.
  • Welche Leistung bringen die einzelnen Solarmodule?
    Die elektrische Leistung von Solarmodulen wird in Watt (W) gemessen. In Kilowatt Peak (kWp) gibt man die von den Solarmodulen abgegebene elektrische Leistung an.

Wissenswertes

Manchmal ist es sinnvoll, nicht das ganze Dach mit Modulen zu belegen, um möglichst viel Strom zu produzieren. Gerade bei Einfamilienhäusern ist es oft wirtschaftlicher, wenn die Anlage genau die Menge Strom produziert, die du auch tatsächlich benötigst.

Was bedeutet Kilowatt Peak eigentlich?

Damit man die Leistung von Photovoltaikmodulen verschiedener Hersteller neutral bewerten und miteinander vergleichen kann, wurden weltweit einheitliche Betriebsbedingungen (Standard-Testbedingungen) festgelegt. Diese setzen sich zusammen aus einer Sonnenlichteinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter bei senkrechtem Lichteinfall/Einfallswinkel von 48 Grad auf das Modul, einer Modultemperatur von 25 Grad Celsius sowie einem definierten Solarlichtspektrum. Idealbedingungen herrschen in der Praxis natürlich nicht vor. Leistungsminderungen entstehen beispielsweise durch Verschattungen, Abweichungen vom optimalen Winkel oder einer Ausrichtung des Gebäudes nach Westen. Jahrestemperaturunterschiede spielen ebenso eine Rolle.

Wissenswertes

Abhängig von der regionalen Sonneneinstrahlung erzeugt eine 1-kWp-Photovoltaikanlage etwa 800 bis maximal 1.000 Kilowattstunden Solarstrom im Jahr.

Größe der Photovoltaikanlage berechnen

Hast du alle erforderlichen Daten, kannst du genau berechnen, wie groß deine Anlage sein soll beziehungsweise wie viele Solarmodule du benötigst.

Beispiel:

Wir gehen davon aus, dass du in Baden-Württemberg lebst, also einer eher sonnenverwöhnten Region Deutschlands. Das Dach deines Einfamilienhauses ist nach Süden ausgerichtet und hat die optimale Neigung von 30 Grad. Pro kWp angegebener Leistung deiner Photovoltaikanlage werden etwa 1.000 Kilowattstunden Strom produziert.

In diesem Beispiel benötigst du für 1 kWp je nach Art der Solarmodule rund 8 Quadratmeter Dachfläche. Deine Familie hat einen jährlichen Eigenverbrauch von durchschnittlich 4.000 Kilowattstunden. Du benötigst somit 4 Module, die zusammen etwa eine Fläche von 36 bis 40 Quadratmetern beanspruchen.

Abschätzen der maximalen Anlagengröße

Falls du überschlägig die maximal erforderliche Leistungsgröße (in Kilowatt Peak) deiner Solarstromanlage berechnen möchtest, teilst du einfach die nutzbare Dachfläche in Quadratmeter durch 10. Um den durchschnittlichen jährlichen Stromertrag der Anlage zu erhalten, multiplizierst du anschließend die Anlagenleistung in Kilowatt Peak mit der für deinen Standort angegebenen Sonneneinstrahlung.

Beispielrechnung:
• Dachfläche: 60 m2
• Anlagenleistung: 60 / 10 = 6 kWp
• Sonneneinstrahlung: 1.100 W/m2/Jahr
• Stromertrag: 6 x 1.100 = 6.600 kWh/Jahr

Wie viel Photovoltaik-Leistung brauchst du pro Quadratmeter?

Sicher mit eine der spannendsten Fragen ist, wie viel Leistung pro Quadratmeter deine Photovoltaikanlage eigentlich liefert. Wie zuvor bereits erklärt geben die Hersteller die Leistung mit Kilowatt Peak (kWp) an. Auch wenn dies ein Wert ist, der nur unter genormten Vorgaben erreicht wird, bietet er aber den Vorteil, dass du so die Module verschiedener Hersteller hinsichtlich ihrer Leistung miteinander vergleichen kannst.

Mit der Angabe Kilowatt Peak und anhand der Verkaufspreise kannst du zudem das Preis-Leistungs-Verhältnis der verschiedenen PV-Module beurteilen. In der Praxis sieht es dann natürlich etwas anders aus, denn verschiedene Faktoren beeinflussen die Leistung deiner Solarmodule. Dies sind:

  • Sonneneinstrahlungsstärke
  • Dachausrichtung
  • Dachneigung
  • Verschattung
  • nutzbare Dachfläche
  • Art und Wirkungsgrad der Module

Weiteres Beispiel für die Leistungsberechnung

Wie groß der Energieertrag an deinem Standort ist, hängt von der Sonneneinstrahlung beziehungsweise Globalstrahlung ab. 2021 lag sie im Münchner Umland bei 1.241 bis 1.260 Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²) und in der Gegend um Bremen herum bei 1.001 bis 1.040 kWh/m². Jetzt kannst du grob den Stromertrag berechnen und anhand deines Strombedarfs die erforderliche Anlagengröße variieren – im Beispiel hast du eine PV-Anlage mit 6,5 kWp:

Maximale Anlagenleistung x regionaler Energieertrag = Stromertrag
Raum Bremen: 6,5 kWp x 1.040 = 6.760 kWh
Raum München: 6,5 kWp x 1.260 = 8.190 kWh

Pro Kilowatt Peak Leistung kannst du rund 10 Quadratmeter Dachfläche einkalkulieren. In unserem Beispiel wären das dann 65 Quadratmeter. Das sind allerdings alles Näherungswerte; um eine exakte Berechnung kommst du nicht herum.

PV-Leistungsoptimierer

Nicht immer sind die Bedingungen für eine Photovoltaikanlage optimal. Vor allem Verschattungen können zu spürbaren Einbußen bei der Solarstromproduktion führen. Das hängt damit zusammen, dass verschattete Solarmodule einen großen Teil ihrer Leistung einbüßen, wodurch die Leistung der gesamten Photovoltaikanlage stark abfällt.

Und genau für dieses Problem kann ein PV-Leistungsoptimierer die Lösung sein. Doch wo es keinen Schatten gibt, hat der Einsatz eines Leistungsoptimierers keinen Sinn. Bei unverschatteten Anlagen kannst du vielleicht 2 bis 3 Prozent (meist sind es sogar nur knapp 1 Prozent) Leistungssteigerung erreichen und das steht in keiner Relation zu den Anschaffungskosten, die sich zwischen 50 bis 200 Euro pro Kilowatt Peak bewegen. Tritt Schatten nicht regelmäßig auf, bringt der Einsatz ebenfalls nichts.

Um den Stromertrag mit einem PV-Leistungsoptimierer zu erhöhen, hält das Gerät die einzelnen Solarmodule so lange wie möglich an ihrem Maximum Power Point (MPP), wodurch du den Solarertrag um bis zu 25 Prozent steigern kannst.

Wann ist ein PV-Leistungsoptimierer sinnvoll?

Die mit viel Leistungselektronik ausgestatteten Boxen solltest du nur dann verbauen, wenn die Installationsbedingungen besonders ungünstig sind. Also insbesondere, wenn die Verschattung sehr stark oder über einen längeren Zeitraum als nur 1 Stunde gegeben ist. Aber er ist auch dann sinvoll, wenn deine komplette Photovoltaikanlage in mehrere Himmelsrichtungen zeigt, also auf verschiedenen Dachseiten Module montiert sind.

Ist die Ertragsminderung jedoch eher marginal, solltest du genau berechnen lassen, ob sich die Installation wirtschaftlich lohnt. Denn dem Mehrertrag stehen der Stromverbrauch und die Anschaffungskosten der Boxen gegenüber. In diesen Fällen kann sich die Anschaffung lohnen:

  • bei Teilverschattung und zeitlich wechselnder Verschattung durch Schornstein oder Satellitenschüssel
  • getrennte Regelung des Maximum Power Points bei unterschiedlicher Modulneigung
  • Verschaltung unterschiedlicher Modultypen zu einem String erforderlich
  • Regulierung der Stringspannung bei ungleichen Stringlängen
  • Ertragsüberwachung für kleine und mittlere Photovoltaikanlagen

PV- oder Moduloptimierer sind erst seit einigen Jahren auf dem Markt. Auch unterscheiden sie sich hinsichtlich der Technik je nach Anbieter. Wie bei „jungen Produkten“ oft der Fall, gibt es Befürworter und Kritiker.

Wenn du einen PV-Optimierer haben möchtest, solltest du bedenken, dass jede zusätzliche Elektronik sowohl den Installationsaufwand als auch die Fehlerwahrscheinlichkeit erhöht. Tritt ein Defekt auf, muss das Dach betreten und eventuell das betroffene Modul abgeschraubt werden, um die schwer zugänglichen Boxen auszutauschen.

Das ist nicht nur mit gesonderten Kosten verbunden (wenn beispielsweise ein Gerüst erforderlich ist), sondern kann sogar dazu führen, dass bei der Dachbegehung versehentlich Module beschädigt werden. Bei einer Neuinstallation ist es oftmals günstiger, die verschattete Dachfläche auszusparen, um so eine Ertragsminderung zu vermeiden.

Argumente für die Photovoltaik auf einem Einfamilienhaus

Kaufst du nun eine 5 kW-PV-Anlage und einen Speicher mit 5 kW Speicherkapazität, kostet dies zwischen 16.000 und 20.000 Euro und du kannst etwa 70 Prozent des Strombedarfs selbst decken. Wie schon erwähnt, beträgt der durchschnittliche Strompreis 2020 um die 31 Cent pro Kilowattstunde – Solarstrom hingegen nur 10 bis 13 Cent pro Kilowattstunde.

