Solaranlage

Die Sonnenenergie als nachhaltigen Energielieferanten nutzen

Laden Sie sich jetzt Ihren Ratgeber zur Solaranlage herunter!
jetzt downloaden

Was bedeutet solar eigentlich?

Mit der Installation einer Solaranlage auf dem Dach deines Hauses machst du einen großen Schritt hin zu deiner persönlichen und nachhaltigen Versorgungssicherheit. Fossile Brennstoffe sind nur begrenzt vorhanden und unterliegen starken Preisschwankungen, aber vor allem Preissteigerungen. Mit einer Solaranlage – Photovoltaik und/oder Solarthermie – ist das für dich kein Problem. Solarenergie senkt deutlich und langfristig deine Energierechnung. Je nach Art und Größe der Anlage amortisiert sich deine Investition innerhalb von weniger als 20 Jahren. Aber mehr noch: Du trägst entscheidend dazu bei, das Klima zu schonen und weitere Schäden abzuwenden! Denn neben CO (Kohlendioxid) belastet ein weiteres Gas in immer stärkerem Maße das Klima: CH₄ (Methan). Beide Gase werden durch die Nutzung fossiler Brennstoffe an die Umwelt abgegeben. Allerdings ist Methan rund 28-mal klimaschädlicher als Kohlendioxid. Besonders gefährlich sind die durch die Förderung von Erdöl und Erdgas entstandenen und dann aufgegebenen Bohrlöcher am Meeresboden, aus denen stetig Methan entweicht.


Grundsätzlich bedeutet „solar“ die Sonne betreffend, zu ihr gehörend, von ihr ausgehend und ist vom lateinischen sol bzw. solis abgeleitet. In der Technik bezieht sich solar auf die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom oder Wärme sowie das Arbeiten oder Erzeugen unter Zuhilfenahme von Sonnenlicht.

Solaranlagen in Deutschland

Die „Solaranlage“ ist eigentlich ein Sammelbegriff, der oft als Synonym für Solarstromanlagen und Solarwärmeanlagen benutzt wird. Was nicht ganz korrekt ist, da es sich um 2 verschiedene Anwendungen und Techniken handelt. Solarstrom wird von Photovoltaikanlagen und Solarwärme von Solarthermieanlagen erzeugt. Zum Jahresende 2019 produzierten 1,8 Millionen Photovoltaikmodule mit einer Nennleistung von circa 49 Gigawatt Strom. Der Umwelt blieben so in diesem Jahr rund 30 Millionen Tonnen CO₂ erspart. Bei den meisten dieser Photovoltaikanlagen handelt es sich um netzgekoppelte Photovoltaik-Dachanlagen im privaten Bereich. Hinzu kommen dann noch Freiflächenanlagen bzw. Solarparks (zur Einspeisung ins öffentliche Stromnetz) sowie „kleine solare Kraftwerke“ auf großen Hallendächern von beispielsweise Logistikunternehmen zur Selbstversorgung und zur Einspeisung überschüssiger elektrischer Energie. Diese Anlagen haben oft eine Leistung im einstelligen Megawattbereich. Freiflächenanlagen sind nicht auf Gebäuden oder an Fassaden montiert, hierbei handelt es sich vielmehr um in mehreren Reihen ebenerdig festmontierte Photovoltaikanlagen auf einer Wiese, einem Acker oder dem Gelände ehemaliger Deponien. Es gibt aber auch der Sonne nachgeführte Photovoltaik-Tracker-Systeme. Die Leistung kleiner Solarparks bewegt sich um die 750 Kilowatt-Peak aufwärts. Deutschlands größtes Solarkraftwerk mit 800 Megawatt-Peak soll Ende 2020 in Brandenburg ans Netz gehen.

Dem gegenüber stehen 2,41 Millionen Solarthermieanlagen mit einer Kollektorfläche von 20,9 Millionen Quadratmetern, durch die 2019 rund 2,1 Millionen Tonnen an Treibhausgasen vermieden werden konnten. Solarwärmeanlagen sind überwiegend auf Wohngebäuden und landwirtschaftlichen Gebäuden zu finden. Die Zahlen zeigen, das Ungleichgewicht. Noch sind die Potentiale der Solarthermie längst nicht ausgeschöpft. Was damit zusammenhängt, dass die Politik seit Beginn der Förderung von Solarenergie die solare Stromerzeugung favorisierte. Und das, obwohl eigentlich das wirklich große Einsparpotential im Wärmemarkt zu finden ist. Erst mit dem Klimaschutzpaket, das seit 2020 in Kraft ist, wird Wärme aus erneuerbaren Energien stärker gefördert – auch die Solarthermie.

Gute Gründe sprechen für Solarenergie

Solarenergie nutzen, bedeutet praktizierter Umwelt- und Klimaschutz sowie nachhaltige Energieerzeugung. Solarenergie ist eine ausgezeichnete und klimaschonende Alternative zur konventionellen Energiegewinnung. Und sie ist kostenlos. Außerdem müssen keine fossilen Energieträger verbrannt werden. Daher ist die Umweltbilanz sehr gut. Der vermehrte Einsatz erneuerbarer Energie verdrängt immer mehr fossile Energien, was dazu führt, dass immer mehr klimaschädliche Treibhausgase vermieden werden können. Der jährliche Pro-Kopf-Ausstoß von CO2 liegt in Deutschland bei durchschnittlich 7,9 Tonnen. Jede durch Photovoltaik erzeugte Kilowattstunde Strom wird der Ausstoß von 627 Gramm CO2 verhindert. Eine Photovoltaikanlage mit 16 Kilowatt installierter Leistung auf einem Einfamilienhaus reduziert somit pro Jahr den CO2-Ausstoß um rund 10 Tonnen. Solar Cluster Baden-Württemberg e. V. hat zur Veranschaulichung berechnet, dass, um dieselbe Menge Treibhausgas zu binden, circa 800 Buchen erforderlich sind.

Laut Umweltbundesamt (UBA) ist für 2019 davon auszugehen, dass rund 203 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente durch erneuerbare Energien vermieden wurden. Auf den Stromsektor entfielen vermiedene Emissionen in Höhe von 159 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente. Durch die Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmesektor wurden Treibhausgase in Höhe von über 36 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente vermieden, durch Biokraftstoffe knapp 8 Millionen. Die Zahlen zeigen, dass im Wärmesektor beim Vermeidungspotenzial durch Solarenergie noch reichlich Luft nach oben ist.

solaranlage-guide-ebook-net4energy-cta-jpg-300x450

Umwandlung von Solarenergie in Strom

Mit Photovoltaikanlagen kann man die Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Eine Photovoltaikanlage besteht aus einem Untergestell, auf dem ein Photovoltaikmodul verschraubt ist. In diesem befinden sich viele miteinander verbundene Solarzellen, die bei Lichtaufprall sofort Strom erzeugen. Dieser Gleichstrom wird in einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, damit herkömmliche Haushaltsgeräte damit betrieben werden können. Man kann den Solarstrom auch kurzfristig für eine spätere Nutzung speichern oder auch gegen Bezahlung (Einspeisevergütung) in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Für ein Einfamilienhaus benötigst du je nach Modulleistung 10 bis 36 Photovoltaikmodule.

Umwandlung von Solarenergie in Heizwärme

Die Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung sind mit Solarenergie ebenfalls möglich. Solarthermieanlagen sammeln das Sonnenlicht mittels Solarkollektoren ein und erwärmen Wasser zum Duschen, Kochen oder auch für die Heizung. Die Solarkollektoren sind über ein Rohrsystem mit einem Speicher verbunden. In den Rohren zirkuliert eine frostgeschützte Flüssigkeit, welche die Wärme von den Kollektoren aufnimmt und zu einem Speicher transportiert. Eine Solarpumpe hält diesen Solarkreislauf in Bewegung.

Klima- und Umweltschutz durch Solarenergie

Das Kraftwerk Sonne erzeugt seit etwa 4,5 Milliarden Jahren durch Kernfusion Energie. Und wird das auch rund 5 Milliarden Jahre weiter tun. Die Sonne liefert Tag für Tag so viel Energie, dass damit der weltweite Energiebedarf von 8 Jahren gedeckt werden könnte. Nach menschlichem Ermessen ist dieses Energieangebot, ganz im Gegensatz zu den fossilen Energien, unerschöpflich.
Bei der Erzeugung von Solarstrom werden weder CO2, Ruß noch Feinstaub freigesetzt wie beispielsweise in Kohlekraftwerken. Eine Photovoltaikanlage arbeitet nahezu emissionsfrei. Lediglich bei der Herstellung der Solarmodule und der anderen Komponenten wird Energie verbraucht. Bei einer Anlagenlebensdauer von 20 bis 25 Jahren erzeugt eine Solarstromanlage 10- bis 15-mal mehr Energie als für ihre Herstellung eingesetzt wurde. Die energetische Amortisationszeit einer Photovoltaikanlage beträgt zwischen 1 und 3 Jahren, die einer Solarthermieanlage zwischen 2 und 5 Jahren. Ab dann arbeiten sie emissionsfrei.

saubere-mobilitaet-solaranlage-net4energy

Saubere Mobilität durch Solarenergie

Falls du ein Elektroauto fährst, kannst du deine Ladestation (Wallbox) mit Strom der Photovoltaikanlage aufladen. Dann kannst du mit kostenloser Solarenergie und zu 100 Prozent emissionsfrei fahren. Bereits 4 kWp Photovoltaikleistung sind ausreichend, damit du jährlich rund 20.000 Kilometer sauber fahren kannst. Durch die Kombination von Wallbox und Photovoltaikanlage zahlst du für 100 Kilometer Fahren mit deinem Elektroauto nur circa 2,50 Euro.
 

ausreichend-solarenergie-solaranlage-net4energy

Ausreichend Solarenergie auch in Deutschland

Für einen 4-Personen-Haushalt mit einer Wohnfläche von 140 Quadratmetern und einem jährlichem Strombedarf von circa 4.500 Kilowattstunden genügt meist eine Photovoltaikanlage mit 6 Kilowatt-Peak Leistung. Dazu ist eine Dachfläche von ca. 55 Quadratmetern erforderlich. Eine Solarthermieanlage für einen 4-Personen-Haushalt benötigt für die Warmwasserbereitung etwa 5 bis 6 Quadratmeter Kollektorfläche, für die Heizungsunterstützung mindestens 10 bis 15 Quadratmeter. Mit einer Sonneneinstrahlung von 1.250 bis 1.400 Kilowattstunden im Jahr pro Quadratmeter in Bayern und Baden-Württemberg, sind die Voraussetzungen besonders gut. An der niedersächsischen Nordseeküste liegen die Werte immerhin noch bei 1.100 bis 1.150 Kilowattstunden pro Quadratmeter, was vollkommen ausreichend ist.

indirekte-nutzung-solarenergie-solaranlage-net4energy

Kleinstanwendungen mit Solarenergie

Auch kleine Anwendungen wie Notrufsäulen, Parkscheinautomaten, Pumpen für den Gartenteich, Solarleuchten für den Garten und Taschenrechner werden über kleine Photovoltaikmodule mit kostenfreier Solarenergie versorgt.

Indirekte Nutzung von Solarenergie

Sonnenenergie kann nicht nur direkt, also ohne wesentliche Verzögerung, wie bei Solarthermie oder Photovoltaik, genutzt werden. Auch eine indirekte Nutzung von Solarenergie durch Wind- und Wasserkraftwerke sowie Biomasse (z. B. Holz) ist möglich. Denn Pflanzen benötigen die Sonne, um zu wachsen und die Sonne sorgt für Wind und Regen, ohne die wir Wind- und Wasserkraft nicht nutzen könnten. Eine weitere indirekte Art, die Kraft der Sonne in das Wärmekonzept einzubinden, ist die passive Nutzung der Sonnenenergie durch Gestaltung (viel Glas) und Ausrichtung (möglichst nach Süden) der Gebäude.

nachhaltigkeit-solaranlage-net4energy

Nachhaltigkeit von Solaranlagen

Der Kauf einer Solaranlage (Solarstrom und Solarthermie) erfolgt zumeist nicht nur, um langfristig Geld zu sparen. Ökologische Beweggründe rücken immer mehr in den Vordergrund. Photovoltaik und Solarthermie zählen zu den umweltschonendsten Arten, Energie zu erzeugen – und tragen so nachhaltig zur Energiewende bei.

Energetische Amortisation und Energiebilanz von Solaranlagen

Solaranlagen produzieren vor Ort zwar emissionsfrei Energie, allerdings wurden bei ihrer Herstellung entsprechende Schadstoffe emittiert. Durch die wachsende Produktion von Solarzellen in China verschlechterte sich zunächst die Klimabilanz von Photovoltaikanlagen. Dank der stetigen Verbesserung der Herstellungsabläufe konnte der der hohe CO2-Ausstoß wieder reduziert werden. Grundsätzlich muss jede Solaranlage nach Inbetriebnahme einige Zeit Energie produzieren, bis sie so viel Energie erzeugt, wie ihre Produktion gefordert hat. Diesen Zeitraum nennt man energetische Amortisation.

solaranlage-guide-ebook-net4energy-cta-jpg-300x450

Solaranlagen sind recyclebar

Grundsätzlich können 95 Prozent einer Solaranlagen recycelt und für die Produktion neuer Anlagen wiederverwendet werden. So kann man auch defekte Photovoltaikmodule nach dem Recycling wieder in neuen und funktionsfähigen Anlagen verbauen. Ein Photovoltaikmodul besteht bis zu 90 Prozent aus Glas und bis zu 10 Prozent aus Aluminium. Ein Prozent machen die Solarzellen aus, die wertvolles Silizium sowie Kupfer, Silber, Zink, Kadmium und Blei enthalten. Weil diese Bestandteile in Kunststofffolie verschweißt sind, ist die Trennung aktuell noch zu aufwendig, sie werden daher verbrannt. Die WEEE-Richtlinie (Waste of Electrical and Electronic Equipment) verpflichtet seit 2012 alle Produzenten zur Rücknahme und Entsorgung ausgedienter Photovoltaikmodule.
Solarkollektoren hingegen lassen sich sehr einfach recyclen. Sie bestehen aus Glas, Kupfer, Aluminium oder Stahl und Kunststoff sowie Mineral- und Glaswolle für die Dämmung. Die Wiederverwendung ist kein Problem. Die Rücknahme ist jedoch nicht gesetzlich geregelt. Allerdings können alle Kollektoren, die mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“ gekennzeichnet sind, bei den Herstellern kostenlos abgegeben werden.

nachhaltige-energieversorgung-solaranlage-net4energy

Nachhaltige und umweltschonende Energieversorgung mit Solaranlagen

Die großen Umweltvorteile durch den vermehrten Einsatz von Solarenergie wurden hier bereits ausführlich beschrieben. Sobald du baust oder eine Heizungsmodernisierung ansteht, kommst du an erneuerbaren Energien – zu denen Sonnenenergie zweifelsfrei zählt – nicht vorbei. Energieeffizientes Bauen unter Berücksichtigung erneuerbarer Energien ist heutzutage gesetzlich vorgeschrieben. Daher fördert der Staat auch die solare Unterstützung von Warmwasser und Heizung sowie die Produktion von Strom durch Solarenergie.