Produziert deine Anlage mehr Strom als du gerade benötigst, speist du ihn in das Netz deines Stromversorgers ein, der dir dafür momentan etwas über 9 Cent pro Kilowattstunde zahlt.

Unter Berücksichtigung von Fördergeldern kann man sagen, dass sich deine Photovoltaikanlage für das Einfamilienhaus nach ungefähr 10 bis 15 Jahren amortisiert. Ausgehend von einer durchschnittlichen Anlagen-Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren hast du wenigstens 10 Jahre lang einen kleinen Zuverdienst. Gleichzeitig leistest du aktiv einen Beitrag zum Schutz unserer Umwelt.

Wissenswertes

Der Preis, den du für Strom aus dem Netz zahlst, ist höher als die Einspeisevergütung und dein Solarstrom. Deshalb ist es weitaus wirtschaftlicher, wenn du so viel eigens produzierten Solarstrom wie möglich verwendest beziehungsweise speicherst.
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Photovoltaikanlagen: Netzeinspeisung oder Eigenverbrauch?

Was ist die Einspeisevergütung?

Den selbst erzeugten Solarstrom kannst du in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Laut Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ist der Stromnetzanbieter verpflichtet, diesen Solarstrom gegen eine festgelegte Vergütung (Einspeisevergütung) zu kaufen. Der im Monat der Inbetriebnahme der Anlage aktuelle Vergütungssatz wird dir über einen Zeitraum von 20 Jahren gemäß EEG garantiert. Weitere Absenkungen der Vergütungssätze betreffen dich nicht. Daher kannst du ganz genau berechnen, welche Erlöse deine Photovoltaikanlage bringen wird.

Die Einspeisevergütung für PV-Strom ist bei Kleinanlagen in den letzten 15 Jahren um circa 80 Prozent und bei Anlagen mittlerer Größe um 90 Prozent gesunken. Es wurde schon eher erwähnt: Für kleinere PV-Anlagen (bis 10 kWp) auf Ein- und Zweifamilienhäusern gibt es im Juni 2022 nur noch 6,5 Cent pro kWh für 20 Jahre. Grundsätzlich reicht das aus, damit du kostendeckend Solarstrom erzeugen kannst. Große Gewinne fährst du aber nicht ein. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE geht davon aus, dass neue Photovoltaikanlagen durch die Stromeinspeisung in das Netz sowie durch den Eigenverbrauch gute Renditen erwirtschaften. Das Institut führt dies auf die stark gesunkenen Preise für Solarmodule zurück. Gleiches trifft auf Anlagen zu, die keinen oder einen niedrigen Eigenverbrauch aufweisen.

Falls du Strom in das öffentliche Netz einspeisen möchtest, sind folgende Punkte für dich wichtig.

Technische Komponenten, die du für die Einspeisung benötigst

  • Netzeinspeisegerät (NEG): Dieses dient zur Überwachung des Netzanschlusses, erkennt Fehlströme und speichert Betriebsdaten.
  • Einspeisezähler: Er misst die ins öffentliche Netz eingespeiste Strommenge.
  • Einspeisemanagement: Es hilft, die Leistung der Anlage jederzeit zu verringern, um eine Überlastung des öffentlichen Stromnetzes zu verhindern.

Anmeldung beim Netzanbieter

Den Netzanschluss musst du bereits vor der Montage der Photovoltaikanlage bei deinem Stromanbieter beantragen. Dieser Antrag ist gleichzeitig deine Anmeldung zur Einspeisung. Bis zu 8 Wochen kann es dauern, bis der Antrag bearbeitet ist. Diese Zeit kannst du nutzen, um eine Netzverträglichkeitsprüfung abzuschließen. Darüber hinaus musst du deine Anlage bei der Bundesnetzagentur (BNetzA) anmelden, was du einfach online über das Marktstammdatenregister (MaStR) erledigen kannst.

Nach Inbetriebnahme deiner Anlage wird ein Inbetriebnahmeprotokoll erstellt. Dieses wird zusammen mit der Anmeldebescheinigung der Bundesnetzagentur an den Netzbetreiber weitergeleitet. Erst wenn du alle erforderlichen Unterlagen eingereicht hast, zahlt dir der Netzbetreiber die Einspeisevergütung.

Was bedeutet Eigenverbrauch?

Eigenverbrauch bedeutet nichts anderes, als dass du den selbst erzeugten Solarstrom auch selbst verbrauchst. Der Strom wird quasi direkt vom Dach zu den Verbrauchern im Haus geleitet. Mit einem Solarstromspeicher kannst du den Eigenverbrauch noch erhöhen, weil du überschüssig erzeugten Strom zur späteren Nutzung zwischenspeicherst und nicht ins Netz einspeist.

Zur Erinnerung: Aktuell kannst du Solarstrom für etwa 3 bis 11 Cent je Kilowattstunde erzeugen. Strom von den Stadtwerken kostet dich pro Kilowattstunde etwa 41 Cent. Mit jeder selbst erzeugten Kilowattstunde sparst du also nicht gerade wenig. Und je größer der Unterschied zwischen Strombezugskosten und Stromgestehungskosten ist, desto mehr lohnt sich der Eigenverbrauch.

Solarstrom nur für den Eigenbedarf

Mit der Installation von Photovoltaik nur für den Eigenbedarf ist der Wunsch verbunden, den selbst produzierten Solarstrom möglichst zu 100 Prozent auch selbst zu verbrauchen, und zwar ohne Einspeisung von Überschussstrom in das öffentliche Stromnetz. Damit soll vermieden werden, den immer teurer werdenden Strom vom Energieversorger beziehen zu müssen und so die Nebenkosten in einem erträglichen Rahmen zu halten. Schließlich befinden sich 2022 die Preise für Erdgas und Öl im Steilflug.

Ohne Stromspeicher funktioniert das Vorhaben allerdings nicht. Auch eine komplett autarke Versorgung mit Energie von der Sonne ist nicht möglich. Normale Ein- und Zweifamilienhäuser sind für die dazu erforderlichen großen Anlagenleistungen und Speicherkapazitäten nicht geeignet, weil die benötigte Dachfläche bei weitem nicht ausreicht – von den immensen Kosten ganz abgesehen.

Was aber tun, wenn du nicht ausreichend Strom produzieren kannst, weil der Himmel über einen größeren Zeitraum bedeckt ist oder der seltene Fall eines länger andauernden Komplettausfalls der Anlage eintritt? Deine Photovoltaikanlage ist trotzdem an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Ein Strombezug aus dem Netz ist daher immer möglich.

Wenn eine Solarstromanlage mit dem Netz verbunden ist, ist immer neben der obligatorischen Registrierung im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur auch eine Anmeldung beim lokalen Netzbetreiber erforderlich.

Übrigens: Sollte deine Anlage beispielsweise mittags im Hochsommer Überschussstrom produzieren und dein Speicher ist voll, darfst du in der Regel diesen Solarstrom ins Netz einspeisen. Eine Einspeisevergütung bekommst du dann allerdings nicht.

Es gibt 2 Varianten von „Pseudo-Inselanlagen“. Nulleinspeiseanlagen und Anlagen mit Notstromfunktion. Bei einer Nulleinspeiseanlage sind die PV-Anlage und der Stromspeicher so ausgelegt, dass du nahezu 100 Prozent des Solarstroms für den Eigenverbrauch verwenden kannst. Der Reststrombedarf wird aus dem öffentlichen Netz gedeckt.

Eine weitere Variante ist die „Solarinselanlage als Notstromanlage“. Hier ist die Anlage mit einem Wechselrichter für Normal- und Notbetrieb ausgestattet. Außerdem ist ein Stromspeicher mit echter Notstromfähigkeit erforderlich. Scheint die Sonne, wird der Speicher ständig nachgeladen. Reicht der Solarstrom dennoch nicht aus, schaltet die Anlage automatisch um auf Netzbetrieb. Kommt es zu einem Totalausfall des Netzes, koppelt der Speicher das Haus vom öffentlichen Stromnetz ab und macht aus deiner PV-Anlage eine Inselanlage. Mit dieser kannst du dann auch über Wochen alle Stromverbraucher über dein Hausstromnetz versorgen. Diese Variante kannst du mit einer Einspeise- und einer Nulleinspeiseanlage nutzen.

Solche Photovoltaikanlagen müssen wirklich ganz exakt geplant und akribisch auf deinen individuellen Strombedarf ausgelegt sein. Das führt zwangsläufig zu Mehrkosten, denn der Planungsaufwand ist höher und du benötigst neben einem speziellen intelligenten Speicher mit einem guten Energiemanagementsystem auch einen entsprechenden Wechselrichter.

Einen weiteren Vorteil bietet dir eine Solaranlage nur für den Eigenbedarf, da ein Teil der sonst üblichen bürokratischen Pflichten entfällt.

Eigenverbrauch versus Autarkie

Auch wenn Eigenverbrauch und Autarkie gern sinngleich benutzt werden, handelt es sich bei diesen Werten nicht um das Gleiche. Sie beschreiben sogar grundsätzlich verschiedene Gegebenheiten. Es ist daher durchaus möglich, dass der Autarkiegrad unverändert bleibt, obwohl sich die Eigenverbrauchsquote spürbar erhöht hat. Dies hängt damit zusammen, dass beiden Werten verschiedene Betrachtungsansätze zugrunde liegen.

So beschreibt die Eigenverbrauchsquote, welche Strommenge du von deinem Solarstrom selbst genutzt hast, um deine Elektrogeräte im Haus mit Energie zu versorgen. Der Autarkiegrad hingegen beschreibt, welchen Anteil der selbst genutzte Strom am gesamten Stromverbrauch hat; also inklusive des Stroms, den du aus dem Netz bezogen hast.

Wissenswertes

Berechnungsgrundlage Eigenverbrauchsquote - der produzierte Solarstrom

Berechnungsgrundlage Autarkiegrad - der verbrauchte Strom

Wie kannst du den Eigenverbrauch von Solarstrom erhöhen?

Um den Eigenverbrauch zu erhöhen, gibt es mehrere einfache Möglichkeiten.

  • Stromspeicher

    Im Stromspeicher kannst du überschüssige Energie für eine kurze Zeit bevorraten und bei Bedarf abrufen.

  • Zeitschaltuhren

    Auf diese Weise kannst du die Einschaltzeiten von Elektrogeräten wie Waschmaschine oder Trockner so festlegen, dass sie sich beispielsweise mittags einschalten, wenn viel Sonnenenergie zur Verfügung steht.

  • Energiemanagementsysteme

    Mit einem Energiemanagementsystem ist es dir möglich, die zeitliche Nutzung aller Stromverbraucher im Haus je nach Wetterlage, Tageszeit oder individuellem Stromverbrauch festzulegen und zu steuern. Die vorhandenen Verbraucher sind mittels Zwischenstecker mit dem Energiemanagementsystem verbunden, um mit diesem kommunizieren zu können.

  • Ladestation für das Elektroauto

    Für Besitzer eines Elektroautos bietet sich zusätzlich die Möglichkeit, die Ladestation (Wallbox) mit Strom der Photovoltaikanlage aufzuladen. Auch das trägt sinnvoll dazu bei, den Eigenverbrauch zu erhöhen. Und du kannst nicht nur mit kostenloser Energie, sondern auch zu 100 Prozent emissionsfrei fahren. Bereits 4 kWp PV-Leistung sind ausreichend, damit du jährlich rund 20.000 Kilometer sauber fahren kannst. Durch die Kombination von Wallbox und Photovoltaikanlage kosten dich 100 Kilometer Fahrleistung nur circa 2,50 Euro.

100 Prozent Autarkie mit PV-Inselanlagen

Wenn du einen Autarkiegrad von 100 Prozent erreichen möchtest, geht das nur, wenn du den gesamten Strombedarf mit deinem selbst produzierten Solarstrom decken kannst und dazu keinen Strom aus dem Netz beziehen musst. Inselanlagen sind hierfür ein gutes Beispiel. Photovoltaik-Inselanlagen werden immer dann eingesetzt, wenn der Anschluss an das öffentliche Stromnetz zu teuer, zu aufwendig oder von vornherein nicht möglich ist. Einsatzbereiche sind beispielsweise Berghütten, Wochenend- und Ferienhäuser, Gartenhäuschen, aber auch Wohnmobile oder Boote. Die Produktion des Stroms erfolgt bei Photovoltaik-Inselanlagen genauso über Solarmodule. Er wird entweder direkt verbraucht oder aber in Batterien zwischengespeichert. Hierfür gibt es besonders leistungsfähige und zyklenfeste Akkumulatoren. Für die Ladung und Entladung der Akkumulatoren ist ein Laderegler erforderlich, der zudem eine Überladung der Batterie verhindert. Große Solar-Inselanlagen sind teurer als klassische Photovoltaikanlagen, was an den Akkumulatoren liegt, die immerhin rund ein Drittel der Gesamtkosten ausmachen. Die Kosten für solche Komplettanlagen belaufen sich je nach Leistungsfähigkeit auf 8.000 bis 11.000 Euro. Kleine Solar-Inselanlagen (Leistung 50 Watt), um beispielsweise eine Beleuchtung zu betreiben oder circa 2 Stunden Fernsehen zu schauen, gibt es schon ab etwa 100 Euro.

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Kosten einer Photovoltaik-Dachanlage

Wer heute eine Photovoltaikanlage kauft, muss weitaus weniger tief in die Tasche greifen als noch vor 15 Jahren. Die Preise für Photovoltaikanlagen sind seit 2006 um 75 Prozent gesunken. Mit weiter fallenden Modulpreisen ist aktuell leider nicht zu rechnen. 

2022 ist für die Photovoltaik ein Ausnahmejahr: Corona-Pandemie, Ukrainekrieg und eine extrem gestiegene Nachfrage haben dazu geführt, dass aktuell das Preisniveau von 2019 wieder erreicht wurde. Prognosen über die weitere Preisentwicklung sind schwer möglich. Fast alle Arten von Photovoltaikmodulen sind im März 2022 deutlich teurer geworden. Das liegt aber nicht nur daran, dass die Preise für Polysilizium und weitere Rohstoffe steigen. Die Versorgungssituation bewegt sich bei Solarmodulen noch in einem angemessenen und guten Rahmen. 

Bei einigen Wechselrichtern und im Bereich Energiespeicher hingegen betragen die Lieferzeiten jedoch teilweise bereits 4 bis 6 Monate. Die Seetransportkosten haben sich vervielfacht, die Binnentransporte sind spürbar teurer geworden und es fehlen in Europa zahlreiche Lkw-Fahrer. Außerdem hat das installierende Fachhandwerk zum Teil zunehmend Schwierigkeiten, die stark gestiegene Nachfrage zu bewältigen.

Die Betriebskosten einer Photovoltaikanlage sind mit circa 1 Prozent der Investitionskosten sehr niedrig. Das gilt gleichermaßen für die Finanzierung, da auch 2022 das Zinsniveau sehr gering ist.

Photovoltaikanlagen kosten derzeit je nach Leistungsgröße zwischen 5.000 und 19.000 Euro. Der Anteil an den Gesamtkosten beträgt bei den Solarmodulen um die 50 Prozent, beim Wechselrichter etwa 15 bis 20 Prozent. Ein 5-Kilowatt-Wechselrichter kostet derzeit um die 1.000 Euro. Circa 10 bis 15 Prozent der Gesamtkosten entfallen auf Kabel, Klemmen, Dachhaken und die Unterkonstruktion. Für Gerüst, Montage und Installation kannst du von einem Anteil von 15 bis 20 Prozent ausgehen.

Durchschnittliche Photovoltaik-Preise nach Anlagengröße

  • 3 kWp circa 5.400 Euro (Preisspanne 4.600 bis 6.300 Euro)
  • 4 kWp circa 6.300 Euro (Preisspanne: 5.000 bis 7.900 Euro)
  • 5 kWp circa 7.600 Euro (Preisspanne: 5.300 bis 9.500 Euro)
  • 6 kWp circa 9.000 Euro (Preisspanne: 6.500 bis 12.100 Euro)
  • 7 kWp circa 10.400 Euro (Preisspanne: 7.600 bis 12.800 Euro)
  • 8 kWp circa 11.000 Euro (Preisspanne: 9.000 bis 15.000 Euro)
  • 9 kWp circa 12.900 Euro (Preisspanne: 9.200 bis 17.500 Euro)
  • 10 kWp circa 13.300 Euro (Preisspanne: 10.300 bis 18.500 Euro)

Soll ein Solarspeicher eingebaut werden, musst du deine Kostenkalkulation je nach Speichergröße um 5.000 bis 10.000 Euro erhöhen.

Weitere Kosten entstehen für den Netzanschluss. Bei einer Anlage bis 10 Kilowatt wird dazu der Bezugszähler durch einen Zweirichtungszähler ausgetauscht. Die Gebühr beträgt um die 40 Euro im Jahr. Bei einer Anlage mit mehr als 10 Kilowatt muss zusätzlich ein geeichter Ertragszähler eingebaut werden, den du für 20 Euro im Jahr mieten kannst. Sollte allerdings der Zählerschrank voll belegt sein, musst du entsprechend Platz schaffen und das kann teuer werden.

Wissenswertes

Photovoltaikanlage ist nicht gleich Photovoltaikanlage. Sehr günstige Angebote rechnen sich meistens nicht. Lege daher großen Wert auf Qualität und prüfe alle Angebote genau. Bei Bedarf kann dich hierzu auch ein Fachmann beraten.

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Die Betriebskosten einer Photovoltaikanlage

Grundsätzlich sind die Betriebskosten sehr gering. Doch mit der Zeit fallen mitunter kleinere Wartungsarbeiten oder Reparaturen an.

Die Betriebskosten im Überblick:

  • Wartung
  • Reparaturen
  • Rücklagen für neuen Wechselrichter oder Ersatzteile
  • eventuell Reinigungsarbeiten
  • Versicherungsbeiträge
  • Zählergebühr von 15 bis 40 Euro
  • Wartung

    Nach einigen Jahren Betrieb solltest du alle 2 bis 3 Jahre deine Anlage warten lassen. Dies kostet dich für dein Einfamilienhaus jeweils zwischen 150 und 250 Euro, je nach Umfang der Wartungsarbeiten.

  • Reinigung

    Größere und hartnäckige Verunreinigungen können die Leistung der Solarmodule beeinträchtigen. Leichter Schmutz wie Staub spült der Regen ab. Hartnäckigen Schmutz wie Vogelkot oder Laub solltest du jedoch entfernen lassen. Die Kosten einer professionellen Reinigung betragen für ein Einfamilienhaus circa 1 bis 3 Euro pro Quadratmeter.

  • Versicherung

    Eine Photovoltaikanlage kann durch Sturm, Hagel oder auch Blitzschlag beschädigt werden. Aber auch bereits während der Montage können Schäden entstehen. Sich für diese Fälle zu versichern, ist ratsam, denn die Kosten können beträchtlich sein. Grundsätzlich gibt es 2 Möglichkeiten, sich zu versichern: indem du deine bestehende Wohngebäudeversicherung entsprechend erweiterst oder einen separaten Vertrag abschließt. Stiftung Warentest weist darauf hin, dass beide Varianten durchaus Lücken aufweisen können. Prüfe daher vor Abschluss immer ganz genau, was die Versicherung abdeckt. Denke auch an eine Privathaftpflichtversicherung.