Was ist Sonnenenergie?

Um das gewaltige Energiepotenzial besser verstehen zu können, vor ab etwas zur Sonne. Sie besteht zu 73 Prozent aus Wasserstoff, zu 25 Prozent aus Helium und zu 2 Prozent aus schwereren Elementen wie Sauerstoff oder Eisen. In ihrem Kern erzeugt die Sonne permanent durch Kernfusion Energie. Während der Kernfusion verschmelzen Wasserstoffkerne zu Helium. Dadurch werden enorme Energiemengen freigesetzt. Ein Teil davon erreicht die Erde in Form von Sonnenstrahlung und versorgt uns mit Sonnenenergie. Im Sonneninnern herrschen Temperaturen von 15 Millionen Grad Celsius. An der Oberfläche sind es nur 5.500 bis 6.000 Grad Celsius. Dünnes Gas – die Sonnenkorona – umhüllt die Sonne und reicht Millionen Kilometer weit in unser Planetensystem. Das Gas dieser „Atmosphäre“ beträgt mehrere Millionen Grad Celsius. Daher ist ihr Energieangebot nach menschlichem Ermessen unerschöpflich. Die Strahlungsenergie ist nahezu konstant und die Sonne ist somit die größte uns zur Verfügung stehende Energiequelle.

nutzungsmoeglichkeiten-sonnenenergie-solaranlage-net4energy

Nutzungsmöglichkeiten von Sonnenenergie

Um die Energie der Sonne zu nutzen, gibt es vielfältige Möglichkeiten:

  • Solarstrom: Über Photovoltaikmodule bzw. Solarzellen wird die Sonnenstrahlung in elektrische Energie umgewandelt.
  • Solarwärme: Solarthermieanlagen erzeugen mittels Sonnenkollektoren Wärme für die Trinkwassererwärmung und die Heizungsunterstützung.
  • Indirekte Nutzung zur Stromerzeugung durch Wind- und Wasserkraft sowie zur Wärmerzeugung durch Biomasse oder Solararchitektur.

Solarthermie oder Photovoltaik?

Einsatz und Bedeutung von Solaranlagen haben in den letzten Jahren wesentlich an Bedeutung dazu gewonnen, und zwar weltweit. Sie sind heute ein wichtiger Bestandteil der Energieversorgung.
Falls du dich für eine Solaranlage interessierst, stellst sich für dich die Frage, ob du dich für Solarthermie, Photovoltaik oder beides entscheiden sollst. Nachfolgend einige Entscheidungshilfen.

Solarstrom oder Solarwärme: Gibt es Gemeinsamkeiten?

Wer unabhängiger von hohen und steigenden Energiepreisen werden möchte, entscheidet sich heute für eine Solaranlage. Das hohe Sonnenangebot macht eine Nutzung auch in Deutschland möglich. Das erklärt auch das steigende Interesse an Solarenergie. Wenngleich Solaranlagen auf einem Dach für viele gleich aussehen, ist wie bereits erwähnt, Solaranlage nicht gleich Solaranlage.
Das Einzige, was sie gemein haben, ist meist die Optik und die Art der Montage auf dem Dach. Hinsichtlich Funktion und Technik wird der Unterschied jedoch deutlich: Für die Stromproduktion mittels Photovoltaikanlage sind aufwendig hergestellte Solarzellen und mehrere Messgeräte erforderlich, damit du deinen Haushalt mit solarerzeugtem Strom versorgen oder Überschussstrom ins Netz einspeisen kannst. Die Wärmegewinnung mittels Solarthermie ist hingegen technisch weitaus anspruchsloser. Grundsätzlich genügen Absorber, Rohre zur Verteilung und ein Warmwasserspeicher.

solarthermie-solaranlage-net4energy

Solarthermie: Wärme für ein gemütliches Zuhause

Wie oben bereits kurz erwähnt, handelt es sich bei Solarthermie um die Umwandlung von Sonnenenergie in Nutzwärme, die du in Gebäuden, beispielsweise zur Warmwasseraufbereitung oder zum Heizen, einsetzen kannst. Solarkollektoren fangen die Sonnenstrahlen ein, leiten sie über Rohre, die mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt sind, an den Warmwasserspeicher im Haus weiter. Über einen Wärmetauscher wird nun die Wärme an das Speicherwasser übertragen: Entweder zur sofortigen Nutzung oder später, wenn entsprechender Bedarf besteht. Anschließend fließt die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit wieder zurück zu den Sonnenkollektoren, um erneut von der Sonne erwärmt zu werden. Auf diese Weise kannst du 50 bis 65 Prozent deines jährlichen Warmwasserbedarfs mittels Solarthermie decken bzw. bis zu 30 Prozent deines jährlichen Heizwärmebedarfs.

Solarthermische Anlagen sind vergleichsweise teuer. Die Heizenergie hingegen kostet nichts. Der Löwenanteil der Kosten entfällt auf die Kollektoren und den Solarspeicher. Wie viel du für deine Anlage bezahlen musst, wird auch vom Einsatzbereich der geplanten Solarthermieanlage beeinflusst: nur Trinkwassererwärmung oder mit Heizungsunterstützung. Die Anschaffungs- und Installationskosten für eine Anlage zur Trinkwassererwärmung bewegen sich 2020 – je nach Größe – etwa um die 4.000 bis 6.000 Euro.

trinkwassererwaermung-solaranlage-net4energy

Beispiel Trinkwassererwärmung Einfamilienhaus, 4 Personen:
Der Preis für eine Solaranlage zur Warmwassergewinnung beläuft sich im Jahr 2020 auf rund 4.500 Euro (inkl. Montage):

  • 6 Quadratmeter Kollektorfläche (Flachkollektoren:) 1.600 Euro
  • Solarspeicher (300 Liter Fassungsvermögen): 1.200 Euro
  • Installation/Montage:1.600 Euro
  • Gesamt circa 4.400 Euro

Soll auch die Heizung unterstützt werden, bewegen sich die die Anschaffungs- und Installationskosten aktuell bei 8.000 bis 10.000 Euro.

Beispiel Heizungsunterstützung Einfamilienhaus, 4-Personen:

  • 16 Quadratmeter Flachkollektoren: 5.000 Euro
  • Speicher (900-Liter-Kombispeicher): 2.500 Euro
  • Installation/Montage: 2.000 Euro
  • Gesamt: circa 9.500 Euro

Staatliche oder kommunale Förderungen wurden in den Beispielen nicht berücksichtigt.
Einen Energiepreis von 6,7 Cent pro Kilowattstunde für Gas angenommen, beträgt für einen 4-Personehaushalt die Energiekostenersparnis bei einer Solarthermieanlage zur Trinkwassererwärmung jährlich 140 Euro. Bei gleichzeitiger Heizungsunterstützung
ergibt sich eine Heizkostenersparnis von 250 Euro im Jahr.

Für die Trinkwassererwärmung eines 4-Personen-Haushalts benötigst du eine Kollektorfläche von etwa 5 bis 6 Quadratmetern. Der Solarspeicher sollte ein Fassungsvermögen von 300 bis 400 Litern haben. Bei der Heizungsunterstützung geht man von mindestens 10 bis 15 Quadratmetern Kollektorfläche aus. Für den Pufferspeicher werden zwischen 700 und 1.200 Liter Volumen benötigt.

kosten-solarthermieanlage-solaranlage-net4energy

Ab wann rechnen sich die Kosten für die Solarthermieanlage?

Pauschal lässt sich so was immer schwer sagen, da zu viele individuelle Faktoren eine Rolle spielen, bis sich eine Solarwärmeanlage amortisiert hat. Dies sind beispielsweise:

  • Alter und Wärmedämmung des Hauses
  • Wärmebedarf und Heizverhalten der Bewohner
  • Warmwasserverbrauch
  • Anzahl der Bewohner
  • Lage des Hauses
  • Anzahl der Sonnenstunden
  • Ausrichtung der Kollektoren (möglichst nach Süden)
  • eventuell Höhe der Förderung

Die durchschnittlichen Amortisationszeiten einer Solarthermieanlage bewegen sich etwa zwischen 15 bis 20 Jahren.

solaranlage
Eine Solarthermieanlage ist nicht nur für Neubauten eine gute Anschaffung. Gerade ältere Gebäude, die ausschließlich mit Öl oder Gas beheizt werden, können ebenso von der Solarthermie profitieren, weil entsprechend weniger fossile Brennstoffe verheizt werden müssen. Die finanziellen Zuschüsse durch staatliche Förderungen sind seit 2020 besonders hoch, wodurch du die Anschaffungskosten für eine Solarwärmeanlage erheblich reduzieren kannst.

Photovoltaik: Strom für deine Haushaltsgeräte

Die in den Photovoltaikmodulen untergebrachten Solarzellen wandeln die Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie (Gleichstrom) um, die über einen Wechselrichter in für die Anwendungen im Haus nutzbaren Strom (Wechselstrom) transformiert wird. Das Grundprinzip von Photovoltaik und Solarthermie ist ähnlich: Beide Anlagentechniken benötigen eine große Fläche für die Sonnenkollektoren (Solarthermieanlage) bzw. Solarmodule (Photovoltaikanlage), um Sonnenenergie zur weiteren Verwendung einzufangen. Solarstrom kannst du selbst verbrauchen oder aber in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Im letzteren Fall erhältst du sogar eine Einspeisevergütung. Je größer der Eigenstromverbrauch ist, umso schneller rechnet sich deine Anlage. Kombinierst du sie noch mit einem Speichersystem, kannst du den Eigenverbrauch spürbar steigern.

Seit Jahren sinken die Anschaffungskosten von Photovoltaikanlagen. Kostete 2006 eine schlüsselfertige Aufdachanlage im Schnitt noch rund 5.000 Euro pro Kilowatt-Peak, sind im August 2020 durchschnittlich nur noch knapp 1.050 Euro pro Kilowatt-Peak zu bezahlen.

Bei einer für Einfamilienhäuser typischen Anlagengröße von 6 Kilowatt-Peak, verbaut auf einer Dachfläche von 36 Quadratmetern, kannst du von einer jährlichen Kosteneinsparung ausgehen, die sich etwa zwischen 750 und 900 Euro bewegt. Amortisiert hat sich die Anlage nach gut 10 bis 12 Jahren. Optimale Planung und hochwertige Produkte vorausgesetzt, sind Eigenverbrauchsanteile von 30 Prozent und etwas darüber durchaus realistisch. In Verbindung mit einem Solarstromspeicher können Eigenverbrauchswerte von 60 Prozent erzielt werden. Einige Hersteller sprechen sogar von 80 Prozent. Solarstromspeicher werden aktuell für 7.000 bis 20.000 Euro angeboten. Hinzu kommen dann noch die Montage- und Installationskosten mit 900 bis 3.500 Euro.

photovoltaik-energieeffizienz-solaranlage-net4energy

Photovoltaik und Energieeffizienz

Am 01. November 2020 tritt das Gebäudeenergiegesetz (GEG) in Kraft. Dadurch wächst die Bedeutung erneuerbarer Energien. Für Gebäude mit einer Photovoltaikanlage ohne Batteriespeicher bedeutet dies, dass 30 Prozent des selbst produzierten Solarstroms auf den Jahresprimärenergiebedarf angerechnet werden können. Mit Batteriespeicher sind es sogar 45 Prozent. Dadurch lohnt es sich, über die Anschaffung eines Batteriespeichers nachzudenken. Mittels der durch das GEG eröffneten Möglichkeit, Solarstrom anzurechnen, ist es für Bauherren einfacher geworden, die gesetzlichen Vorgaben an die Energieeffizienz von Gebäuden zu erfüllen. Dies ist sicher ein bedeutender Schritt hin zur Energiewende.

Wie umweltfreundlich sind Solaranlagen?

Der wachsende Markt für Solaranlagen wirkt sich äußerst positiv auf die Umweltbilanz aus. So reduziert der Einsatz einer Solaranlage den Ausstoß von Schadstoffen und trägt dazu bei, der Schädigungen der Umwelt und der Ozonschicht, dem Treibhauseffekt und der Versauerung der Meere entgegenzuwirken. Ungeachtet aller wirtschaftlichen Erwägungen: Es gibt aktuell keine umweltschonendere Art der Energieerzeugung. Mit einer Solaranlage kannst du guten Gewissens Energie produzieren, denn du trägst damit wesentlich zur Energiewende bei und förderst den vermehrten Einsatz erneuerbarer Energien.

Laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) erzeugten im ersten Halbjahr 2020 die erneuerbaren Energien – Wind, Solar, Biomasse und Wasser – 55,8 Prozent der Nettostromerzeugung zur öffentlichen Stromerzeugung (Strommix, der aus der Steckdose kommt). Mit einem Anteil von 30,6 Prozent war Windenergie die stärkste Energiequelle, gefolgt von Solar mit einem Anteil von 11,4 Prozent. Der Anteil der Braunkohle zur Stromproduktion sank auf 13,7 Prozent, der von Steinkohle auf 6 Prozent. Durch Photovoltaik wurden im Jahr 2019 in Deutschland rund 30 Millionen Tonnen CO₂ eingespart. Solarwärmeanlagen sorgten für eine Reduktion des Treibhausgasen von 2,1 Millionen Tonnen.

solaranlage-guide-ebook-net4energy-cta-png-300x450

Payback-time von Solaranlagen ist kurz

Um eine Solaranlage und ihre Komponenten herzustellen, muss natürlich erst einmal Energie eingesetzt werden und dabei entstehen unter anderem auch CO2-Emissionen. Gleiches gilt für die Rohstoffgewinnung, den Transport bzw. die Entsorgung nach Ablauf der Betriebszeit. Es muss daher die gesamte Wertschöpfungskette berücksichtigt werden. Bis dieser Energieaufwand ausgeglichen ist, muss die in Betrieb genommene Anlage eine bestimmte Zeit lang Strom bzw. Wärme produzieren. Bis der Punkt erreicht ist, ab dem sie kostenlos und CO2-frei Energie zur Verfügung stellt und sie quasi die anfangs eingesetzte Energie wieder „zurückzahlt“, vergeht demnach einige Zeit. Dieser Zeitraum wird energetische Amortisation oder Payback-time bzw. Payback-Periode genannt.