Wissenswertes

Finanz-Tipp : Kosten, die dir durch den Anlagenbetrieb entstehen, kannst du beim Finanzamt als Werbungskosten geltend machen. Dies sind beispielsweise die laufenden Betriebskosten, die Wartungs- und Reparaturkosten, Finanzierungs- und Versicherungskosten, aber auch die Kosten für die Zählermiete. Die Anschaffungskosten zählen auch dazu. Diese kannst du über einen Zeitraum von 20 Jahren abschreiben.

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PV-Anlage kaufen, mieten oder finanzieren?

Je nach Anlagengröße musst du eine beträchtliche Summe ausgeben. Verfügst du über genug Kapital, ist der Kauf der Photovoltaikanlage die beste Entscheidung – ganz besonders, wenn du Förderungen in Anspruch nimmst. Allerdings musst du dich bereits im Vorfeld sehr intensiv mit dem Thema auseinandersetzen. Die Unterstützung durch einen Fachmann kann dich hierbei spürbar entlasten.

Wenn du den Preis für die Photovoltaikanlage nicht auf einmal bezahlen kannst oder möchtest, bieten sich dir 2 Alternativen: das Mieten und die Finanzierung. Auf diese Weise hältst du die Anfangsinvestitionskosten klein.

Bei der Anlagenmiete zahlst du lediglich einen monatlichen Betrag, der in der Höhe je nach Anbieter variiert. Je nach Vertrag beinhaltet der Mietpreis die komplette PV-Anlage inklusive Montage, Installation und Wartung. Du musst dich um nichts kümmern. Eigentlich eine feine Sache. Allerdings haben die Mietverträge Laufzeiten von 15 bis 20 Jahren. Danach gehört aber die Anlage mitunter nicht etwa dir, sondern wird abgebaut oder du kannst sie für einen Restwert kaufen. Aufgrund der hohen Mietpreise musst du einen sehr hohen Eigenverbrauch haben, damit sich das Ganze für dich rechnet.

Beispiel: Die Photovoltaikanlage kostet 5.000 Euro. Du mietest die Anlage für 50 Euro im Monat, so hast du dann nach 20 Jahren etwa 12.000 Euro investiert. Die Anlage gehört allerdings nicht dir.

Bei dem aktuell niedrigen Zinsniveau und den günstigen Kreditangeboten der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) ist es günstiger, die Solaranlage zu finanzieren.

Übrigens: Egal ob du deine PV-Anlage kaufst, finanzierst oder mietest: Du hast immer Anspruch auf die Einspeisevergütung gemäß EEG.

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Steuerliche Betrachtung einer Photovoltaikanlage

Wenn du den Strom deiner PV-Anlage ins Netz einspeist und somit quasi verkaufst, bist du im steuerrechtlichen Sinn unternehmerisch tätig, also auch steuerpflichtig. Auf den erzielten Gewinn zahlst du Einkommensteuer. Abhängig von der Höhe des Umsatzes musst du auch Umsatzsteuer abführen. Nach der Kleinunternehmerregel bist du bis zu einem Betrag von 22.000 Euro im Vorjahr  beziehungsweise bis zu 50.000 Euro im laufenden Jahr davon befreit.

Wissenswertes

Seit 2020 sind Betreiber kleiner Anlagen bis 10 Kilowatt Peak Leistung von der Gewerbesteuer befreit (§ 3 Punkt 32 GewStG). Eine Gewerbeanmeldung entfällt somit auch.

Gewinn einer Photovoltaikanlage ermitteln

So kannst du den zu versteuernden Gewinn berechnen:

  • Betriebseinnahmen (Stromvergütung durch Energieversorger plus Betrag für selbst verbrauchten Strom) inklusive Umsatzsteuer
    abzüglich
  • Betriebsausgaben (zum Beispiel Abschreibung des Kaufpreises der Photovoltaikanlage über 20 Jahre, Kreditzinsen, Kosten für Reparatur und Wartung, Zählermiete und Versicherung) inklusive Umsatzsteuer

Wissenswertes

Die Abschreibung der Investitionskosten einer Photovoltaikanlage wird immer auf einen Zeitraum von 20 Jahren verteilt. Fördergelder kannst du als Betriebseinnahmen einstufen oder aber du ziehst von den Investitionskosten der Anlage die Fördergelder ab und schreibst lediglich den reduzierten Betrag steuerlich ab.

Umsatzsteuer bei Photovoltaikanlagen

Die Einspeisevergütung wird dir vom Energieversorger zuzüglich 19 Prozent Umsatzsteuer (Mehrwert- oder Vorsteuer) erstattet. Diese musst du wieder an das Finanzamt abführen. Dazu musst du in regelmäßigen Abständen eine Umsatzsteuervoranmeldung machen. Die zeitlichen Intervalle legt das Finanzamt fest (zu Beginn meist monatlich, später vierteljährlich). Du musst deine Umsatzsteuervoranmeldung online über das ELSTER-Portal abwickeln. In Papierform ist dies nur noch in Härtefällen erlaubt.

Die Umsatzsteuer, die du für den Kauf der Photovoltaikanlage bezahlt hast, kannst du beim Finanzamt (Vorsteuer) nur geltend machen, wenn du dich für den Regelsteuersatz entschieden hast. Dazu musst du einmal im Jahr eine Umsatzsteuererklärung abgeben. Bei der Kleinunternehmerregelung ist dies nicht möglich.

Steuerliche Abschreibungen

Bei der Finanzierung einer neuen Photovoltaikanlage ist die steuerliche Abschreibung ein wichtiger Posten. Für Photovoltaikanlagen kommt aktuell nur die lineare Abschreibung infrage. Die lineare AfA („Absetzung für Abnutzung“) kann über 20 Jahre erfolgen. Somit ist es dir möglich, 20 Jahre lang jedes Jahr 5 Prozent der Anschaffungs- und Herstellungskosten als Abschreibung geltend zu machen. Sonderabschreibungen in Höhe von 20 Prozent sind in den ersten 5 Jahren ebenso möglich wie der Investitionsabzug des Netto-Verkaufspreises.

Eine degressive Abschreibung ist nur für Betreiber möglich, deren Anlage 2009 oder 2010 errichtet wurde. Um einen Anspruch auf einen Investitionsabzug zu haben, muss im Rahmen des Schwellenwerts nach § 7g EStG gewirtschaftet werden. Das trifft aber in der Regel auf Eigenheimbesitzer immer zu.

Berechnung der Selbstkosten deiner Photovoltaikanlage

Eigentlich ist für Betreiber von Photovoltaikanlagen auf ihrem Wohnhaus üblicherweise die Vergütung für den ins öffentliche Netz eingespeiste Strom die einzige Einnahmequelle. Allerdings wird der Eigenstromverbrauch ertragssteuerlich auch als Einnahme bewertet. Du musst daher beide in deiner Einkommensteuer als Einnahmen angeben.

Um den zu versteuernden Betrag für den in deinem Haus selbst verbrauchten Solarstrom zu ermitteln, benötigst du die sogenannten Selbstkosten. Um diese zu berechnen, musst du die für das jeweilige Jahr entstandenen Kosten durch die erzeugten Kilowattstunden dividieren. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten:

Berechnung der Selbstkosten

  • Verwendung des marktüblichen Verkaufspreises, beispielsweise die EEG-Vergütung von 6,53 Cent pro kWh (Stand April 2022)
  • Einsatz des Nettostrombezugspreises je kWh, 35 Cent (Stand April 2022), durchschnittlicher Strompreis brutto 42 Cent
  • pauschal 20 Cent je kWh

Beispielberechnung der Selbstkosten:

  • Nettoanschaffungspreis PV-Anlage 10.000 Euro
  • Stromerzeugung pro Jahr circa 7.000 kWh
    Betriebskosten 200 Euro im Jahr
  • lineare Abschreibung pro Jahr 500 Euro (10.000 Euro : 20 Jahre).

Die Selbstkosten berechnen sich aus der Summe der Kosten (Betriebskosten + Abschreibung) von 700 Euro dividiert durch 7.000 kWh = 10 Cent. Diese 10 Cent Selbstkosten je selbst verbrauchter Kilowattstunde Solarstrom musst du beim Finanzamt als Einnahmen angeben. Liegt dein Eigenstromverbrauch bei 60 Prozent, sind das 4.200 kWh Strom im Jahr. Somit verbucht das Finanzamt 420 Euro als Einnahmen.

Photovoltaik: Eigenverbrauch und die Steuer

Grundsätzlich gilt, wer eine Photovoltaikanlage betreibt und seinen Solarstrom mit Gewinn verkauft, ist unternehmerisch tätig und somit steuerpflichtig. Hast du eine „Nulleinspeiseanlage“, verbrauchst also den Solarstrom ausschließlich für den Eigenbedarf, oder du nutzt mehr als 90 Prozent des selbst erzeugten Stroms für deinen Haushalt, bist du nicht umsatzsteuerpflichtig.

Wenn deine PV-Anlage nicht mehr als 10 kWp Leistung hat und du deinen Solarstrom privat verbrauchst, aber Überschussstrom ins Netz einspeist, hast du die Wahl, ob du Einkommensteuer auf deinen Gewinn zahlst.

Unabhängig zur Einkommensteuer gibt es noch die Umsatzsteuer. Diese ist nicht nur für den verkauften Strom, sondern auch für deinen Eigenverbrauch zu zahlen. Ob du tatsächlich Umsatzsteuer abführen musst, hängt maßgeblich von der Höhe des Umsatzes ab. Bis zu einer Summe von 22.000 Euro kannst du dich durch Inanspruchnahme der Kleinunternehmerregel davon befreien lassen.

Bis 10 kWp keine Einkommensteuer zwingend erforderlich

Seit 2021 kannst du in der Regel auf Antrag deine Photovoltaikanlage von der Einkommensteuer befreien lassen. Diese Vereinfachungsregelung betrifft allerdings nur Anlagen bis 10 kWp. Ist deine Anlage größer, musst du dem Finanzamt entsprechende Nachweise liefern. Damit du von der Einkommensteuer befreit wirst, musst du folgende Bedingungen erfüllen:

  • Private Nutzung eines Teils des Solarstroms, Resteinspeisung ins öffentliche Stromnetz; betreiben mehrere Personen gemeinsam eine Anlage, muss nur eine davon den Solarstrom selbst nutzen.
  • Anlagengröße maximal 10 kWp
  • Bei Betrieb mehrerer PV-Anlagen gilt in Summe ebenfalls als Obergrenze eine Maximalleistung von 10 kWp.
  • Inbetriebnahme der PV-Anlage nach 2003; bei Betrieb mehrerer PV-Anlagen darf keine davon vor 2004 in Betrieb genommen worden sein.
  • Mindestens eine der PV-Anlagen ist auf einem Gebäude installiert, in dem der Betreiber selbst wohnt; eine unentgeltliche Überlassung an andere zu Wohnzwecken ist zulässig.
  • Bei gelegentlicher Vermietung von Räumen im Haus dürfen die Mieteinahmen 520 Euro pro Jahr nicht überschreiten.
  • Zahlen Mieter mehr als 520 Euro pro Jahr, ist durch technische Maßnahmen zu gewährleisten, dass der Solarstrom nicht genutzt werden kann. Dies gilt auch, wenn Räume im Haus vom Anlagenbetreiber für betriebliche Zwecke genutzt werden. Die entsprechenden Räume sind daher mit einem eigenen Stromanschluss zu versehen.

Umsatzsteuer bei Eigenverbrauch

Durch den Weiterverkauf von Solarstrom – beispielsweise durch eine Einspeisung ins Stromnetz – bist du aus umsatzsteuerlicher Sicht Unternehmer. Für Erlöse durch die Stromeinspeisung (Einspeisevergütung), aber auch für den selbst verbrauchten Solarstrom musst du 19 Prozent Umsatzsteuer (Mehrwertsteuer) bezahlen. Das bietet dir jedoch den Vorteil, dass du als „Unternehmer“ im Rahmen der Regelbesteuerung Umsatzsteuer, die du beim Kauf der Photovoltaikanlage bezahlt hast, zurückerstattet bekommst.

Alternativ kannst du dich auch für die Kleinunternehmerregelung entscheiden. Hier bist du von der Umsatzsteuerpflicht befreit, kannst dafür allerdings beim Finanzamt auch keine Vorsteuererstattung geltend machen. Entscheidest du dich für die Kleinunternehmerregelung, darfst du im Geschäftsjahr zuvor maximal 22.000 Euro Umsatz erzielt haben. Ferner darf der Umsatz im laufenden Jahr die Summe von 50.000 Euro voraussichtlich nicht überschreiten.

Und die Gewerbesteuer bei Photovoltaik?

Eine Gewerbesteuererklärung musst du nur dann abgeben, wenn die Leistung deiner Anlage über 10 kWp liegt. Der Freibetrag beträgt hier 24.500 Euro. Ist deine Anlage größer, musst du zwar eine Erklärung abgeben; aber solltest du über den Freibetrag kommen, kannst du diesen Mehrbetrag mit der Einkommensteuer verrechnen.

Wie steht es um den Batteriespeicher und die Steuer?

Kaufst du eine PV-Anlage mit Speicher, gibt es bislang keine klare Linie. In einigen Bundesländern kannst du die Speicherkosten nicht angeben, in anderen ist es wichtig, wo der Batteriespeicher eingebaut wird.

Soll der Speicher vor dem Wechselrichter eingebaut werden, sind dann jedoch die Chancen ganz gut, dass du die Kosten für den Speicher geltend machen kannst. Bei der Nachrüstung mit einem Speicher schaut es noch schlechter aus. Meist erkennt das Finanzamt die Kosten für Kauf, Einbau und Batteriewechselrichter nicht an.

So meldest du deine Photovoltaikanlage beim Finanzamt an

Für die Anmeldung deiner Photovoltaikanlage beim Finanzamt ist es vollkommen ausreichend, wenn du in einem formlosen Brief mitteilst, dass du jetzt eine Photovoltaikanlage hast. Dazu hast du nach Inbetriebnahme 1 Monat Zeit. Falls du die Vereinfachungsregel in Anspruch nehmen möchtest, informierst du dein Finanzamt darüber, dass du dazu alle Voraussetzungen erfüllst.

Das Finanzamt schickt dir einen Fragebogen zur steuerlichen Erfassung. Das sind vor allem Fragen zu Einkommen-, Umsatz- und Gewerbesteuer. Das Finanzamt wertet dann deinen Fragebogen aus und teilt dir mit, welche Steuererklärungen du abzugeben hast. Hilfreich ist es, wenn du bereits vorab weißt, wie du deine PV-Anlage nutzen möchtest: gewerblich oder nicht. Es kann sein, dass dir dein Finanzamt für die Photovoltaikanlage eine eigene Steuernummer erteilt.

Auch das Finanzamt geht mit der Zeit. So darfst du seit 2017 deine jährliche Steuererklärung nur noch online einreichen. Dazu musst du dich im sogenannten ELSTER-Portal der Finanzverwaltung registrieren. Ist dir das erfolgreich gelungen, hast du Zugriff auf alle erforderlichen Vordrucke, die du dann online ausfüllen und anschließend an das für dich zuständige Finanzamt weiterleiten kannst.

In der Einkommensteuererklärung (ESt) gibt es die Anlage G, die du ausfüllen musst. Das ist nicht sehr schwierig und schnell erledigt. Seit 2019 ist die Abgabefrist in der Regel der 31. Juli des Folgejahres.

Die Umsatzsteuer-Voranmeldung

Falls du dich nicht für die Kleinunternehmerregelung entschieden hast, bist du umsatzsteuerpflichtig. Dann musst du in monatlichen Voranmeldungen dem Finanzamt mitteilen, wie viel Umsatzsteuer du eingenommen hast, zum Beispiel durch die Einspeisevergütung. Ebenso wichtig ist der Steuersatz; normalerweise 19 Prozent. Zusätzlich musst du jedes Jahr noch eine Umsatzsteuererklärung (USt) abgeben.

Das erforderliche Formular findest du ebenfalls im ELSTER-Portal. Wie bereits in der Einnahmenüberschussrechnung (EÜR) in deiner Einkommensteuererklärung trägst du deine Netto-Einkünfte sowie die von dir gezahlten Vorsteuerbeträge ein, die du geleistet hast, um die Anlage zu betreiben. Automatisch wird dann ausgewiesen, welchen Steuerbetrag du noch an das Finanzamt zu zahlen hast.

Die monatliche Voranmeldung entfällt ab dem dritten Jahr. Danach ist eine jährliche Umsatzsteuererklärung ausreichend. Diese musst du in der Regel bis zum 31. Juli des Folgejahres eingereicht haben. Beträgt deine Umsatzsteuer nicht mehr als 1.000 Euro, ist die jährliche Umsatzsteuererklärung ausreichend. Die monatlichen Voranmeldungen sind dann hinfällig.

Übrigens: Auch in Monaten ohne Einnahmen bist du verpflichtet, die Umsatzsteuer-Voranmeldung abzugeben.

Die steuerliche Behandlung von Photovoltaik ist ein sehr komplexes Thema. Du solltest dir daher unbedingt fachmännische Hilfe holen, beispielsweise durch einen Steuerberater.

Kauf eines Hauses mit PV-Anlage

Wenn du ein Haus kaufst, das bereits mit eine Solarstromanlage ausgestattet ist, musst du für auf dem Dach montierte Anlagen keine Grunderwerbsteuer zahlen. Ist die Anlage hingegen in das Dach integriert – somit fester Bestandteil des Gebäudes – und dient dadurch auch als Ersatz für die Dacheindeckung, fällt der Kaufpreis für die PV-Anlage unter die grunderwerbliche Bemessungsgrundlage. Gleiches gilt für Fassadenanlagen.

Wissenswertes

Grundsätzlich empfehlen wir dir, dich hinsichtlich deiner steuerlichen Pflichten als Betreiber einer Photovoltaikanlage direkt mit dem Finanzamt in Verbindung zu setzen oder deinen Steuerberater zu befragen.
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Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage

Um eine grobe Einschätzung durchführen zu können, musst du die Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten, gegebenenfalls die Finanzierungskosten, den Zinssatz und die Inflationsrate, die Eigenverbrauchs- und Einspeisemenge sowie die Energiepreissteigerungsrate wissen. Wobei vor allem der Trend bei den Strompreisen ein Unsicherheitsfaktor ist. Grundsätzlich kann man sagen, dass sich die Investition in eine Solarstromanlage als wirtschaftlich erweist, wenn sie über 20 Jahre mehr Einnahmen generiert als sie Kosten verursacht hat.

Amortisationszeit einer Photovoltaikanlage:

Die Amortisationszeit einer Photovoltaikanlage beschreibt den Zeitpunkt, ab dem du durch die Solarstromerträge die Anlagenkosten wieder hereingeholt hast. Da auch hier ein Blick in die Zukunft nicht möglich ist, kannst du die Amortisationszeit nur überschlägig berechnen. Dazu stellst du einfach die Summe aller Ausgaben der Summe aller Einnahmen gegenüber.

Ausgaben sind die gesamten Investitionskosten (Photovoltaikmodule, Anschaffung von Kleinteilen, Abnahme- und Zählergebühren, Montagekosten etc.), laufende Kosten wie Versicherungen, Betriebskosten (Kosten für den Stromverbrauch der Anlage, Wartung und Reparatur) und eventuell anfallende Zinszahlungen für Kredite.