Es ist also gar nicht so einfach, exakt festzumachen, ab wann die energetische Amortisation erreicht ist. Zumal dieser Zeitraum unter anderem auch von der Technologie der Solarzellen abhängt bzw. wie aufwendig deren Herstellung ist. Kristalline Solarzellen haben eine Amortisationszeit von knapp 3 Jahren. Die Energiebilanz von Dünnschichtsolarzellen ist nach 1,5 Jahren ausgeglichen, weil hier bei der Produktion nicht so viel CO2 entsteht. Die energetische Amortisation der kompletten Photovoltaikanlage beträgt 3 bis 6 Jahre. Bei einer Solarthermieanlage bewegt sich der Zeitraum der energetischen Amortisation zwischen 2 und 4 Jahren.

Unabhängig von diesen Zeitangaben: Eine Solaranlage erzeugt während ihrer Lebensdauer grundsätzlich ein Vielfaches der zur Herstellung und Installation benötigten Energie. Das trifft auch auf Batteriespeicher zu. Sie speichert während ihrer Lebensdauer mehr als zehnmal so viel Energie wie bei ihrer Produktion aufgebracht werden musste.

Aufbau und Funktion von Solaranlagen

Eigentlich ist der Begriff „Solarenergie“ ein bisschen ungenau oder irreführend, denn er wird gerne für alle Nutzungsarten gebraucht, die mit Sonnenenergie möglich sind. Geht es jedoch um die direkte Nutzung und den Aufbau und die Funktion von Solaranlagen, ist zwischen zwei unterschiedlichen Systemen und Anwendungen zu unterscheiden:

solaranlage

Aufbau einer Photovoltaikanlage

Eine komplette Solarstromanlage besteht natürlich nicht nur aus den Modulen. Es ist das perfekte Zusammenspiel verschiedener Komponenten erforderlich, um Sonnenenergie in für uns nutzbaren Haushaltsstrom umzuwandeln. Dazu gehören:

solaranlage

Montagegestell: Es sorgt für sicheren Halt der einzelnen Solarmodule auf dem Dach, damit sie auch bei Sturm nicht ausgerissen und herabstürzen können. Bei zu großer Hitze sinkt der Wirkungsgrad der Module. Daher sorgt die Unterkonstruktion auch für einen ausreichenden Abstand zum Dach, um damit eine gute Belüftung und Kühlung zu gewährleisten.

Solarmodule: Sie werden meist auf dem Dach montiert. Aber auch eine Montage an der Fassade ist möglich. Solarmodule bestehen aus einzelnen Solarzellen. Es gibt monokristalline Solarzellen, polykristalline Solarzellen und Dünnschichtsolarzellen und als neueste Entwicklung auch Photovoltaikfolien. Sie unterscheiden sich in Preis und Leistung. Wobei auch die Anzahl der montierten Solarmodule wesentlichen Einfluss auf die produzierte Menge Solarstrom hat.
Solarkabel: Gleichstromkabel transportieren den Gleichstrom von den verschalteten Modulen zum Wechselrichter. Bedingt durch den durchfließenden Strom und die lange Kabelstrecke – vom Dach zum Wechselrichter in der Nähe des Stromzählers – sind bei falscher Kabelwahl größere Verluste und somit niedrigere Erträge durchaus möglich. Daher möglichst immer die vom Hersteller vorgegebenen Kabel verwenden und nicht an der falschen Stelle sparen. Wechselstromkabel sind sehr kurz, da ja Wechselrichter und Stromzähler oft direkt nebeneinander montiert sind. Mögliche Verluste sind daher eher gering und ohne Bedeutung.
Wechselrichter: Er wandelt den Gleichstrom aus den Solarmodulen nahezu verlustfrei in nutzbaren Wechselstrom um, damit du alle Verbraucher in deinem Haus zuverlässig mit Strom versorgen kannst. Die umgangssprachliche Bezeichnung „Wechselrichter“ bei netzgekoppelten Anlagen ist nicht ganz korrekt. Eigentlich ist die Bezeichnung „Netzeinspeisegerät (NEG)“ oder auch Inverter richtig. Denn seine Funktionen gehen weit über das Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom hinaus. Moderne Wechselrichter verfügen über eine Kommunikationsschnittstelle zur Photovoltaikanlage. So kann er Spannung, Stromstärke und aktuelle Leistung überwachen und Störungen schnell erkennen. Auch die Übermittlung der Ertragsdaten an Energiemanagementsysteme ist möglich. Damit der Solarertrag größtmöglich ist, sollten die Solarmodule möglichst nah am Maximum-Power-Point (MPP) betrieben werden. Diese MPP-Tracking-Funktion übernimmt normalerweise der Wechselrichter ebenfalls.
Stromzähler: Wer die Eigenverbrauchsregelung nutzen möchte, benötigt grundsätzlich 3 Stromzähler: Einen Ertragszähler, der den insgesamt von der Photovoltaikanlage erzeugten Strom misst. Einen Bezugszähler, der festhält, wie viel Strom aus dem öffentlichen Stromnetz für den Eigenverbrauch bezogen wird. Und einen Einspeisezähler, um zu erfassen, welche Strommenge in das Netz eingespeist wird. Damit es im Zählerschrank nicht zu eng wird, kann man auch einen Zweirichtungszähler einbauen. Hierbei handelt es sich um eine Kombination aus Einspeise- und Bezugszähler in einem Gerät.
Solarstromspeicher: Mit einem Solarstromspeicher hast du die Möglichkeit, den günstigen Solarstrom unabhängig von Tageszeit und Sonnenangebot zu nutzen und deinen Eigenverbrauch zu erhöhen. Überschussstrom wird dann nicht in das öffentliche Netz eingespeist, sondern kurzfristig im Solarstromspeicher zwischengelagert, um bei Bedarf abgerufen zu werden.

Aufbau einer Solarthermieanlage

Der grundsätzliche Aufbau einer Solarthermieanlage ist dem einer Photovoltaikanlage sehr ähnlich. Um warmes Wasser zu erzeugen bzw. die Heizung zu unterstützen, wird jedoch wesentlich weniger Dachfläche benötigt.

solaranlage
Montagegestell: Die Solarthermieanlage benötigt ebenfalls eine Unterkonstruktion, die zwar kleiner ist als die für eine Photovoltaikanlage, aber ebenfalls dafür sorgt, dass die Anlage fest auf dem Dach sitzt.
Solarkollektoren: Sie sammeln die Sonnenstrahlung ein, um sie in Wärmeenergie umzuwandeln. Es gibt Flach- und Röhrenkollektoren. Weil sie sehr preiswert sind, werden Flachkollektoren vor allem für kleine Anlagen zur Warmwasserbereitung verwendet. Ihr Marktanteil liegt bei 90 Prozent. Die teureren, aber leistungsstärkeren Vakuum-Röhrenkollektoren hingegen kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn die Dachfläche sehr klein ist oder die Solarthermieanlage die Heizung unterstützen soll.
Solarrohre: Sie verbinden alle Komponenten zu einem Solarkreis. In ihnen befindet sich die Solarflüssigkeit. Rohre aus Kupfer, Stahl oder Polyethylen verwendet werden. Bei Ein- und Mehrfamilienhäusern werden bevorzugt Kupferrohre verwendet. Kunststoffrohre sind nicht so empfehlenswert, weil sie nicht so temperaturbeständig sind wie Kupfer oder Stahl. Ganz wichtig ist die Dämmung der Solarrohre. Sie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Höhe des Wärmeertrags.
Solarflüssigkeit: In der Regel wird ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel verwendet. Es kann selbst gemischt werden, wird im Fachhandel aber auch fertig gemischt angeboten.
Solarspeicher: Dies ist ein Vorratsbehälter für die vom Kollektor eingesammelte Sonnenwärme. Für mehrere Tage kann so die Wärme gespeichert werden, bis sie bei Bedarf angefordert wird. Dient der Solarspeicher ausschließlich für die Warmwasserbereitung, ist ein günstiger Trinkwasserspeicher vollkommen ausreichend. Soll die Heizung unterstützt werden, sind Puffer- oder Kombispeicher erforderlich.
Wärmetauscher: Meist handelt es sich hierbei um einen internen Wärmetauscher – spiralförmiges Kupferrohr –, der sich im Speicher befinden. Durch die Spiralform ergibt sich, eine möglichst große Oberfläche für den Wärmeaustausch der Wärme.
Solarpumpe: Grundsätzlich hat sie die gleichen Aufgaben wie die Umwälzpumpe für die Heizung. Allerdings werden höhere Anforderungen an sie gestellt: verbrauchsarm, robust, korrosionsbeständig, unempfindlich gegenüber Frostschutzmitteln, wartungsarm, leise und langlebig.
Solarregler: Wenn die Temperatur der Solarflüssigkeit im Kollektor höher ist als im Speicher, springt der Solarregler automatisch an. Ist die Temperatur in den Kollektoren niedriger, schaltet er ebenfalls von selbst ab. Gleiches gilt, wenn der Speicher keine Solarwärme mehr aufnehmen kann.
Solarstation: In diesem Gehäuse sind alle wichtigen Hydraulikkomponenten wie Solarkreispumpe, Absperr- und Sicherheitsarmaturen sowie der Solarregler untergebracht.

Bauliche Anforderungen an deine Solaranlage

Welche Bedingungen muss das Dach erfüllen?

Zuallererst solltest du prüfen, ob überhaupt eine geeignete Fläche auf dem Dach vorhanden ist und ob die Standortbedingungen einen wirtschaftlichen Betrieb zulassen. Zu den erforderlichen Standortbedingungen gehören die Globalstrahlung, die Dachneigung, die Dachausrichtung und eventuelle Verschattungen, die das Einsammeln von Sonnenenergie behindern können.

Unabhängig davon, ob zur Strom- oder Wärmerzeugung, grundsätzlich eignet sich nahezu jeder Dachtyp für die Anbringung einer Solaranlage: vorausgesetzt, die Statik stimmt. Doch dazu später mehr.

Dach ist nicht gleich Dach, es gibt jedoch eigentlich immer eine Montagelösung. Am häufigsten kommen in Deutschland Schrägdächer vor. In Kombination mit dem richtigen Winkel und der passenden Ausrichtung – möglichst gen Süden – sind sie am besten für die Montage einer Solaranlage geeignet. Auf Pultdächern, die nur zu einer Seite schräg abfallen, kann es zu Leistungseinbußen kommen. Das hängt damit zusammen, dass die Sonne im Tagesverlauf wandert und dadurch die Kollektoren bzw. Module nicht permanent die volle Sonnenenergie auffangen können. Doch grundsätzlich ist dies auch kein Problem. Auf einem Flachdach können die Kollektoren oder Module aufgeständert werden. Das funktioniert mithilfe von Aluminiumgestellen, die auf dem Dach befestigt werden. Vorteil der Aufständerung ist, dass sich sowohl die Kollektoren als auch die Module optimal ausrichten lassen.

Welche Bedingungen muss der Standort erfüllen?

Nicht nur das Dach muss bestimme Anforderungen erfüllen, damit deine Solaranlage wirtschaftlich betrieben werden kann, sondern auch der Standort: dazu zählen Globalstrahlung, Dachneigung und -ausrichtung sowie mögliche Verschattungen.

dachneigung-solaranlage-net4energy

Globalstrahlung

Bei der Globalstrahlung der Sonne ist die auf eine horizontale Fläche auftreffende Strahlungsleistung gemeint. Zusammensetzung: Direktstrahlung, die ungehindert auf die Erdoberfläche trifft, und Diffusstrahlung, die durch Streuung an Wolken, Nebel oder Staubteilchen an der Erdoberfläche ankommt. Die jährliche Einstrahlung in Deutschland beträgt je nach Standort 900 bis 1200 Kilowattstunden pro Quadratmeter, in Spanien etwa 2.000 Kilowattstunden pro Quadratmeter und in der Sahara 2.500 Kilowattstunden pro Quadratmeter.

Dachneigung und Dachausrichtung

Idealerweise fallen die Sonnenstrahlen in einem rechten Winkel (90 Grad) auf die Kollektoren bzw. Module. Damit das möglich ist, muss das Dach 30 Grad geneigt sein. Dabei ist eine Orientierung der Solaranlage nach Süden anzustreben, weil so die Sonnenenergie optimal genutzt werden kann. Anlagen auf Dächern mit einer West- und Ostausrichtung erzielen trotzdem gute Erträge. Die Ertragsminderung ist beträgt nur wenige Prozent.

Verschattungen

Schornsteine, Satellitenschüsseln, Bäume oder andere Gebäude können Schatten auf die Solaranlage werfen, was ihre Leistung beeinträchtigt. Wobei die Beeinträchtigungen bei Photovoltaikanlagen schwerwiegender sind als bei Solarthermieanlagen. All das ist daher bereits bei der Planung vorab zu berücksichtigen.

statik-solaranlage-net4energy

Beeinflussen Solaranlagen die Statik meines Hauses?

Das Gewicht einer Solaranlage ist nicht zu unterschätzen und bedeutet immer eine zusätzliche Belastung für das Dach. Wie groß diese ist, hängt maßgeblich von der Anzahl der Module bzw. Kollektoren und der Art der Montage ab. Bei der Aufständerung auf einem Flachdach beispielsweise werden die mit dem Untergestell verschraubten Module bzw. Kollektoren mittels Betonplatten oder Kunststoffwannen, die mit Sandsäcken, Steinen oder Schotter gefüllt sind, gesichert. Es ist daher zwingend erforderlich unerlässlich, das Dach durch einen Statiker prüfen zu lassen. Dazu brauchst du die Baupläne deines Hauses und die damals angefertigten Statikunterlagen. Falls du diese Unterlagen nicht mehr finden kannst, sollte dir eigentlich das zuständige Bauamt oder die Firma, die den Bau ausgeführt hat, weiterhelfen können. Eine neue Statikprüfung kostet zwischen 300 und 1.000 Euro. Bei einem Neubau ist das alles kein Problem.

solaranlage
Grundsätzlich ist der Anlagenbetreiber für die ordnungsgemäß durchgeführte Statikprüfung des Hauses und in dem Fall des Daches verantwortlich und nicht der Betrieb, der die Anlage installiert!

Was ist bei der Installation einer Solaranlage zu beachten?

Falls du nicht selbst vom Fach bist, solltest du Planung sowie Montage- und Installation deiner Solaranlage gemeinsam mit einem Fachmann (Solarteur) durchführen.

installation-photovoltaikanlage-solaranlage-net4energy

Installation der Photovoltaikanlage

Bei geneigten Dächern besteht die Wahl zwischen Aufdach- und Indachmontage. Beim Flachdach werden die Solarmodule komplett mit der Halterung, beispielsweise auf einem Betonsockel, befestigt. Die Installation ist hier sehr einfach. Zudem lassen sich die Module optimal ausrichten. Bei der Aufdachmontage montiert man die Photovoltaikmodule oberhalb der Dachhaut. Dazu werden die Photovoltaikmodule auf Metallschienen verschraubt, die an Dachhaken befestigt sind. Vorteilhaft bei dieser Art der Montage ist, dass die Dachhaut unverändert bleibt und weiterhin das Dach abdichtet. Im Gegensatz dazu ersetzen die Solarmodule bei einer Indachmontage die Dachziegel und müssen daher auch die abdichtende Funktion übernehmen. Bei einem Neubau musst du daher entsprechend weniger Dachziegel kaufen. Eine Unterkonstruktion ist nicht erforderlich. Bei der Indachmontage ist unbedingt darauf zu achten, dass die Module gut hinterlüftet sind. Sie könnten sonst überhitzen. Sobald die Unterbauten bzw. Untergestelle befestigt sind, werden die Photovoltaikmodule miteinander verschaltet. Anschließend können sie eingesetzt und befestigt werden. Nachdem die Verkabelung angelegt ist, kann man die Kabel nach Innen führen. Die vom Dach kommenden Leitungen werden dann zum Wechselrichter oder Netzeinspeisegerät (NEG) verlegt und angeschlossen.

installation-solarthermieanlage-solaranlage-net4energy

Installation der Solarthermieanlage

Bei Schrägdächern hast du auch hier die Wahl zwischen Aufdach- und Indachmontage. Bei Schrägdächern wird zuerst das Untergestell durch die Dachabdeckung hindurch mit Dachhaken an den Dachsparren angebracht. Anschließend werden die Kollektoren parallel zum Dach auf der Unterkonstruktion verschraubt.

Bei der Indachmontage muss die erforderliche Dachfläche abgedeckt werden. Beim Neubau muss sie frei bleiben. Die Kollektoren bilden mit der Dachfläche eine Einheit und werden direkt an den Dachbalken befestigt. Danach werden Befestigungsbretter horizontal mit dem Dachsparren verschraubt und darauf dann die Kollektoren befestigt. Weil Indachkollektoren meist zu allen marktüblichen Dachziegeln passen, werden sie oft als Kompletteinheiten geliefert und dann mithilfe eines Krans wie Dachfenster eingebaut.

Auf einem Flachdach ist die Aufständerung wie bei einer Photovoltaikanlage möglich. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Kollektoren ausreichend Abstand zu einander haben, damit sie sich nicht gegenseitig verschatten.

Sind die Kollektoren montiert, kann der Solarspeicher aufgestellt werden. Ist dies geschehen, werden die Rohre für den Solarkreislauf angebracht und danach die Solarpumpe, die Steuer- und Regeltechnik und Armaturen an einer Wand montiert. Dies sollte möglichst nah am Speicher sein. Ist der Solarkreis komplett montiert, wird die Solarthermieanlage mit dem bestehenden oder einem neuen Heizungssystem verbunden.

solaranlage-guide-ebook-net4energy-cta-jpg-300x450

Leistungsgröße einer Photovoltaikanlage bestimmen

Bereits während der Planung solltest du die gewünschte Leistungsgröße berechnen und ermitteln, wie viele Photovoltaikmodule und welche Dachfläche dazu benötigt werden. Dazu misst du die Dachfläche. Anschließend addierst du alle Flächen, die nicht mit Modulen belegt werden können, wie Dachluken, Dachfenster, Erker, Kamine, beschattete Bereiche usw. Die Summe ziehst du dann von der gesamten Dachfläche ab.

Damit du weißt, wie groß dein Strombedarf in etwa sein wird und welche Leistung dementsprechend die Photovoltaikanlage bringen sollte, musst du den Stromverbrauch der vergangenen Jahre ermitteln. Diesen kannst du den alten Stromrechnungen entnehmen.

solaranlage

Beispielrechnung

Eine eher sonnenreiche Gegend in Deutschland angenommen und ein nach Süden ausgerichtetes Einfamilienhaus mit einem Dachneigungswinkel von 30 Grad, dann erzeugt die Photovoltaikanlage etwa 1.000 Kilowattstunden Strom pro Kilowatt-Peak angegebener Leistung. Bei einem jährlichen Eigenverbrauch von durchschnittlich 4.000 Kilowattstunden, sind somit 4 Module auf einer Fläche von 36 bis 40 Quadratmetern erforderlich.

Zur überschlägigen Berechnung dividierst du einfach die nutzbare Dachfläche in Quadratmetern durch 10. Um den durchschnittlichen jährlichen Stromertrag der Photovoltaikanlage zu ermitteln, multiplizierst du anschließend die Anlagenleistung in Kilowatt-Peak mit der für deinen Standort angegebenen Sonneneinstrahlung.

Überschlägige Berechnung:

Dachfläche: 50 m2
Anlagenleistung: 50 m2 / 10 = 5 kWp
Sonneneinstrahlung: 1.000 W/m2/Jahr
Stromertrag: 5 kWp x 1.000 = 5.000 kWh/a

Leistungsgröße eine Solarthermieanlage berechnen

Um die erforderliche Anlagengröße zu ermitteln, solltest du vorab klären, für welchen Einsatzzweck du die Solarthermieanlage verwenden möchtest. Wie viele Personen im Haus leben, ist ebenfalls wichtig. Natürlich darfst du auch nicht vergessen, den Solarspeicher dem Verwendungszweck und der erforderlichen Wärmemenge anzupassen.

Um grob abschätzen zu können, welche Fläche für die Kollektoren zur Verfügung stehen muss, gibt es eine Faustregel: 1,5 Quadratmeter pro Person bei Flachkollektoren und bei Röhrenkollektoren 1 Quadratmeter pro Person.

Auch die Art des Kollektors hat Einfluss auf die Anlagengröße: Flachkollektoren maximal 1,5 Quadratmeter, Vakuumröhrenkollektoren maximal 1,25 Quadratmeter Kollektorfläche pro Person.

Überblick Anlage zur Trinkwassererwärmung

anlage-trinkwassererwärmung-tabelle-solaranlage-net4energy
solaranlage

Soll die Solarthermieanlage auch die Heizung unterstützen, kannst du bei Flachkollektoren von etwa 2,25 Quadratmetern Kollektorfläche pro Person und bei Vakuum-Röhrenkollektoren von 1,75 Quadratmetren pro Person ausgehen.

anlage-trinkwassererwärmung-heizung-tabelle-solaranlage-net4energy
wirkungsgrade-solaranlage-net4energy

Wirkungsgrade von Solaranlagen

Anhand des Wirkungsgrades einer Photovoltaikanlage kannst du feststellen, wie viel Prozent der Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Vor allem die Wirkungsgrade der Solarmodule und der Wechselrichter sind von entscheidender Bedeutung. Aber auch die Verkabelung und die Einstrahlungsstärke sowie Verschmutzung und Verschattungen nehmen zu einem eher geringen Teil Einfluss auf den Anlagen-Wirkungsgrad.

Die Wirkungsgradangaben variieren je nach Hersteller oder Informationsplattform. Bewegen sich aber letztlich alle in etwa dem gleichen Bereich.

Bei Solarthermieanlagen ist es besonders wichtig, dass die Wärmeverluste der einzelnen Komponenten möglichst niedrig sind. Eine gute Wärmedämmung ist daher das A und O, um bestmögliche Effizienz und einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen. Die Qualität der verbauten Anlagentechnik hat ebenfalls einen großen Einfluss auf den Wirkungsgrad einer Solarthermieanlage. Im Schnitt beträgt der solare Wirkungsgrad 70 bis 85 Prozent. Flachkollektoren haben einen Wirkungsgrad von 60 bis 85 Prozent und Röhren- bzw. Vakuumröhrenkollektoren von bis zu 90 Prozent.

Durchschnittliche Solarzellen-Wirkungsgrade
monokristalline Solarzelle 18 Prozent bis 24 Prozent

polykristalline Solarzelle 15 Prozent bis 20 Prozent

Dünnschichtsolarzelle 10 Prozent bis 12 Prozent
rechtliches-solaranlage-net4energy

Rechtliches rund um die Solaranlage

Grundsätzlich ist für Solarenergieanlagen in, auf und an Dach- und Außenwandflächen keine Baugenehmigung erforderlich. Für Solarenergieanlagen, die nicht an oder auf Gebäuden angebracht sind, ist eine Baugenehmigung nur dann notwendig, wenn die Höhe 3 Meter überschreitet und sie länger als 9 Meter sind. Solarenergieanlagen sind zudem unabhängig von ihrer Größe verfahrensfrei, wenn sie die Regelungen wie Zulässigkeit, Standort und Größe - der örtlichen Bauvorschriften einhalten.

Ausnahmen bestätigen die Regel, so können beispielsweise die Bauvorschriften vor Ort zum Ensemble- oder Denkmalschutz der Errichtung einer Solaranlage entgegenstehen. Es ist daher ratsam, immer vor Baubeginn bei der Gemeinde oder dem Landratsamt nachzufragen. In seltenen Einzelfällen kann es sein, dass es durch spezielle Vorgaben der Landesbauordnung zu Einschränkungen kommt. In solchen Fällen kann dann eine Baugenehmigung für eine Solaranlage bis zu 1.000 Euro kosten.

Bei öffentlichen Gebäuden, großen Anlage auf Mehrfamilienhäusern oder Fassadenanlagen, die von der Gebäudehülle abstehen, können ebenfalls Baugenehmigungen erforderlich sein. Generell bist du als Bauherr und Betreiber einer Solarenergieanlage in der Pflicht: Statik, ordnungsgemäße Sicherung der Anlage, Standortsicherheit oder Brandschutz. Was du alles zu beachten hast und welche Pflichten auf dich zukommen, kannst du sicher auch bei der Gemeinde oder einem Solarfachbetrieb erfragen. Dies ist insofern ratsam, weil die Bestimmungen der Bauordnung für „bauliche Anlagen“, zu denen Solarenergieanlagen zählen, nicht in allen Bundesländern dieselben sind.

solaranlage

Der Bauherr ist immer selbst dafür verantwortlich, dass die Vorschriften, die bei der Errichtung von Solaranlagen beachtet werden müssen, auch eingehalten werden.

Freiflächenanlagen, die sich nicht auf deinem Grundstück befinden, und Solarparks sind immer genehmigungspflichtig, denn sie stellen einen Eingriff in die Natur dar und verändern das Landschaftsbild dar, beispielsweise wenn Bäume gefällt werden, um die benötigte Fläche zu schaffen oder Verschattungen zu vermeiden.
Wer kein eigenes Haus hat, kann trotzdem die Vorteile einer Solaranlage für sich nutzen. So können sich Mieter eine Betreibergesellschaft - Energiegenossenschaft oder Gesellschaft bürgerlichen Rechts (GbR) - gründen und geeignete Dachflächen anmieten und eine Photovoltaikanlage gemeinsam betreiben und nutzen. Es ist aber auch möglich, die Anlage an Externe oder Mieter zu verpachten. Aber auch die Verpachtung der Anlage an Externe oder die Mieter ist möglich. Da die Vertragspartner als Energieversorger auftreten, kommen umfangreiche und zeitintensive Aufgaben und Pflichten auf sie zu.
anmeldung-solaranlage-net4energy

Anmeldung deiner Solaranlage

Wenn du mit deiner Photovoltaikanlage Strom ins öffentliche Netz einspeisen möchtest, musst du bereits vor der Montage der Photovoltaikanlage bei deinem Stromanbieter den Netzanschluss beantragen. Wer seiner Meldepflicht nicht nachkommt, wird mit einer höheren EEG-Umlage sanktioniert. Mit der Abgabe des Antrags, meldest du gleichzeitig deine Solarstromanlage zur Einspeisung an. Bis zu 8 Wochen darf die Bearbeitung des Antrags in Anspruch nehmen. Dies ist Zeit genug für dich, um vom Energieversorger die erforderliche Netzverträglichkeitsprüfung durchführen zu lassen. Darüber hinaus musst du deine Anlage bei der Bundesnetzagentur (BNetzA) anmelden, was du einfach online über das Marktstammdatenregister (MaStR) erledigen kannst. Das gilt auch für den Batteriespeicher, falls einer vorgesehen ist. Ebenfalls meldepflichtig sind Inbetriebnahme, Stilllegung, technische Änderungen und ältere Anlagen bei einem Betreiberwechsel. Die Anmeldung darf ausschließlich der Anlagenbetreiber vornehmen. Weder der Installateur, Hersteller oder sonstige Dritte können dir das abnehmen.

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

solaranlage
Eigenversorger sind seit dem Abrechnungsjahr 2017 gegenüber der Bundesnetzagentur nach § 76 EEG nur noch auf Verlangen zur Mitteilung verpflichtet.