Einnahmen sind der erwartete Solarstromertrag, die garantierte Einspeisevergütung und gegebenenfalls Fördergelder von Bund, Land, Kommune und Energieversorger.

Addiere alle Ausgaben und ziehe davon alle Subventionen ab.
Das Zwischenergebnis dividierst du nun durch die erzielbaren Jahreseinnahmen (Einspeisevergütung).
Von diesem Ergebnis ziehst du noch die jährlichen Ausgaben ab.
Als Endergebnis erhältst du den Zeitpunkt, ab wann voraussichtlich aus dem Ausgabeüberhang ein Einnahmeüberschuss wird.

Bei einer durchschnittlichen, vollständig aus Eigenmitteln finanzierten PV-Anlage bewegt sich die Amortisationszeit zwischen 10 und 13 Jahren. Wurde die Anlage über ein Darlehen finanziert, beträgt sie hingegen 11 bis 14 Jahre.

 

Nutzungsdauer einer Solarstromanlage

Die Lebensdauer der einzelnen Komponenten (PV-Module, Wechselrichter sowie Untergestell) hat maßgeblichen Einfluss auf die Nutzungsdauer der kompletten Anlage. Aber auch die fachgerechte Planung und Auslegung, die Qualität der Montage und Elektroinstallation, die dazu verwendeten Materialien sowie die regelmäßige Kontrolle und Wartung beeinflussen die Lebensdauer. Grundsätzlich kannst du von einer Nutzungs- und Lebensdauer von etwa 30 Jahren ausgehen.

Ist die Reinigung der Photovoltaikmodule sinnvoll?

Wenngleich gerne auf den Selbstreinigungseffekt von Solarmodulen hingewiesen wird: Vollkommen verschmutzen lassen solltest du sie aber auch nicht. Da stellen sich natürlich die Fragen, wie oft, wie und von wem die Reinigung durchgeführt werden soll.

In einigen Foren ist zu lesen, dass Betreiber von fast 20 Jahre alten PV-Anlagen diese noch nie gereinigt haben und keine Ertragseinbußen verzeichnen. Das kann durchaus sein. Denn der Gedanke mit dem Selbstreinigungseffekt ist grundsätzlich richtig. Hartnäckige und spezielle Verschmutzungen, wie sie beispielsweise in der Tierhaltung (ammoniakhaltige Abluft aus den Ställen) vorkommen, machen jedoch eine regelmäßige Reinigung der Glasabdeckungen erforderlich.

Häufigkeit einer Reinigung

Wie schnell Photovoltaikmodule einer Reinigung bedürfen, hängt maßgeblich vom Standort, dem Einsatzzweck und dem Neigungswinkel ab. Wer auf Nummer sicher gehen und seiner Anlage ab und an eine Reinigung gönnen möchte, findet nachfolgend einige Richtwerte:

  • Ein- und Zweifamilienhäuser alle 6 bis 8 Jahre
  • Kuhställe alle 1 bis 2 Jahre
  • Tierhaltungsbetriebe alle 1 bis 5 Jahre
  • Wald-, Forst- und Feldwirtschaft alle 2 bis 6 Jahre
  • produzierende Gewerbebetriebe alle 2 bis 4 Jahre
  • Solarmodulneigung unter 15 Grad alle 1 bis 3 Jahre

Es gibt Wissenschaftler aus dem Bereich Solarenergie, die bestätigen, dass nur in Einzelfällen Reinigungsbedarf besteht, beispielsweise bei stark staubbelasteter Luft oder Neigungswinkeln unter 25 Grad. In der Regel funktioniere die Reinigung durch Regen und Schnee. Ohne Reinigung bewegen sich dann die Ertragseinbußen laut Experten im Bereich von nur 1 bis 2 Prozent.

Solltest du jedoch feststellen, dass deine Photovoltaikanlage verschmutzungsbedingt weniger Solarstrom produziert, rechne einfach nach, ob dich die Reinigung mit einem Photovoltaik-Reinigungsgerät durch einen Fachbetrieb mehr Geld kostet als die Ertragsminderung. Wobei du überprüfen solltest, ob der geschmälerte Ertrag permanent vorhanden ist oder andere Ursachen hat, wie zum Beispiel ein weniger sonnenreiches Jahr. Hinzu kommt, dass Verunreinigungen an sonnigen Tagen niedrigere Beeinträchtigungen verursachen als an trüben Tagen.

Was sind typische Verschmutzungen auf PV-Anlagen?

Alles, was durch Luft und Wind getragen wird, landet auch auf deiner Solarstromanlage:

  • Laub
  • Blütenstaub
  • Feinstaub (Verkehr und Hausbrand)
  • Schmutz aus Verbrennungs- und Produktionsprozessen
  • Verschmutzungen durch Stallabluft
  • Vogelkot
  • Moos und Flechten in den Rahmenfugen

Photovoltaikmodule richtig reinigen

Bevor du selbst auf das Dach kletterst oder eine Reinigungsfirma beauftragst, solltest du die Vorgaben des Modulherstellers lesen. Bei Schäden durch eine unsachgemäße Reinigung kann die Garantie des Modulherstellers erlöschen.

Obwohl Solarmodule Wind und Wetter trotzen, können mechanische Einwirkungen das Spezialglas, das oft mit einer transparenten und hauchdünnen Antireflexschicht versehen ist, verkratzen und im schlimmsten Fall sogar Risse verursachen. Und hier kann sich erneut Schmutz ablagern. So banal es klingen mag: Kalkfreies Wasser, weiche Bürsten und Schwämme sowie Tücher oder Lappen sind die effektivste Art der Modulreinigung. Tabu sind harte Bürsten, scharfe Reinigungsmittel oder Hochdruckreiniger.

Noch ein Hinweis zum Wasser: Ob einfaches Absprühen mit einem Schlauch oder eine mechanische Säuberung durch Profi-Reinigungsgeräte – es sollte immer kalkfrei sein, um die typischen weißen Ablagerungen auf den Modulen zu verhindern. Hier ist Regenwasser dem teuren Osmosewasser vorzuziehen. Zumal dieses ökologisch bedenklich ist, denn für 1 Liter Osmosewasser werden etwa 3 Liter Leitungswasser gefiltert. Die meisten Filtersysteme bestehen zudem aus nicht sortenreinem Kunststoff und sind aus diesem Grund nicht abbaubar.

Reinigungsmethoden

Sind die Solarmodule nicht zu hoch montiert, genügen ausziehbare Teleskopstangen, Teleskopbürsten oder rotierende Bürsten mit aktiver Wasserzuführung und integrierter Sprühfunktion, wie sie auch zur professionellen Reinigung zum Einsatz kommen.

Hochdruckreiniger können nicht nur die Solarmodule stark beschädigen, sondern das Wasser bis in die abgedichteten elektrischen Systeme drücken. Reinigungsroboter sind eher etwas für sehr großflächige Anlagen, teuer, arbeiten recht langsam und erreichen nicht immer alle Bereiche.

Dacharbeiten sind den Profis vorbehalten

Geht es auf das Dach, solltest du diese Arbeiten den Profis überlassen. Ihr Personal ist geschult und verfügt über die erforderlichen Sicherungssysteme wie Fangschutznetze und Sicherungsgurte. Die 1 bis 3 Euro pro Quadratmeter, die eine professionelle Reinigung kostent, sind es nicht wert, sein Leben zu riskieren.

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Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe

Kombinierst du Photovoltaik und Wärmepumpe miteinander, erhöhst du die Wirtschaftlichkeit beider Systeme und senkst zugleich deine Heizkosten spürbar. Die Elektro-Wärmepumpe macht aus 75 Prozent Umweltwärme (kostenlose Wärme aus Luft, Erdreich oder Grundwasser) und 25 Prozent Strom 100 Prozent Wärme zum Heizen und zur Warmwasserbereitung.

Weil du so deine Energieversorgung zu einem wesentlichen Teil auf erneuerbare Energien umstellst, leistest du einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Energieversorgung und sorgst für eine sehr gute Ökobilanz deines Hauses. Damit alles optimal funktioniert, sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

  • gute Gebäudedämmung
  • Leistung und Solarertrag der PV-Anlage
  • Wärmepumpenstrombedarf
  • Wärmebedarf des Hauses
  • Anbindung der Wärmepumpe an die PV-Anlage
  • erforderliche Größe des Pufferspeichers
  • Speicherkapazität des Stromspeichers

Besonders wichtig bei dieser Kombination sind die Vorlauftemperatur und die Warmwassertemperatur im Pufferspeicher. Denn die Wärmepumpe bleibt so lange aus, bis die Wassertemperatur im Pufferspeicher unter die für die Wärmepumpe benötigte Vorlauftemperatur gesunken ist.

Mit der Kombination aus Photovoltaikanlage und Wärmepumpe steigerst du deinen Eigenverbrauch auf etwa 50 Prozent. Ein intelligent gesteuertes System inklusive Stromspeicher schafft es auf einen Eigenverbrauchsanteil von bis zu 80 Prozent.

Anbindung der Wärmepumpe

Wichtig ist, dass Photovoltaikanlage und Wärmepumpe miteinander kommunizieren, damit deine Wärmepumpe reagiert, sobald es einen Solarstromüberschuss gibt. Als Wärmepumpenschnittstelle wird bevorzugt ein SG-Ready-Eingang (SG bedeutet Smart Grid) verwendet.

Der einfachste Weg, diese Schnittstelle anzusteuern, ist die direkte Verbindung der Wärmepumpe mit dem Wechselrichter. Deser besitzt ein Relais mit potentialfreien Kontakten. Das Relais schaltet, sobald eine bestimmte Photovoltaik-Leistung erzeugt wird. Diesen Wert kannst du individuell einstellen. Stelle ihn aber nicht ausschließlich auf die elektrische Anschlussleistung der Wärmepumpe ein.