Laden Sie sich jetzt Ihren Ratgeber zur Solaranlage herunter!
jetzt downloaden

16 Tipps und hilfreiche Infos für deine Solaranlage

Im ersten Schritt solltest du prüfen, ob überhaupt ausreichend Fläche für die Installation einer Solaranlage vorhanden ist, beispielsweise auf dem Satteldach, Flachdach, Garagendach, Vordach oder an der Fassade. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Photovoltaikanlagen wesentlich mehr Platz benötigen als Solarthermieanlagen.
Stelle fest, ob das Dach überhaupt geeignet ist, die zusätzliche Last (Statik) der Module bzw. Kollektoren inklusive Untergestellt zu tragen. Ein Photovoltaikmodul wiegt etwa 25 Kilogramm pro Quadratmeter. Gängige Größen sind 1,64 Quadratmeter (60 Solarzellen) oder 1,94 Quadratmeter (72 Solarzellen). Je nach Bauform kommt ein Quadratmeter Kollektorfläche auf 10 bis 25 Kilogramm. Wobei die marktübliche Größe eines Flachkollektors circa zwei Quadratmeter beträgt und um die 40 Kilogramm Gewicht auf die Waage bringt.
Kontrolliere, ob das Dach unversehrt ist. Schäden am Dach - beispielsweise kaputte Dachziegel - unbedingt vor Montage der Solarwärmeanlage reparieren. Das schützt nicht nur die darunterliegenden Kabel (Photovoltaik) oder Solarrohre, sondern schützt generell den Dachboden vor Nässe und dient zudem der Haltbarkeit des Daches.
Stimmen Lage, Neigung und Ausrichtung des Daches? Prüfe, ob das Dach ausreichend Sonne abbekommt und keine Gebäude, Bäume, Schornsteine etc. große Schatten werfen. Auch die Himmelsrichtung ist wichtig. Idealerweise zeigt das Haus nach Süden. Die Ausrichtung bestimmt die Größe des Solarertrags. Auch die Dachneigung beeinflusst, wie viel Sonnenenergie eine Solaranlage einfangen kann.
Ermittle, wie viel Energie (Strom bzw. Wärme) deine Solaranlage produzieren soll. Den Strombedarf kannst du den Stromrechnungen der vergangenen Jahre entnehmen, den Wärmebedarf findest du beispielsweise auf den Rechnungen deines Gasversorgers. Ist Familienzuwachs geplant, solltest du das gleich mitberücksichtigen.
Wenn es sich um einen Neubau handelt, plane einen Stromspeicher gleich mit ein. Willst du Solarthermie nutzen, überlege, ob du auch die Heizung unterstützen möchtest. In diesem Fall unbedingt den Platz für den Pufferspeicher berücksichtigen. Generell gleich die Solarrohre und Anschlüsse verlegen bzw. montieren lassen.
Wenn du deine Solaranlage zusammenstellst, achte dabei darauf, dass alle Komponenten zusammenpassen. Oft sind Komplettpakete günstiger als der Einzelkauf. Zudem sind dann die einzelnen Teile optimal aufeinander abgestimmt.
Wenn du eine Solarwärmeanlage nachrüsten möchtest, prüfe, ob ausreichend Platz im Keller oder unter dem Dach vorhanden ist. Unter Umständen brauchst du auch einen größeren oder zweiten Warmwasserspeicher.
Berücksichtige, dass du bei einer Solarwärmeanlage für die Heizungsunterstützung rund die doppelte Dachfläche für die Kollektoren benötigst.
Wenn du deine Entscheidung getroffen hast, mache einen Kassensturz und rechne durch, wie viel Geld dir zur Verfügung steht bzw. du ausgeben möchtest oder ob du Förderung bzw. Kredite in Anspruch nehmen willst. Aktuell gibt es für Solarthermie vom Staat großzügige Förderung in Form von Zuschüssen und günstigen Darlehen. Gelder vom Staat musst du vor Baubeginn beantragen! Photovoltaikanlagen kannst du sogar mieten.
Hole immer mehrere Angebote ein und vergleiche sie. Wir empfehlen dir mindestens 3. Trotz gleicher Leistung können die Unterschiede durchaus groß sein.
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, Solar Keymark, Blauer Engel).
Idealerweise holst du dir Unterstützung von einem Fachmann (Solarteur oder Installateur).
Für deine Solarstromanlage musst du beim Finanzamt einen Antrag auf eine weitere Steuernummer für den Betrieb der Anlage stellen.
Falls das nicht von selbst geschieht, bestehe darauf, dass dir nach erfolgter Montage und Installation bzw. Inbetriebnahme eine vollständige Anlagendokumentation ausgehändigt wird.

Solaranlagen für den Garten

Mit wachsendem Umweltbewusstsein gewinnt „Urlaub daheim im Grünen“ an Bedeutung. Da in Deutschland die Nächte immer wärmer werden, verlängert sich auch die Verweildauer im Garten. Aber ganz ohne den gewohnten Komfort geht es dann oftmals nicht. Vor allem in Schrebergärten ist meist kein Stromanschluss vorhanden. Im Garten vor oder hinter dem Haus bedeutet Stromversorgung das Verlegen langer Stromkabel. Das ist lästig und zudem eine Gefahrenquelle. Ein Geräteschuppen oder ein Pavillon befindet sich jedoch meist in jeder Art von Garten, oft sogar ein kleines Gartenhaus. Hier bietet es sich nahezu an, die Stromversorgung der Sonne anzuvertrauen.

Das hat die Industrie längst erkannt. So gibt es Mini-Photovoltaikanlagen, die kostenlosen und sauberen Strom für elektrische Anlagen und Geräte im Garten oder im Gartenhaus liefern. Das können Alarmanlagen und Bewegungsmelder am Gartenhaus sein, aber auch Lampen für den Innen- und Außenbereich. Hat die Mini-Solaranlage ausreichend Leistung, stellt sie genug Energie bereit, um Musikanlage, Fernseher, Laptop, Kühlschrank oder den Elektrogrill fit für den autarken Einsatz im Gartenhäuschen zu machen.

Da der Garten in der Regel bevorzugt in den warmen Monaten des Jahres genutzt wird, besteht auch kein Mangel an Solarenergie. Gartenhelfer wie Elektro-Rasenmäher, elektrische Gartenscheren oder elektrische Dampfstrahler können tagsüber direkt mit Sonnenenergie betrieben werden. Verfügen diese über einen aufladbaren Akku, können sie nach Gebrauch solar aufgeladen werden. Geräte wie Kühlschrank, Elektro-Warmwasserboiler oder Fernseher sollen auch abends und nachts betriebsbereit sein. Das geht dann natürlich nicht ohne Solarbatterie. Aber auch das ist kein Problem.

aufbau-mini-photovoltaikanlage-solaranlage-net4energy

Aufbau einer Mini-Photovoltaikanlage für den Garten

Mini-Photovoltaikanlagen bestehen meist aus 1 bis 2 Solarmodulen. Aufbau, Komponenten und Prinzip sind die gleichen wie bei großen Photovoltaikanlagen auf dem Dach:

  • Photovoltaik-Solarmodule
  • Solarkabel
  • Mikro-Wechselrichter
  • bei Bedarf eine Solarbatterie
  • Solar-Laderegler

Montiert werden können die Module auf dem Dach des Gartenhäuschen oder dem Geräteschuppen. Auch eine Aufständerung im Garten ist möglich. Größe und Leistung hängen vom jeweiligen Strombedarf ab. Kleine Garten-Photovoltaikanlagen mit 12-Volt-Modulen und 75 Watt Nennleistung liefern ausreichend Strom für die Innenbeleuchtung und ein Radio. Sie sind mit 80 bis 100 Euro vergleichsweise günstig.

Für eine Vollversorgung sind Nennleistungen von 180 bis 200 Watt erforderlich. Komplettsysteme inklusive Solarbatterie sind für 800 bis 1000 Euro zu haben. Systeme im mittleren Leistungsbereich gibt es bereits ab 300 Euro aufwärts.

Gerade bei einer Vollversorgung ist es sinnvoll, die benötigte Leistungsgröße der Mini-Photovoltaikanlage zu ermitteln. Dazu einfach den Strombedarf aller Geräte, die du solar mit Strom versorgen möchtest, zusammenzählen und eine großzügige Leistungsreserve drauf packen. Angaben findest du in den Herstellerunterlagen, manchmal auch direkt am Gerät. Achte immer darauf, möglichst verbrauchsarme Produkte zu verwenden: LED-Lampen oder elektrische Geräte mit dem A+++ Zeichen. Die Solar-Batterie sollte eine Kapazität haben, die circa ein Drittel über dem Gesamtenergiebedarf liegt. Solche Mini-Photovoltaikanlagen für den Garten werden meist bereits steckerfertig angeboten. Zusammenbau und Montage sind daher kein Problem.

Auch wenn es sich hierbei um autarke Systeme handelt, musst du dennoch den zuständigen Energieversorger vor Ort zumindest informieren, dass du eine kleine Photovoltaikanlage betreibst. Eine Registrierung ist allerdings nicht nötig.

Inzwischen gibt es für den Outdoor-Bereich Solarkoffer mit einer Nennleistung von 40 bis 160 Watt und mehr. Das Angebot ist hier sehr groß. Es gibt Solarkoffer in den unterschiedlichsten Größen. Das Gewicht bewegt sich zwischen kapp 2 Kilogramm bis etwa 10 Kilogramm.

nachts-beachten-solaranlage-net4energy

Das musst du nachts beachten

Wer auch nachts im Garten Solarenergie nutzen möchte, der kommt nicht umhin – wie bereits zuvor beschrieben – sein Photovoltaiksystem mit einer Solarbatterie zu ergänzen. Wer aber beispielsweise nur die Wege oder Teile des Gartens beleuchten will, der kann auf eine Vielzahl an Solarleuchten zurückgreifen. Es gibt große freistehende Solarlampen oder kleine Leuchten, die einfach in das Erdreich gesteckt werden, aber auch Solarleuchten für die Wandbefestigung oder als Tischlampen. Solarleuchten sammeln tagsüber Sonnenenergie ein und speichern diese in einem integrierten Akku. Sobald es dunkel wird, fangen sie automatisch an zu leuchten. Wird es wieder hell, schalten sie automatisch wieder an und speichern erneut Sonnenenergie. Die Solarzelle ist meist oberhalb der Leuchte integriert. Je nach Version sind sie auch mit einem Ein- und Ausschalter ausgestattet. Solarlampen gibt es bereits für wenige Euro bis hin zu Standlampen mit über zwei Meter Höhe ab rund 70 Euro. Mit solchen Mini-Photovoltaikanlagen für den Garten, aber auch mit Solarleuchten oder Pumpen für den Gartenteich, sparst du nicht nur Stromkosten, sondern tust der Umwelt auch etwas Gutes.

Bei kleinen Photovoltaikanlagen für den Garten handelt es sich in der Regel um autarke Systeme. Es gibt aber auch Mini-Photovoltaikanlagen für den Einsatz zur Stromversorgung in der Wohnung. Seit Februar 2017 ist DIN VDE V 0100-551 („Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Andere Betriebsmittel – Abschnitt 551“) in Kraft getreten. Damit ist es auch in Deutschland erlaubt, kleine Photovoltaikanlagen zu betreiben. Die kleinen Solarkraftwerke werden auch Plug-and-Play-Photovoltaik, Mini-Photovoltaik, Micro-Photovoltaik, Balkon-Photovoltaik, Balkonkraftwerk oder Guerilla-Photovoltaik genannt Solche Mini-Photovoltaikanlagen können am Balkongeländer, auf der Terrasse oder an der Hausfassade montiert werden. Die Dachmontage ist ebenfalls möglich. Die Anlagen werden über eine spezielle Steckdose direkt an den Haus- oder Wohnungsstromkreis angeschlossen.

Das Verbinden mehrerer Mini-Photovoltaikanlage über eine Mehrfach-Verteilsteckdose an eine Haushaltsteckdose solltest du unbedingt vermeiden: die Stromleitung könnte überlastet werden und ein Brand entstehen. Bevor du deine kleine Photovoltaikanlage am Balkon, an der Fassade oder am Dach anbringst, hole dir unbedingt vorab die Erlaubnis deines Vermieters ein.

Mini-Photovoltaikanlagen ermöglichen es auch Mietern, auf kleinen Flächen sauber Strom zu erzeugen, um die Stromkosten zu reduzieren und ihren Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz zu leisten. Das Energieangebot ist vollkommen ausreichend, um typische Haushaltsgeräte wie Kaffeemaschine, Kühlschrank oder Computer mit Strom zu versorgen.

solaranlage
Laut VDE ist nur mittels spezieller Energiesteckdosen eine normgerechte Anwendung gewährleistet. Haushaltsübliche Schutzkontaktsteckdosen sind nicht zulässig. Der Anschluss von steckerfertigen Photovoltaikanlagen muss von einer Elektrofachkraft vorgenommen werden.

Grunddaten einer Mini-Photovoltaikanlage

Flächenbedarf - 1-2 Quadratmeter

Gesamtgewicht - 7 - 20 Kilogramm

Anlagenleistung - 100 - 600 Watt Peak

Anlagenkosten - 300 - 1.000 Euro

eventuelle Kosten für Zweirichtungszähler - ca. 50 Euro pro Jahr

leistung-balkon-photovoltaikanlage-solaranlage-net4energy

Was leistet eine Balkon-Photovoltaikanlage?

Ein 4-Personen-Haushalt kann mit 3 Modulen mit je 150 Watt und bei guter Südausrichtung etwa 15 Prozent seines Jahresverbrauchs solar abdecken. Wenn deine Balkon-Photovoltaikanlage im Jahr 300 Kilowattstunden Strom für je 7 Cent produziert, senkst du deine Stromrechnung um jährlich 90 Euro, da du entsprechend weniger Strom zum Preis von 31 Cent pro Kilowattstunde aus dem öffentlichen Netz beziehen musst. Wie viel du tatsächlich einsparst, hängt natürlich auch von deinen Verbrauchsgewohnheiten und dem Standort der Mini-Photovoltaikanlage ab. Solch kleinen Photovoltaikanlagen rechnen sich meist nach 5 bis 10 Jahren.

genehmigungspflicht-einspeiseverguetung-solaranlage-net4energy

Genehmigungspflicht und Einspeisevergütung

Laut VDE sind steckerfertige Photovoltaikanlagen für den Balkon wie große Photovoltaikanlagen bei der Bundesnetzagentur anzumelden. Dafür kannst du die Einspeisevergütung in Anspruch nehmen. Die Menge des vergüteten Stroms dürfte jedoch eher gering sein. Womit sich die Frage stellt, inwieweit es überhaupt sinnvoll ist, Strom einzuspeisen.
 

mini-photovoltaikanlage-solaranlage-net4energy

Damit punkten Mini-Photovoltaikanlagen

  • für Häuser und Wohnungen geeignet
  • einfache Installation
  • Stromkostenersparnis
  • Mieter können einen Beitrag zum Umweltschutz leisten
  • geringes Gewicht, dadurch einfacher Transport

Kosten und Förderung von Solaranlagen

Wie bereits wiederholt erwähnt, Photovoltaikanlagen und Solarthermieanlagen senken deine Energie kosten. Rechnen sie sich aber auch? Bei beiden Anlagentypen variieren die die Preise je nach Anbieter und Anlagengröße. Hinsichtlich Betriebskosten gibt es jedoch große Unterschiede. Grundsätzlich ist festzustellen, dass bei beiden Solaranlagenvarianten im Lauf der Jahre die Anschaffungskosten spürbar zurückgegangen sind.

Kosten Photovoltaikanlage

In den vergangenen 10 Jahren sind die Preise für Photovoltaikanlagen um über 50 Prozent gesunken. Weitere Preissenkungen werden erwartet. Mit circa 1 Prozent der Investitionskosten sind die Betriebskosten einer Photovoltaikanlage äußerst niedrig. Wenn du deine Photovoltaikanlage über einen Kredit finanzieren möchtest, hast du den Vorteil, dass auch im Jahr 2020 das Zinsniveau nach wie vor sehr niedrig ist. Gleiches gilt für Kredite der Kreditanstalt für Wiederaufbau KfW.

Derzeit bewegen sich die Anschaffungskosten für eine Photovoltaikanlagen je nach Leistungsgröße zwischen 5.000 und 19.000 Euro. Mit um die 50 Prozent Anteil an den Gesamtkosten stellen die Solarmodulen den größten Posten. Bei Wechselrichtern bewegt er sich etwa zwischen 15 bis 20 Prozent. Kabel, Klemmen, Dachhaken und die Unterkonstruktion haben an den Gesamtkosten einen Anteil von 10 bis 15 Prozent. Weitere 15 bis 20 Prozent fallen für Gerüst, Montage und Installation an.

solaranlage-guide-ebook-net4energy-cta-jpg-300x450

Übersicht Photovoltaikanlagen Preise

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

Wenn du deine Photovoltaikanlage mit einem Solarspeicher ergänzen möchtest, um so deinen Eigenverbrauchsanteil zu erhöhen, kommen abhängig von der Speichergröße circa 5.000 bis 10.000 Euro dazu.

kosten-photovoltaik-komponenten-solaranlage-net4energy

Kosten einzelner Photovoltaik-Komponenten

  • Solarmodul: 140 bis 288 Euro (320 Watt, Durchschnittspreis 0,45 Euro bis 0,90 Euro pro Watt peak)
  • Wechselrichter: Der Preis pro Kilowatt beträgt etwa 200 Euro netto. Aktuell kostet ein 5-Kilowatt-Wechselrichter knapp 1.000 Euro.
  • Verkabelung: Pro Meter Solarkabel sind zwischen 1 bis 5 Euro anzusetzen, das hängt von der Abnahmemenge, dem Kabelquerschnittquerschnitt und dem Leitermaterial ab.
  • Montagesystem/Unterkonstruktion: Ein Montagesystem kostet durchschnittlich 100 bis 150 Euro pro Kiowatt peak. Die Montagekosten für die Unterkonstruktion liegen bei etwa 100 Euro pro Kilowatt-Peak.

Eine schlüsselfertige Photovoltaikanlage für ein Einfamilienhaus kostet 2020 im Schnitt unter 8.000 Euro (netto). Hinzu kommen noch die Kosten für den Netzanschluss. Bei einer Anlage bis 10 Kilowatt muss dazu ein Zweirichtungszähler eingebaut werden, der den Bezugszähler ersetzt. Die Jahresgebühr beträgt um die 40 Euro. Hat die Photovoltaikanlage mehr als 10 Kilowatt, ist zusätzlich ein geeichter Ertragszähler erforderlich, der nochmals 20 Euro Miete im Jahr ausmacht.

betriebskosten-photovoltaikanlage-solaranlage-net4energy

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
solaranlage

Wartung

Alle 2 bis 3 Jahre solltest du deine Anlage warten lassen. Für ein Einfamilienhaus fallen dafür zwischen 150 und 250 Euro an.

Reinigung

Verunreinigungen beeinträchtigen unter Umständen die Leistung der Solarmodule. Schmutz oder Staub spült der Regen ab. Vogelkot oder Laub hingegen ist hartnäckiger und sollte von einem Fachmann entfernt werden. Kosten der Reinigung für ein Einfamilienhaus: circa 1 bis 3 Euro pro Quadratmeter.

Versicherung

Sturm, Hagel oder auch Blitzschlag können an einer Photovoltaikanlage große Schäden verursachen. Es ist daher empfehlenswert, sich für diese Fälle zu versichern. Hier gibt es zwei Möglichkeiten: Erweiterung der bestehenden Wohngebäudeversicherung oder Abschluss eines separaten Vertrags. Laut Stiftung Warentest sollte man vor Abschluss immer ganz genau prüfen, was die Versicherung abdeckt, da es je nach Versicherung durchaus Unterschiede gibt. Eine Privathaftpflichtversicherung sollte ebenfalls abgeschlossen werden.

Photovoltaik mieten

Wenn dir die Anschaffungskosten zu hoch sind, kannst du deine Solarstromanlage schon für 50 Euro im Monat mieten. Der Mietpreis beinhaltet je nach Vereinbarung alle Kosten von der Montage über die Wartung bis hin zu eventuellen Reparaturen. Nach 15 bis 20 Jahren endet der Vertrag und du kannst die Anlage zum Restwert kaufen oder abbauen lassen. Über die gesamte Vertragslaufzeit gerechnet ist dann aber die Photovoltaikanlage oft ein ganzes Stück teurer als bei Kauf oder Finanzierung über einen Kredit. Hersteller und Energieversorger bieten solche Leasingmodelle an.

kosten-solarthermie-solaranlage-net4energy

Kosten Solarthermieanlage

Die Kollektoren und der Solarspeicher sind die Hauptbestandteile einer Solarthermieanlage und daher auch die Hauptkostenfaktoren. Aber auch der Einsatzbereich spielt eine beträchtliche Rolle: nur Trinkwassererwärmung oder mit Heizungsunterstützung. 2020 belaufen sich die Anschaffungs- und Installationskosten für eine Solarwärmeanlage zur Trinkwassererwärmung inklusive Montage um die 4.000 bis 6.000 Euro.

Beispiel Trinkwassererwärmung Einfamilienhaus mit 4-Personen:

  • 6 Quadratmeter Kollektorfläche (Flachkollektoren) 1.600 Euro
  • Solarspeicher (300 Liter) 1.200 Euro
  • Installation/Montage 1.600 Euro
  • Gesamt circa 4.400 Euro

Aktuell sind für eine Solarthermieanlage zur Heizungsunterstützung inklusive Montage 8.000 bis 10.000 Euro zu bezahlen.

Beispiel Heizungsunterstützung Einfamilienhaus mit 4-Personen:

  • 16 Quadratmeter Flachkollektoren 5.000 Euro
  • Speicher (900-Liter-Kombispeicher): 2.500 Euro
  • Installation/Montage: 2.000 Euro
  • Gesamt: circa 9.500 Euro

Die staatliche Förderung wurde hierbei jeweils nicht berücksichtigt.

Für Anlagen mit Heizunterstützung werden oft statt Flachkollektoren Vakuum-Röhrenkollektoren verbaut. Dies hat den Vorteil, dass sich bei gleicher Leistung der Flächenbedarf für die Kollektoren um etwa 40 Prozent reduziert. Röhrenkollektoren sind allerdings ein gutes Stück teurer. Flachkollektoren kosten etwa 300 Euro pro Quadratmeter, Röhrenkollektoren um die 600 Euro pro Quadratmeter.

solaranlage

Betriebskosten

Hier entstehen lediglich Kosten in Höhe von circa 20 bis 30 Euro für die elektrische Steuerung und die Solarpumpe

Wartungskosten

Damit deine Solarthermieanlage immer einwandfrei funktioniert, solltest du sie wenigstens alle 2 Jahre warten lassen. Die Kosten betragen nur 50 bis 80 Euro.

Förderung von Solaranlagen

Solaranlagen sind ein wesentlicher Bestandteil nachhaltiger Energieversorgung. Sie tragen zum Schutz von Klima und Umwelt bei. Aus diesem Grund fördert der Staat den Einsatz von erneuerbaren Energien auf verschiedenste Weise.

foerderung-photovoltaik-solaranlage-net4energy

Förderung Photovoltaik

Hier fördert der Bund nur indirekt durch die Einspeisevergütung. Weil sich heute die solaren Stromerzeugungskosten in etwa mit der aktuellen Einspeisevergütung decken, teilweise sogar darunter liegen, rechnet sich diese vor allem für kleine Photovoltaikanlagen kaum. Allerdings gibt es zinsgünstige Kredite. Die KfW hat zur Förderung von Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern das Programm 270 „Erneuerbare Energien – Standard“ aufgelegt. Photovoltaikanlagen können so ab 1,03 Prozent effektivem Jahreszins - mit Laufzeiten von 5, 10 oder 20 Jahren - zinsgünstig finanziert werden.

foerderung-solarthermieanlage-solaranlage-net4energy

Förderung Solarthermieanlage

2020 hat sich die Förderung für solarthermische Anlagen geändert. So fördert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) Anlagen zur Warmwasserbereitung und Anlagen zur Heizungsunterstützung über das Programm „Heizen mit erneuerbaren Energien“ mit Zuschüssen in Höhe von 30 Prozent. Allerdings müssen die verwendeten Kollektoren mit dem Gütesiegel Solar-KEYMARK zertifiziert sein. Zudem darf die Kollektorfläche für Solarwärmeanlagen zur Trinkwassererwärmung nicht unter 3 Quadratmetern liegen, der Solarspeicher muss mindestens 200 Liter fassen können.

Bei Solarthermieanlagen zur Heizungsunterstützung sind Mindestflächen vorgegeben: Flachkollektoren mindestens 9 Quadratmeter, Vakuumröhrenkollektoren 7 Quadratmeter. Bei Flachkollektoren muss der Pufferspeicher ein Volumen von mindestens 40 Litern pro Quadratmeter und bei Vakuumröhrenkollektoren von 50 Litern haben. Ferner dürfen nur Solarkollektoren aus der BAFA-Liste für förderfähige Kollektoren und Solaranlagen verbaut werden. Wird eine Solarthermieanlage mit einer Biomasseheizung oder einer Wärmepumpe kombiniert, Steigt der Fördersatz auf 35 Prozent. Am meisten Geld (45 Prozent) bekommst du, wenn du deine alte Ölheizung ersetzt und zur neuen Heizung zusätzlich eine Solarthermieanlage installierst.

Finanzielle Zuschüsse gibt es auch für alle Leistung, die zur Umsetzung des Solarprojektes führen. Dies „Förderfähige Investitionskosten“ gibt es unter anderem für Wärmedämmung von Rohrleitungen, neue Heizkörper oder Kosten für Beratungs-, Planung- und Baubegleitungsleistungen. Bei Wohngebäuden sind die anrechenbaren förderfähigen Investitionskosten auf 50.000 Euro (brutto) pro Wohneinheit begrenzt.
Über das KfW-Programm 167 „Energieeffizient Sanieren - Ergänzungskredit“ kann zusätzlich ein zinsgünstiger Förderkredit mit 0,78 Prozent effektivem Jahreszins aufgenommen werden.
Für Neubauten gibt es auch einen Förderungszuschuss in Höhe von 30 Prozent, allerdings beträgt die Mindestkollektorfläche 20 Quadratmeter. Einfamilienhäuser erhalten somit keine Förderung.

Die Förderung muss vor Baubeginn beantragt werden. Das Onlineformular findest du bei der BAFA. Ohne Bewilligungsbescheid darfst du nicht mit der Montage deiner Solarthermieanlage beginnen.

foerderung-kfw-bank-solaranlage-net4energy

Förderung über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)

Wenn du Fördermittel der KfW beantragen willst, musst du einen spezialisierten Energieberater einbeziehen. Für seine Baubegleitung bekommst du allerdings bis zu 4.000 Euro Zuschuss.

Neben dem Staat bieten auch viele Bundesländer Förderprogramme an. Über den Online-Ratgeber FördermittelCheck von CO₂online. findest du alle passenden Förderprogramme der Kommunen, des Landes und des Bundes.
 

solarkredite-solaranlage-net4energy

Solarkredite

Neben der KfW bieten auch Privatbanken Solarkredite zu einem niedrigen Zinssatz an und eine tilgungsfreie Anfangsphase, damit die finanzielle Belastung erst nach Inbetriebnahme der Solaranlage beginnt. Für Photovoltaikanlagen gibt es Finanzierungsmodelle, die ohne Eigenkapital und ohne Grundbucheintragungen realisiert werden können. In diesen Fällen dienen die Einnahmen aus der Einspeisevergütung als Sicherheit.

Selbst Stadtwerke bieten Förderung sowohl für Photovoltaik als auch für Solarthermie an. Nachfragen lohnt sich in jedem Fall. Zusätzlich kannst du bei Stadtwerken bzw. Energieversorgungsunternehmen Photovoltaikanlagen nicht nur mieten, sondern auch kaufen. Diese „Rundum-sorglos-Pakete“ beinhalten neben der Finanzierung auch Beratung, Planung, Installation, Funktionsgarantie, Wartung und Versicherung.

Laden Sie sich jetzt Ihren Ratgeber zur Solaranlage herunter!
jetzt downloaden

Solaranlagen und Steuern: Darauf solltest du achten

Wer sich eine Photovoltaikanlage installieren lässt und einen Teil des selbst erzeugten Stroms ins Netz einspeist, ist nach deutschem Steuergesetz Unternehmer. Daraus ergeben sich steuerliche Pflichten, aber auch finanzielle Vorteile. Für Solarthermieanlagen gibt es kaum nennenswerte steuerliche Aspekte, die zu berücksichtigen sind. Doch dazu nachfolgend mehr. 

steuern-photovoltaikanlage-solaranlage-net4energy

Steuern und Photovoltaikanlagen

Durch den Betrieb einer Photovoltaikanlage und den Verkauf des Stroms – Einspeisevergütung – wirst du zum Unternehmer. Die Einspeisevergütung durch die Einspeisung ins Netz wird dir inklusive Umsatzsteuer (Mehrwertsteuer) ausbezahlt. Diese musst du an das Finanzamt abführen. Zudem musst du deine Einnahmen in der jährlichen Einkommenssteuererklärung angeben. Aus diesem Grund sind eine steuerliche Erfassung bzw. die Registrierung beim Finanzamt notwendig. Um das Zahlen von Steuern kommst du also in der Regel nicht herum.

Steuerlicher Wegweiser

Anmeldung beim Finanzamt

Um deine Photovoltaikanlage anzumelden, musst du einen „Fragebogen zur steuerlichen Erfassung“ ausfüllen und an das Finanzamt senden. Der Fragebogen steht als Vordruck bzw. ausfüllbares Formular auf der Internetseite der Finanzverwaltung zur Verfügung.

Steuerliche Erfassung durch das Finanzamt

Nach Eingang deines Formulars prüft das Finanzamt deinen Fragebogen, legt die Höhe der Einkommenssteuervorauszahlungen fest und teilt dir eine neue Steuernummer als Selbstständiger zu. Deine alte Steuernummer wird dadurch ungültig. Falls du im Fragebogen keine Angaben zu den voraussichtlich zu erwartenden Einnahmen gemacht hast, wartet das Finanzamt den Abschluss des ersten Geschäftsjahres ab.