Berücksichtige ebenfalls die Anschlussleistung der anderen Stromverbraucher im Haus. Bei einer Anschlussleistung der Wärmepumpe von zum Beispiel 2.000 Watt stellst du 2.500 Watt ein. Erst wenn dieser Wert erreicht ist, wird der SG-Ready-Eingang vom Wechselrichter angesteuert. So ist sichergestellt, dass die Wärmepumpe erst dann versorgt wird, wenn ausreichend Überschussstrom vorhanden ist.

Intelligente Steuerung

Du kannst die Wärmepumpe auch über ein intelligentes Messsystem (Smart Meter) ansteuern und einstellen. Allerdings misst das Smart Meter den Solarstromüberschuss, nachdem alle anderen Verbraucher wie Herd, Geschirrspüler oder Waschmaschine bereits versorgt sind.

Kommunikation über ein Energiemanagementsystem

Über ein Energie-Manager-Onlineportal kannst du alle Daten des Energiemanagementsystems auf deinem Smartphone, Tablet oder PC anschauen, einzelne Stromverbraucher wie die Waschmaschine inklusive Betriebsverhalten hinterlegen und über Funksteckdosen einschalten sowie mittels App Einstellungen vornehmen. Wärmepumpe und Elektroauto lassen sich ebenfalls einbinden.

Welche Vorteile bietet der vorrangige Betrieb?

Erst wenn ausreichend Solarstrom zur Verfügung stehen, schalten sich Haushaltsgeräte, Wärmepumpe und/oder Elektroauto automatisch ein. Ist ein Stromspeicher in das System integriert, kannst du den Überschussstrom dort speichern. Ist dieser voll und es besteht immer noch ein Überschuss, kannst du diesen über die Wärmepumpe als thermische Energie mittels eines Elektro-Heizstabs im Wasserspeicher bevorraten. Sollte trotzdem noch Solarstrom übrig sein, speist du diesen ins öffentliche Netz.

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Photovoltaik und die Elektromobilität

Rund 1,2 Millionen Pkw mit Elektroantrieb waren laut Statista im Januar 2022 zugelassen. Davon sind 618.500 reine Elektroautos und 566.000 Plug-in-Hybrid-Pkw. Dem stehen im April 2022 etwa 28.600 Ladestationen gegenüber. Davon verfügen 94 Prozent über eine halb-beschleunigte, beschleunigte oder schnelle Ladegeschwindigkeit. Das mag wenig klingen, berücksichtigst du jedoch, dass den 45,8 Millionen Pkw mit Verbrennungsmotor nur 14.099 Straßen- und 359 Autobahntankstellen zur Verfügung stehen, relativiert sich der erste Eindruck schnell.

Solar-Carport mit Ladestation

Wer in Kleinstädten oder im ländlichen Raum lebt, dem stehen in der Regel weniger öffentliche Lademöglichkeiten zur Verfügung als in Großstädten. Dafür gibt es mehr Ein- und Zweifamilienhäuser sowie Photovoltaikanlagen als in den Ballungszentren. Beste Voraussetzungen, um sich mit einem Solar-Carport die eigene „Tankstelle“ neben das Haus zu stellen.

Mit einem Photovoltaik-Carport erzeugst du sauber kostengünstigen Strom, um dein Elektroauto zu laden. Je nach Größe kannst du aber auch deine bestehende Photovoltaikanlage auf dem Dach ergänzen oder als Alternative zu einer Dachanlage nutzen.

Welche Leistungen sind mit einem Solar-Carport möglich?

Das hängt von der zur Verfügung stehenden Dachfläche, Art und Anzahl der Photovoltaikmodule, der Ausrichtung der Anlage und der Anzahl der Sonnenstunden ab. Üblich sind Solar-Carports mit Flachdach für 1 bis 2 Pkw. Die Leistung bewegt sich normalerweise zwischen 2 und 3 kWp je Stellplatz. Selbstverständlich sind sämtliche andere Dacharten und -formen kein Problem. Ideal sind Flachdächer mit integrierten Modulen, weil dann die Sonnenstrahlen senkrecht auftreffen und die Fläche sehr effizient genutzt werden kann.

Mit der innerhalb einer Stunde eingefangenen Sonnenenergie kommst du mit deinem Elektroauto etwa 25 km weit. Hast du ein Solar-Carport für 2 Fahrzeuge mit einer Dachfläche von 35 Quadratmeter, kannst du im Jahr um die 27.000 km umweltschonend zurücklegen. Der durchschnittliche Verbrauch eines Elektroautos wird mit 15 kWh pro 100 km angegeben.

Lohnt sich ein Photovoltaik-Carport?

Die Stromgestehungskosten betragen 5 bis 11 Cent pro kWh. Wird bei einem Strombedarf von 15 kWh Netzstrom – aktuell 41 Cent pro kWh – kostengünstiger PV-Strom zu 10 Cent pro kWh geladen, reduzieren sich rechnerisch die Fahrtkosten von 6,15 Euro auf 1,50 Euro pro 100 km.

Keine Sonne, kein Strom vom Solar-Carport

Die Sonne scheint leider nicht auf Knopfdruck. Im Durchschnitt gab es in den letzten Jahren in Deutschland zwischen 1.600 bis 1.800 Sonnenstunden pro Jahr, also 67 bis 75 Tage. Im Sommer hast du meist mehr als genug Solarstrom zum Aufladen. Im Winter kann es hingegen problematisch sein, überhaupt ausreichend Solarstrom für das Elektroauto zu erzeugen. Dann bleibt nur der Strom aus dem Netz.

Hast du einen Homespeicher für deine Dachanlage, kannst du auf diesen zurückgreifen, denn dein Solar-Carport sollte immer mit dem Hausnetz verbunden sein. Inwieweit sich ein Speicher speziell für dein Photovoltaik-Carport rechnet, hängt von der Leistung der installierten Anlage ab und davon, ob du bereit bist, weitere tausende Euro auszugeben. Wenn du nachts aufladen möchtest, brauchst du jedoch einen Speicher.

Übrigens: Winterkälte reduziert nicht nur die Kapazität des Akkus, sondern verlängert auch die Ladezeit.

Was kostet ein Solar-Carport?

Hier ist die Spannweite sehr groß. Übliche Materialien sind Stahl, Aluminium, Massivholz oder Kunststoff. Carports zeichnen sich durch ihre offene Bauweise aus, es gibt sie aber auch mit Seitenwänden im Angebot. Für Flachdächer oder leicht angewinkelte Dächer werden die Solarmodule in die Dachhaut integriert und übernehmen somit auch den Schutz vor Regen und Schnee. Ist es dir zu dunkel unter dem Carport, kannst du semitransparente Module verwenden. Dies betont die Leichtigkeit der Konstruktion, bietet aber weniger Leistung und kostet mehr.

Einfache Konstruktionen aus Holz gibt es bereits ab 5.000 Euro, die Wallbox mitgerechnet. Meist wirst du jedoch ein Solar-Carport haben wollen, das optisch ansprechend ist und zum Haus passt. Abhängig von der Bauweise und der gewählten Photovoltaikmodule kostet dich dein Solar-Carport mit Ladestation dann zwischen 8.000 und 25.000 Euro. Bei der nachträglichen Installation wird es günstiger, vorausgesetzt, die Konstruktion kann das Gewicht der Module tragen. Falls nicht, sind Abriss und ein neues Solar-Carport die bessere Lösung.

Inzwischen gibt es sehr viele Komplettangebote inklusive passender Wallbox. Hier kannst du davon ausgehen, dass alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind. Auch Selbstbausätze sind auf dem Markt erhältlich.

Übrigens: In den meisten Bundesländern brauchst du für ein Carport eine Baugenehmigung. Erkundige dich dazu beim zuständigen Bauamt.

Bedeutung der Wallbox

Die meisten Wallboxen können Solarstrom laden. Frage vor dem Kauf jedoch nach. Willst du mit Überschussstrom laden, geht das über den Wechselrichter der PV-Anlage. Hierzu benötigst du zusätzlich einen Energiemanager, der festlegt, ab welcher Menge Überschussstrom dieser zum Aufladen genutzt werden kann.

Mit einem intelligenten Energiemanagementsystem kannst du den solaren Überschuss nach Priorität verteilen. Siehe dazu auch das vorherige Kapitel „Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe“ weiter oben – es ist das gleiche Prinzip.

Kannst du das Elektroauto mit einer PV-Inselanlage aufladen?

Grundsätzlich ist eine PV-Inselanlage nur dann sinnvoll, wenn dein Stromverbrauch sehr niedrig ist, du das Gebäude nicht ganzjährig nutzt oder kein Anschluss an das öffentliche Stromnetz möglich ist, wie bei Berghütten oder Ferienhäusern. Weil eine Solar-Inselanlage nicht an das öffentliche Netz angeschlossen ist, musst du Zeiten ohne Solarstrom beispielsweise mit einem Dieselgenerator überbrücken, denn die Solarbatterie hat nur eine beschränkte Kapazität.

Möchtest du eine PV-Inselanlage zum Aufladen deines Elektroautos nutzen, solltest du diese ausschließlich für diesen Zweck einsetzen. Der technische Aufbau entspricht dann zum Beispiel dem eines Solar-Carports; nur ohne Netzanschluss inklusive einer Solarbatterie.

Handelt es sich um „Pseudo-Inselanlagen“ für den Eigenbedarf, Nulleinspeiseanlagen und Anlagen mit Notstromfunktion, funktioniert das Aufladen deiner Elektrofahrzeuge mit Solarstrom wie bei jeder anderen Dachanlage.