Umsatzsteuer

Als Unternehmer musst du eine Umsatzsteuervoranmeldungen beim Finanzamt abgeben. In welchen Zeiträumen dies geschehen muss, legt das Finanzamt fest (anfangs monatlich, dann vierteljährlich). Deine Umsatzsteuervoranmeldung musst du online über das ELSTER-Portal abwickeln. Die Papierform ist nur gestattet, wenn ein Härtefall glaubhaft nachgewiesen werden kann.

Wenn du dich für die Kleinunternehmerregelung entschieden hast, musst du nach (§ 19 Abs. 1 UStG) keine Umsatzsteuer abführen. Allerdings kannst du dann beim Finanzamt die Mehrwertsteuer, die du für Planung, Kauf und Montage deiner Photovoltaikanlage bezahlt hast, nicht geltend machen und erstattet bekommen. Das geht nur über den Regelsteuersatz. Dazu musst du dann einmal im Jahr eine Umsatzsteuererklärung abgeben. Die Kleinunternehmerregelung ist nur möglich, wenn dein Jahresumsatz (inkl. angefallener Steuern) im Vorjahr maximal 22.000 Euro betrug und der zu erwartende Jahresumsatz im laufenden Kalenderjahr nicht über 50.000 Euro beträgt. Diese Umsatzgrenze gilt erst seit 2020. Die Jahre zuvor lag sie bei 17.500 Euro. Die neue Höchstgrenze betrifft Steuererklärungen, die für das Jahr 2019 und danach abzugeben sind.

solaranlage
Ab 2021 soll es eine Vereinfachung bei der Umsatzsteuer geben. Betreiber von Photovoltaikanlagen bis 10 Kilowatt, deren Umsatzsteuer unter 1.000 Euro beträgt, wären dann von der Voranmeldung befreit.
Grundsätzlich kannst du von der Kleinunternehmerregelung zum Regelsteuersatz wechseln oder auch umgekehrt. Dies ist jedoch jeweils erst nach Ablauf von fünf Kalenderjahren möglich.

Umsatzsteuerpflicht bei Eigenverbrauch

Macht dein Eigenverbrauch mindestens 10 Prozent der erzeugten Strommenge aus, ist es möglich, dass du umsatzsteuerpflichtig bist. Steuerlich betrachtet, ist der Eigenverbrauch als Entnahme aus dem Betriebsvermögen zu betrachten. Deswegen musst du diesen Teil des selbst erzeugten Solarstroms in die Gewinnermittlung einfließen lassen. Zur Ermittlung dieses Gewinnes gibt es drei Möglichkeiten:

  • Pauschale: Du kannst 20 Cent pro kWh als Pauschalbetrag ansetzen.
  • Wiederbeschaffungswert: Es wird der Preis pro Kilowattstunde zu Grunde gelegt, den du bezahlen musst, wenn du Strom aus dem Netz deines Energieversorgers beziehst.
  • Auf Grundlage der Herstellungskosten: Dazu musst du die Betriebsausgaben inkl. Abschreibung und Zinsen (bei Finanzierung) sowie den prozentualen Anteil deines Eigenverbrauchs ermitteln.

Welche Variante die günstigste ist, muss im Einzelfall berechnet werden.

Inwieweit für den Eigenverbrauch Umsatzsteuerrelevanz besteht, wird auch vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme vorgegeben. Für Anlagen, die vor dem 31.03.2012 in Betrieb genommen wurden, fällt keine Umsatzsteuer an. Für Anlagen mit Inbetriebnahmedatum nach dem 31.03.2012 besteht Umsatzsteuerpflicht.

Gewerbesteuer

Betreiber kleiner Anlagen bis 10 Kilowatt-Peak Leistung müssen seit 2020 keine Gewerbesteuer bezahlen (§ 3 Punkt 32 GewStG). Somit wird auch eine Gewerbeanmeldung hinfällig.

Ist die Photovoltaik-Anlage jedoch größer, ist normalerweise der Stadt oder Gemeinde möglichst innerhalb von vier Wochen (§ 138 AO) mitzuteilen, dass solar erzeugter Strom ins Netz eingespeist wird. Dazu muss das Formular zur Gewerbeanmeldung ausgefüllt werden. Dieses gibt es als Download auf der Website der zuständigen Kommune, aber auch mit Ausfüllassistenten zur direkten Weiterleitung. Erst ab einem Gewinn aus der Stromeinspeisung von mehr als 24.500 Euro musst du ein Gewerbe anmelden und Gewerbesteuer zahlen.

Einkommenssteuer

So lange du mit dem eingespeisten (verkauften) Solarstrom einen Gewinn erwirtschaftest, musst du dies in deiner jährlichen Einkommensteuererklärung angeben. Das betrifft auch den selbstgenutzten Strom, da er steuerrechtlich als Einnahme zu bewerten ist.

Grunderwerbssteuer

Die Grunderwerbssteuer hat dann für dich Bedeutung, wenn du ein Haus kaufst, auf dem bereits eine Photovoltaikanlage montiert ist. Allerdings kommt es darauf an wie die Anlage installiert wurde:

  • Aufdach-Anlage: Es ist keine Grunderwerbssteuer zu entrichten.
  • Indach-Anlage: Auf den Kaufpreis der Anlage muss eine Grunderwerbssteuer entrichtet werden, weil sie fester Bestandteil des Gebäudes ist und dadurch auch als Ersatz für die Dacheindeckung dient.
solaranlage-guide-ebook-net4energy-cta-png-300x450

Steuern und Solarthermieanlagen

Solarthermieanlagen haben grundsätzlich keine steuerliche Relevanz. Das Finanzamt tritt erst dann in Erscheinung, wenn Einnahmen durch Vermietung oder Verpachtung der Solarthermieanlage entstehen. Dann können in der Einkommenssteuererklärung nach § 9 EStG qualifizierte Investitionskosten geltend gemacht werden. Die Investitionen können auch als Betriebskosten - Einkünfte aus Gewerbebetrieben - gemäß § Abs. 4 EStG steuerlich abgesetzt werden.

Gerade bei der Photovoltaik sind die steuerlichen Aspekte recht komplex. Wir empfehlen dir daher, dich bei deinem Finanzamt oder deinem Steuerberater ausführlich zu informieren und beraten zu lassen.

solaranlage
Wird eine Solarthermieanlage im Rahmen einer energetischen Sanierung installiert, kann der Vermieter die Modernisierungsumlage geltend machen. Dies ist eine Sonderform der Mieterhöhung nach (§ 559 BGB). Danach ist es Vermietern seit dem1. Januar 2019 erlaubt, die Jahresmiete um bis zu 8 Prozent (früher 11 Prozent) der für die Wohnung aufgewendeten Kosten anzuheben. Diese Kosten beinhalten beispielsweise Handwerkerlöhne, Baunebenkosten oder Architekten- und Ingenieurhonorare. Die Finanzierungskosten dürfen nicht auf die Vermieter umgelegt werden.

Bei Solaranlagen kommt es auch auf den Speicher an

Beim Einsatz von Solarenergie besteht generell das Problem, dass ihr Angebot tages- und jahreszeitlichen Schwankungen unterliegt. Um dieses Manko auszugleichen, sind Speicher die ideale Lösung.

solarspeicher-solaranlage-net4energy

Der Solarspeicher

Oft stimmen das solare Energieangebot und der Wärmebedarf nicht überein. So ist der Warmwasserbedarf morgens und abends am größten. Das Energieangebot hingegen ist um die Mittagsstunden am größten. Solarspeicher sind daher wichtige Systemkomponenten, um das schwankende Energieangebot der Sonne abzufedern, damit die Kollektoren effektiver genutzt werden können. Solarspeicher sind eigentlich nichts anderes als Vorratsbehälter für die von den Kollektoren eingesammelte Sonnenwärme, um diese für mehrere Tage zu speichern bis Bedarf besteht.

Wird nur das Warmwasser solar erhitzt, genügt ein Trinkwasserspeicher. Bei der Heizungsunterstützung kommen Puffer- oder Kombispeicher zum Einsatz. Solarspeicher zeichnen sich durch ihre schmale und hohe Bauform aus. Dadurch wird eine besonders gute Schichtung erreicht. Wichtig ist auch, dass sie wirklich sehr gut wärmegedämmt sind: Oben, wo das heiße Wasser steht, sollte die Dämmstärke mindestens15 cm und an den Seiten 10 cm betragen. Im Gegensatz zu den üblichen Warmwasser- oder Heizwasserspeichern müssen Solarspeicher einen größeren Inhalt fassen, damit sie das Warmwasser über einen längeren Zeitraum bevorraten können. Solarspeicher sind aus Stahl, Edelstahl oder Kunststoff gefertigt. Um Korrosion vorzubeugen, sind Trinkwasserspeicher innen zusätzlich mit Emaille oder Kunststoff beschichtet. Bestehen die eingebauten Wärmetauscher aus Kupfer, benötigen die Speicher zum Schutz vor Korrosion zusätzlich eine Magnesium- oder Fremdstromanode.

solaranlage
Für alle Speichervarianten gilt: Ein wirtschaftlicher Betrieb ist nur bei richtiger Dimensionierung möglich. Und diese richtet sich nach der Anzahl der Bewohner, deren Warmwasserverbrauch sowie nach der installierten Kollektorfläche und danach, welche Kollektortypen verbaut wurden.
trinkwasserspeicher-solaranlage-net4energy

Trinkwasserspeicher

Ein Wärmetauscher überträgt die Wärme von der Solarflüssigkeit auf das Trinkwasser: Durch ein spiralförmiges Kupferrohr (interner Wärmetauscher) im unteren Bereich des Speichers fließt die aufgeheizte Solarflüssigkeit und erwärmt das Wasser. Hat sich die Solarflüssigkeit abgekühlt, fließt sie sie zu den Kollektoren zurück und kann erneut Wärme aufnehmen.
Bei der Nachrüstung einer Solarthermieanlage zur Trinkwassererwärmung ist es möglich, den vorhandenen Warmwasserspeicher beizubehalten. Allerdings muss er durch einen monovalenten Solar-Warmwasserspeicher mit Spirale (Wärmetauscher) ergänzt werden. Für neue Heizungsanlage wird ein bivalenter Solarspeicher benötigt, der sowohl im unteren Bereich als auch im oberen mit einer Spirale ausgestattet ist, die mit dem Heizkessel verbunden ist, damit er bei Bedarf zuheizen kann. Der Solarspeicher sollte pro Person circa 80 bis 100 Liter fassen: 300 bis 500 Liter Gesamtvolumen.

kombispeicher-solaranlage-net4energy

Pufferspeicher

Bei der Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung werden Pufferspeicher eingebaut, die mit Heizwasser gefüllt und größer ausgelegt sind als der Trinkwasserspeicher. In Einfamilienhäuser sind das meist Pufferspeicher mit einem Fassungsvermögen zwischen 750 und 1.500 Liter. Bei Pufferspeichern handelt es sich in der Regel um Schichtenspeicher.

Kombispeicher

Für Solarthermieanlagen zur gleichzeitigen Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung greift man oft auf Kombispeicher zurück, weil sie Wärmespeicher für die Solarthermieanlage, Trinkwasserspeicher und Pufferspeicher für den Heizkessel in einem sind. Das Speichervolumen beträgt 800 bis 1.500 Liter.

waermedaemmung-solaranlage-net4energy

Bedeutung der Wärmedämmung

Damit keine wertvolle Wärme verloren geht, müssen Speicher sowie die entsprechenden Anschlüsse optimal gedämmt sein. Ungenügend gedämmte Anschlüsse können einen Wärmeverlust von über 50 Prozent zur Folge haben. Damit im Speicher keine Schwerkraftzirkulation entsteht, sind die Warmwasseranschlüsse möglichst seitlich am Speicher zu installieren. Trotz bester Dämmung sind Wärmeverluste unvermeidlich. Bei sehr gut gedämmten Speichern sind es circa 1,5 Kilowattstunden pro Tag.

Warum ist die Temperaturschichtung im Speicher so wichtig?

Kaltes und warmes Wasser haben unterschiedliche Dichten, dadurch bildet sich ohne Zutun im Speicher eine Temperaturschichtung: Im Speicher sammelt sich das warme Wasser oben und das kalte Wasser unten an. Es darf sich auch nicht vermischen! Nur so steht dem Heizsystem ausreichend Solarwärme mit nutzbarem Temperaturniveau zur Verfügung, ohne dass der ganze Speicher erwärmt werden muss. Damit heißes Wasser sofort verwendet werden kann, ohne den kompletten Speicher erwärmen zu müssen, wurden für die Beladung von Solarspeichern Prallplatten und Steigrohr) entwickelt. Sie verhindern den ungehinderten Zufluss von Kaltwasser in den Speicher, der zu Ertragsverluste führen kann.

Exkurs: Mögliche Störungen durch Schwerkraftzirkulation

Treten bei einer Solarwärmeanlage Störungen auf, ist die Hauptursache meist Luft. Es ist daher unerlässlich, nach der Montage und während des Betriebs für eine zuverlässige Anlagenentlüftung zu sorgen. Dazu kann ein automatischer Entlüfter nachgeschaltet und am höchsten Punkt der Anlage ein Hochtemperatur-Kugelhahn angebracht werden.

Eine selbsttätige Schwerkraftzirkulation über die angeschlossene Rohrleitung, führt dazu, dass der Speicherinhalt langsam auskühlt. Beispielsweise ist nachts die Speichertemperatur höher als die Temperatur in den Kollektoren. Über die die Rohre, die zum Kollektor führen, fließt das warme (leichtere) Wasser aus dem Speicher in den Kollektor. Dort kühlt es ab und strömt anschließend mit niedrigerer Temperatur wieder zurück in den Speicher. Ähnlich verhält es sich mit den Rohrleitungen für Warmwasser, die zu den einzelnen Zapfstellen im Haus führen. Solche Verluste verringern den solaren Deckungsgrad. Dies ist mit ein Grund, warum die Zirkulationsleitungen gedämmt sein sollten.

solarstromspeicher-solaranlage-net4energy

Solarstromspeicher

Mit einem Solarstromspeicher nutzt du günstigen Solarstrom unabhängig von Tageszeit und Sonnenangebot. Außerdem kannst du so deinen Eigenverbrauchsanteil erhöhen. Denn Überschussstrom wird nicht in das öffentliche Netz eingespeist, sondern kurzfristig zwischengelagert, bis du ihn benötigst. Zudem kostet der selbstproduzierte Solarstrom nur die Hälfte wie der Strom deines Energieversorgers. Außerdem liegt die Eigenverbrauchsquote durch deine Photovoltaikanlage ohne Speicher bei nur rund 30 Prozent. Stromspeicher erhöhen den Eigenverbrauch auf 50 bis 60 Prozent. Anfang 2020 lag der Strompreis für Haushalte im Schnitt bei 31,37 Cent pro Kilowattstunde. Dem stehen Stromgestehungskosten einer Photovoltaikanlage zwischen 10 bis 13 Cent pro Kilowattstunde gegenüber.

einspeiseverguetung-solaranlage-net4energy

Einspeisevergütung

Der Gesetzgeber garantiert Betreibern von Photovoltaikanlagen, dass sie für jede erzeugte Kilowattstunde Strom, die sie ins Netz einspeisen, einen festgelegten Vergütungssatz bezahlt bekommen. Und zwar 20 Jahre lang ab Inbetriebnahme. Die Höhe des Vergütungssatzes ändert sich dann auch nicht mehr. Der Vergütungssatz selbst hingegen sinkt Jahr für Jahr. 2005 gab es noch eine Einspeisevergütung von bis zu 54,53 Cent pro Kilowattstunde. Für kleinere Photovoltaikanlagen (bis 10 kWp) auf Ein- und Zweifamilienhäusern gibt es im August 2020 nur noch 8,90 Cent pro Kilowattstunde. Es lohnt sich daher kaum noch, große Mengen Solarstrom einzuspeisen. Deswegen kommt dem Eigenverbrauch und somit auch dem Solarspeicher eine immer größere Bedeutung zu.

Clever kombiniert: Wärmepumpe plus Solarthermie

Wenn du eine Wärmepumpe mit einer Solarthermieanlage kombinierst, erhöhst du die Effizienz beider Systeme. Was sich dann auch für dich und die Umwelt positiv auswirkt. Denn der Einsatz kostenloser Sonnenwärme in Verbindung mit der hohen Effizienz der Wärmepumpenheizung leistet einen hohen Beitrag zur Schonung der Ressourcen und zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes. Allerdings sind Wärmepumpen nur in Neubauten und in sanierten Altbauten mit guter Dämmung und niedriger Heizungsvorlauftemperatur sinnvoll. In schlecht gedämmten Bestandsgebäuden sinkt die Effizienz der Wärmepumpe stark und macht ihren Betrieb unwirtschaftlich. Besonders effizient arbeiten Wärmepumpen bei niedrigen Vorlauftemperaturen. Bei hohen Vorlauftemperaturen, wie sie für die Trinkwassererwärmung erforderlich sind, geht dies zu Lasten der Effizienz. Die Kombination von Solarthermie und Wärmepumpe ist deswegen von Vorteil, weil die Solarthermieanlage bis zu 60 Prozent des jährlichen Warmwasserbedarfs abdeckt und die Wärmepumpe kostengünstig die Heizarbeit übernimmt.

Ein weiter Pluspunkt dieser Kombination ist, dass die Wärme für Heizung und Warmwasser komplett aus erneuerbaren Energien gewonnen werden kann. Nutzen Wärmepumpe und Solarthermieanlage gemeinsam einen Pufferspeicher, schaltet sich die Wärmepumpe erst dann ein, wenn das direkte Wärmeangebot der Sonne ungenügend ist.

Eine Wärmepumpe bezieht ihre Heizenergie aus dem Erdreich, dem Grundwasser und der Außenluft. Mit etwas Antriebsenergie in Form von Strom oder Gas und viel erneuerbarer Energie übernimmt die Wärmepumpe die Wärmeversorgung des Hauses; unabhängig von Tages- oder Jahreszeit. Aus 75 Prozent kostenloser Umweltenergie und 25 Prozent elektrischer Energie entstehen durch die Wärmepumpe 100 Prozent Heizwärme. Eine Wärmepumpe arbeite nicht anders als ein Kühlschrank – gleiche Technik, umgekehrtes Prinzip. Eine komplette Wärmepumpenanlage besteht aus der Wärmepumpe, der Wärmequellenanlage (Erdwärmesonden, Grundwasserbrunnen) und dem Wärmeverteilsystem (Fußbodenheizung). Dank des elektrischen Antriebs ist der Wartungsaufwand sehr gering.

waermepumpen-solaranlage-net4energy

Wärmepumpen unterscheiden sich hinsichtlich des Ertrags und Installationsaufwands:

Am effektivsten, aber auch am teuersten ist die Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Hier müssen zwei Brunnen gebohrt werden: Ein Förderbrunnen, über den das Grundwasser nach oben gepumpt wird und ein Schluckbrunnen, in den das abgekühlte Wasser wieder zurückfließt.

Ebenfalls ganzjährig sehr stabile Wärmeerträge sind mit Sole-Wasser-Wärmepumpen zu erzielen, die Erdreich als Wärmequelle nutzen. Hierzu müssen entweder Erdwärmesonden senkrecht ins Erdreich eingebracht oder Erdwärmekollektoren horizontal unterhalb der Frostgrenze in ein bis zwei Metern Tiefe verlegt werden. Für ein Einfamilienhaus sind dazu etwa 300 Quadratmeter Gartenfläche erforderlich.

Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzen Umgebungsluft als Wärmequelle. Diese Variante ist am einfachsten zu installieren, bietet jedoch die geringste Effizienz, denn mit sinkenden Außentemperaturen sinkt auch die Heizleistung der Wärmepumpe. Ab etwa - 5 Grad Celsius springt daher meist ein Elektroheizstab zur Unterstützung ein.

Durchschnittliche Kosten Wärmepumpe inklusive Einbau

  • Erdwärmepumpe
    mit Erdsonden 25.000 Euro
  • Erdwärmepumpe mit Erdwärmekollektoren 18.000 Euro
  • Wasser-Wasser-Wärmepumpe 30.000 Euro
  • Luft-Wasser-Wärmepumpe Innen 15.000 Euro

Bei der Heizungssanierung werden Wärmepumpen über das BAFA Programm „Heizen mit Erneuerbaren Energien" gefördert. Es gibt einen Zuschuss von 35 Prozent der förderfähigen Gesamtkosten. Darunter fallen beispielsweise auch der Einbau einer Fußbodenheizung oder die Demontage und Entsorgung der alten Heizung. Für Wärmepumpen in Neubauten gibt es ebenfalls 35 Prozent der förderfähigen Gesamtkosten, allerdings wird beispielsweise die Fußbodenheizung hier nicht gefördert.

solaranlage-guide-ebook-net4energy-cta-png-300x450

Umweltwärme und Sonnenenergie können auf verschiedene Art kombiniert werden:

  • Meistens entscheidet man sich für die solare Unterstützung durch Einspeisung der Solarwärme in den Pufferspeicher. Bei ausreichend Sonnenschein muss die Wärmepumpe wenig arbeiten oder bleibt ganz aus. erst wenn die Solarenergie aus dem Pufferspeicher nicht mehr ausreicht, heizt die Wärmepumpe nach.
  • Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung der Solarenergie zum Erwärmen des Erdreichs. Die Wärmeenergie der Solarthermieanlage führt dadurch zur Effizienzsteigerung der Wärmepumpe. In diesem Fall leitet die Heizung überschüssige Solarwärme über die Erdwärmekollektoren oder Erdwärmesonden direkt in das Erdreich. Dadurch erhöht sich die Erdreichtemperatur allmählich – quasi eine Speicherung der Solarwärme - und die Wärmepumpe verbraucht dadurch in der nächsten Heizperiode weniger Energie.
  • Eine dritte Variante ist die Erhöhung der Wärmequellentemperatur über die Sonnenkollektoren. Liegt die Temperatur in den Solar-Kollektoren nur wenige Grad Celsius über der der Außenluft, genügt das vollkommen, um dadurch die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe und somit ihre Effizienz zu erhöhen.
solaranalge
Eine Photovoltaik Anlage kann etwa 30 Prozent des Strombedarfs einer Wärmepumpe liefern. Kombiniert mit einem intelligenten Managementsystem sind sogar bis zu 50 Prozent möglich. Wird Solarstrom weder im Haushalt noch von der Wärmepumpe benötigt, kann dieser Überschussstrom in Netz eingespeist werden.
staat-foerderung-solaranlage-net4energy

Der Staat fördert die Kombination

Über die BAFA wird die Kombination von Solarthermie mit einer Wärmepumpe mit 35 Prozent Zuschuss gefördert. Ersetzt die Kombi eine Ölheizung, gibt es sogar 45 Prozent. Die Förderung darf mit anderen Förderprogrammen - Kommune, Stadt oder Energieversorger - kombiniert werden. Kredite der KfW können ebenfalls zusätzlich in Anspruch genommen werden.

Wie entwickelt sich die Solarenergie in Zukunft?

Auch ohne Glaskugel kann man sagen, dass hinsichtlich Nutzung der Solarenergie noch reichlich Luft nach oben ist. Zudem handelt es sich bei der Solarbranche um einen sehr kreativen und innovativen Bereich der erneuerbaren Energien. Vor allem bei der Photovoltaik ist ständig Bewegung zu beobachten. Die Module werden immer günstiger und effektiver. Aber auch bei anderen Komponenten wie beispielsweise den Unterkonstrunktionen wird ständig versucht, die Kosten durch Materialeinsparungen zu reduzieren.

Teilweise noch in der Testphase, aber auch bereits in der praktischen Anwendung sind Bifaziale Solarmodule, die sowohl auf der Vorderseite wie auch auf der Rückseite eine Glasscheibe haben zwischen denen sich die Solarzellen befinden und so von beiden Seiten Solarenergie einfangen können, aber auch Sonneneinstrahlung, die vom Boden reflektiert wird. Solche Photovoltaikanlagen können horizontal, vertikal oder auch quer aufgestellt werden.

In Zukunft sollen Virtu Tubes (Hybrid Solarmodule) gleichzeitig Solarstrom und Solarwärme erzeugen. Dies schafft nicht nur Platz, sondern soll zu einer Steigerung der Effizienzsteigerung von über 45 Prozent führen. Aktuell werden Sphelar Solarzellen entwickelt, die in der Lage sind, die Sonneneinstrahlung aus allen Einfallswinkeln zu nutzen.

Noch in der Forschungsphase sind Mehrfach- oder Tandemsolarzellen, in denen zwei oder mehrere unterschiedliche Halbleitermaterialien übereinandergelegt werden, die verschiedene Wellenbereiche des Sonnenlichts nutzen können. Es werden Wirkungsgrade über 40 Prozent erwartet.

Noch in der Anfangsphase befindet sich die Forschung bei organischen Solarzellen bzw. Plastiksolarzellen. Hier sollen Halbleitermaterialien aus Kunststoff kristalline Halbleiter ablösen. Sie sollen in der Herstellung wesentlich günstiger sein und beispielsweise auch als dünne Folien verwendet werden.

Mit dem Halbleiter Perowskit wird eine sehr kostengünstige Solarzelle entwickelt. Weltweit arbeiten Forscherteams an der marktreife der Perowskit-Solarzelle. Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 28 Prozent sind Perowskitzellen effizienter als aktuelle Solarzellen. In naher Zukunft sollen bereits Wirkungsgrade bis 30 Prozent und mehr realistisch sein. Es ist möglich, dass sie bereits 2022 in Serie produziert werden können.

Wissenschaftler vom Lehrstuhl für Physikalische Chemie I der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben Solarzellen entwickelt, die die Photosynthese imitieren und bald in der Lage sind, Sonnenenergie ähnlich effektiv zu nutzen wie Pflanzen. Es wird von einem Wirkungsgrad über 40 Prozent ausgegangen.

Vielfältig und mit großem Entwicklungspotenzial: Die Solarenergie

Solarenergie ist eigentlich das größte Geschenk, das uns das Universum macht. Nicht nur, weil alles Leben auf der Erde auf Sonnenenergie basiert, sondern auch, weil die Kraft der Sonne uns helfen kann, die aktuellen Umwelt- und Klimaprobleme zu lösen oder zumindest zu entschärfen. Und es ist mehr als aller höchste Zeit zu handeln. Die Technik steht bereit, sie muss nur intensiver genutzt werden. Wir müssen auch lernen, nicht immer wirtschaftlichen Interessen den Vorrang zu geben. So mag eine Solarthermieanlage in einigen Fällen vielleicht nicht wirtschaftlich sein, für Umwelt und Klima ist sie eine unverzichtbare Entlastung. Gleiches gilt für die Photovoltaik. Wer nachhaltig und verantwortungsbewusst Energie erzeugen und einsetzen will, kommt an der Solarenergie nicht vorbei. Dank staatlicher Förderung und ständiger technischer Weiterentwicklungen ist heutzutage Solarenergie für jeden von uns bezahlbar. Wenn du deine eigene Energiewende einleiten möchtest, bist du mit Solarenergie auf einem guten Weg.

Der Einsatz von Solarenergie scheint dir wichtig zu sein und hat dein Interesse geweckt. Das freut uns! Denn nur gemeinsam können wir das Ruder noch herumreißen, damit das Leben auf unserer Erde auch weiterhin lebenswert bleibt. Du hast Freunde, Verwandte oder Bekannte, die ähnlich denken wie du? Dann teile doch einfach diesen Guide online mit ihnen.

Laden Sie sich jetzt Ihren Ratgeber zur Solaranlage herunter!
jetzt downloaden

guliano-fuchs-cpo-net4energy-1080x1080
Giuliano Fuchs
Dein Energiewende Guide

Erst mal ein bisschen was zu mir: Ich bin 37 Jahre alt, komme aus Hessen und lebe im Frankfurter Umland genauer gesagt im wunderschönen Taunus. Als einer der Experten Guides auf net4energy schreibe und veröffentliche ich Blogbeiträge rund um ein Thema, dass mir persönlich besonders am Herzen liegt - das Erzeugen von erneuerbaren Energien. Ich bin davon überzeugt das, die Nutzung von nachhaltigen Energiequellen, wie z.b. Photovoltaik und Solarthermie ein integraler Bestandteil der nationalen und vor allem persönlichen Energiewende ist. Um immer up to date zu bleiben und andere auch über net4energy hinaus zu unterstützen, bin ich aktiv in unterschiedlichen User Gruppen und Foren die sich z.b. mit neuen Technologien wie Stromspeichern und Solaranlagen im Allgemeinen beschäftigen.

Schau dir gerne alle meine Beiträge zum Energie erzeugen in unserem Magazin an.