Es gibt zwar Anbieter für Solar-Inselanlagen (Off Grid), die für einen Jahresverbrauch von bis zu 3.500 kWh pro Jahr ausgelegt sind. Allerdings beinhaltet dieses Konzept ebenfalls einen Dieselgenerator mit 6,5 kWh als Backup, mit dem auch die Batterie aufgeladen werden kann. Eine solche Inselanlage kostet um die 38.000 Euro.

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Förderung einer Photovoltaikanlage

Direkte finanzielle Zuschüsse gibt es vom Staat nicht. Aber der Bund fördert indirekt durch die Einspeisevergütung. Für kleine PV-Anlagen ist das allerdings kaum rentabel, weil sich heute die Stromerzeugungskosten in etwa mit der aktuellen Einspeisevergütung decken. Allerdings hat die KfW zur Förderung von Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern das Programm 270 „Erneuerbare Energien – Standard“ aufgelegt. Ab 2,15 Prozent effektivem Jahreszins können die Anlagen zinsgünstig finanziert werden. Die Laufzeiten betragen 5, 10 oder 20 Jahre.

Auch viele Bundesländer bieten immer wieder einmal Förderprogramme an. Es lohnt sich daher, einfach nachzufragen. Sehr hilfreich ist zudem der FördermittelCheck von co2online. Der Online-Ratgeber findet die passenden Förderprogramme der Kommunen, des Landes und des Bundes.

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Photovoltaik: Neuerungen 2022

Welche Neuerungen stehen beim Thema Photovoltaik für 2022 an? Hier folgt ein kurzer Überblick.

Am Mittwoch, den 6. April 2022, hat Klima- und Wirtschaftsminister Robert Habeck das sogenannte „Osterpaket“ ins Kabinett eingebracht. Das Osterpaket beinhaltet unter anderem eine Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) sowie ein EEG-Entlastungsgesetz. Die erforderlichen Mittel sollen aus dem um 60 Milliarden Euro aufgestockten Klimafonds kommen. Erstmals ist auch festgeschrieben, dass die Nutzung erneuerbarer Energien im überragenden öffentlichen Interesse liegt und der öffentlichen Sicherheit dient.

Bis zum Jahr 2030 sollen 80 Prozent des Stroms erneuerbar erzeugt werden, bis 2035 fast 100 Prozent. Derzeit sind es 42 Prozent. Statt wie ursprünglich vorgesehen, soll bis 2030 die installierte PV-Leistung nicht auf 59 GW, sondern auf 215 GW ansteigen. Der Zubau soll zu je 50 Prozent auf Dach- und Freiflächen verteilt werden. Ferner sollen wesentlich mehr Dach- und Freiflächen für PV- Ausschreibungen bereitgestellt werden.

Abschaffung der EEG-Umlage zum 1. Juli 2022

Ab Juli 2022 soll für Verbraucher und Unternehmen die EEG-Umlage wegfallen, um Bürger bei den Energiekosten zu entlasten. Die Umlage wird dann aus dem Bundeshaushalt bezahlt. Außerdem ist vorgesehen, Wärmepumpen von den Umlagen auszunehmen. Stromanbieter sollen dazu verpflichtet werden, diese Entlastung auch vollumfänglich an ihre Kunden weiterzuleiten.

Höhere Einspeisevergütung für Volleinspeiser

Die wichtigste Neuerung ist, dass Volleinspeiser eine deutlich höhere Einspeisevergütung bekommen sollen als Eigenverbraucher. Die Vergütung für Volleinspeiser soll so hoch sein, dass es sich wieder lohnt, Solarstrom ins Netz zu leiten. Zudem ist geplant, die neue Einspeisevergütung rückwirkend anzuwenden.

Laut Referentenentwurf sollen die Einspeisetarife für Photovoltaikanlagen wie folgt angehoben werden:

  • bis 10 kW Leistung auf 12,5 Cent pro kWh
  • bis 100 kW Leistung auf 10,3 Cent pro kWh
  • bis 400 kW auf 8,5 Cent pro kWh
  • bis zu 1 MW Leistung auf 7,3 Cent pro kWh

Begrenzung für Mieterstromanlagen entfällt

Die Anzahl der förderfähigen Photovoltaikanlagen auf Dächern von Mehrfamilienhäusern zur direkten Versorgung der Bewohner unterlag bislang einer jährlichen Beschränkung. Diese entfällt jetzt.

Förderung von Bürgerenergieparks

Bürger, die sich in Kommunen oder in Gesellschaften zusammentun, um Bürgerenergieparks für eigene Wind- oder Solarprojekte zu realisieren, damit sie unabhängig von großen Energieversorgern werden, sollen von unnötiger Bürokratie befreit werden.

Transparentere Strompreise

Neu ist ebenfalls, dass Energieversorger die Kündigung ihrer Verträge mit Haushaltskunden diesen mindestens 3 Monate im Voraus mitteilen müssen und zusätzlich die Bundesnetzagentur darüber informieren. Generell soll die Aufsicht der Bundesnetzagentur gestärkt und die Strompreise transparenter werden.

Noch vor der Sommerpause soll das Gesetzgebungsverfahren abgeschlossen sein. Wann und in welchem Umfang das Ganze dann in Kraft tritt, ist aktuell noch offen – in Teilen auf jeden Fall im Jahr 2022.

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Die solare Zukunft hat erst begonnen

Weltweit wird zu den Grundlagen der Materialien und Weiterentwicklungen von Zellen, Modulen, Wechselrichtern und Systemen geforscht, um die Wirkungsgrade und Modullebensdauer zu steigern, den Materialeinsatz zu reduzieren und hochproduktive Herstellungsverfahren zu entwickeln.

Neue Technik wartet bereits

  • Organische Solarzellen

    Das Funktionsprinzip organischer Solarzellen ist das gleiche wie bei kristallinen Photovoltaikmodulen. Organische Solarzellen sind eine günstige und flexible Alternative. Sie bestehen aus dünnen und nahezu unsichtbaren Folien, die vielseitig einsetzbar sind. Aktuell ist die Leistung aber noch wesentlich geringer. Auch die Lebensdauer ist kürzer. Die Bezeichnung „organisch“ stammt aus der Chemie. Sie besagt, dass es sich hierbei um Kohlenstoffverbindungen handelt. Derzeit liegt der Wirkungsgrad bei 7 bis 8 Prozent. Dennoch wird ihnen ein großes Zukunftspotenzial zugesprochen. Ein deutsch-chinesisches Forscherteam hat bereits Wirkungsgrade von fast 16 Prozent erreicht.

  • Perowskitzellen

    Der Halbleiter Perowskit wird im Rennen um immer kostengünstigere Solarzellen als großer Hoffnungsträger gehandelt. Es verwundert daher nicht, dass Forscherteams weltweit an der Entwicklung von Perowskit-Solarzellen arbeiten, vor allem an metall-organischen Hybrid-Perowskiten. Die Kristallstruktur dieser Hybrid-Perowskiten besteht aus einem organischen Molekül und anorganischen Elementen wie Blei und Iod. Perowskitzellen sind mit einem Wirkungsgrad von bis zu 28 Prozent effizienter als aktuelle Solarzellen. Es wird davon ausgegangen, dass in Zukunft Wirkungsgrade bis 40 Prozent realistisch sind. Allerdings bestehen noch Hindernisse für eine kommerzielle Nutzung. Um den Einsatz giftigen Bleis zu vermeiden, haben 2019 Wissenschaftler und Ingenieure an der Purdue University ein sandwichartiges Material entwickelt, das zur Hybridstrukturbildung organische und anorganische Materialien enthält, die kein Blei verwenden und deutlich stabiler sind.

  • Solarzellen imitieren die Photosynthese

    Die Leistung, die Pflanzen und Algen bei der Photosynthese erbringen, lässt sich mit der Aktivität zahlreicher Minikraftwerke vergleichen. Diese Miniaturreaktoren sind von Sammelstellen umgeben, welche die Photonen des Sonnenlichts einfangen und in die Mitte weiterleiten. Durch die Struktur und das Zusammenspiel der Bestandteile entstehen extrem hohe Wirkungsgrade. Es gelang nun Wissenschaftlern der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg, Solarzellen nach diesem Bauprinzip zu entwickeln. Der Wirkungsgrad soll bei über 40 Prozent liegen. Die Wissenschaftler hoffen, dass die Solartechnik in naher Zukunft Sonnenenergie ebenso effizient nutzen kann wie es Pflanzen bereits vormachen.

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Fazit: Solarstrom ist stets eine gute Wahl

Wenn du eine Photovoltaikanlage für dein Haus anschaffen möchtest, solltest du dich darauf einstellen, dass du mit der Volleinspeisung des selbst erzeugten solaren Stroms heute keine große Rendite mehr einfahren kannst. Was PV-Anlagen heute so attraktiv macht, ist der Eigenverbrauch von Solarstrom. Denn du erzeugst mit deiner Solaranlage Strom erheblich günstiger als du ihn vom Netzbetreiber einkaufen kannst. Sollten die Strompreise weiter steigen, reduzieren sich auch deine Stromgestehungskosten weiter und deine Photovoltaikanlage wird immer rentabler. So rechnet es sich weiterhin, nachhaltig und sauber Strom zu erzeugen.

Dir ist es wichtig, nachhaltig Strom zu erzeugen und das Klima zu schützen? Gern kannst du für deine Überzeugungsarbeit dieses E-Book nutzen. Auch online geht das, indem du diese Inhalte und dazu noch deine eigenen Gedanken in sozialen Medien oder unter deinen Bekannten und Freunden teilst. Schließlich ist das allgemeine Bewusstsein noch immer der wichtigste Baustein im Kampf gegen den Klimawandel.

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