Dachanlagen

Photovoltaik

Der Begriff setzt sich aus dem griechischen Wort für „Licht“ photos, sowie aus der Einheit für die elektrische Spannung, dem Volt, zusammen. Bei der Photovoltaik/Fotovoltaik wird Lichtenergie aus der Sonne über Solarzellen direkt in elektrische Energie umgewandelt.

Dachanlage

Mehrere Solarzellen werden zu Solarmodulen verbunden. Vor der Einspeisung in das Stromnetz wird die erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Unter dem Begriff Photovoltaik Anlage (PV-Anlage) bezeichnet man das System bestehend aus Solarmodulen und den weiteren Bauteilen wie Wechselrichter, Stromleitung und eventuellem Speicher. PV-Anlagen werden als klassische Dachanlagen aller denkbaren Größen montiert, können aber auch als integrierte Fassadenanlagen direkt an Hauswänden angebracht werden. Außerdem gibt es sogenannte Freiflächen Anlagen, unter dem Begriff versteht man große Anlagen bis zu mehreren 100Kwp, im Bereich der Landwirtschaft spricht man von Agri-Anlagen. Die Möglichkeiten der Solarstromnutzung von Gebäude PV-Anlagen reichen von der klassischen Volleinspeisung in das Stromnetz über die Eigenverbrauch-Anlage bis hin zu Mieterstromanlagen. Neben dem Direktverbrauch oder der Netzeinspeisung kann der erzeugte Solarstrom auch in stationären oder mobilen Speichern (Batterie von Elektroautos mit bidirektionalen Ladesäulen, s. Speicher) genutzt werden.

Nennleistung und Ertrag einer PV-Anlage:

Die Nennleistung von PV-Anlagen wird häufig in W_p (Watt Peak) oder kW_p angegeben und bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die in etwa der maximalen Sonnenstrahlung in Deutschland entsprechen. Mit diesen Angaben kann die Leistung verschiedene Solarmodule miteinander verglichen werden. Ausschlaggebend für die Dimensionierung und die Amortisation einer PV-Anlage ist neben der Spitzenleistung der Jahresertrag, die Menge der jährlich gewonnenen elektrischen Energie. Die Strahlungsenergie schwankt tages-, jahreszeitlich und wetterbedingt. So kann eine Solaranlage in Deutschland im Juli gegenüber dem Dezember einen bis zu zehnmal höheren Ertrag aufweisen. Tagesaktuelle Einspeisedaten sind für die Jahre ab 2011 im Internet frei zugänglich: dwd.de, Stichwort Strahlungskarten.

In Deutschland kann man bei einer einigermaßen optimal ausgerichteten fest installierten Anlage pro Modulfläche mit 1 kW_p (ca. 4,5m²) mit einem Jahresertrag von ca. 1.000 kWh rechnen, in Norddeutschland ca. 900 kWh und ca. 1150 kWh in Süddeutschland. Nahezu ideale Voraussetzungen bieten Dächer mit südlicher Ausrichtung. Vor allem in der Mittagszeit sorgt die Sonneneinstrahlung für hohe Erträge. Solaranlagen auf Ost-West-Dächern werden meist auf beiden Dachseiten platziert, sodass sowohl die Vormittags- als auch die Nachmittagssonne eingefangen werden kann. Wichtiger Faktor für hohe Stromerträge ist die Dachneigung. Schrägdächer mit Neigungen von 30 bis 55 Prozent liefern die besten Ergebnisse. Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass keine Verschattung z.B. von Bäumen oder benachbarten Gebäuden die Solarstromproduktion einschränkt.

Lohnt die Anschaffung einer PV-Anlage

Es gestaltet sich gerade in der heutigen Zeit großer Preissteigerungen für Baumaterialien aller Art als sehr schwierig, diesbezüglich eine verbindliche Aussage zu machen. Zusätzlich spielen die individuellen Bedingungen bauseitig und die jeweilige Höhe des Stromverbrauchs im Haushalt eine grundlegende Rolle.

Generell ist der Betrieb einer Photovoltaik-Anlage besonders wirtschaftlich, wenn ein möglichst großer Teil des erzeugten Stroms selbst verbraucht wird, da die eingesparten Kosten je Kilowattstunde deutlich über der Einspeisevergütung liegen. Die Einspeisevergütung liegt mittlerweile bei unter 7 Cent pro kWh, während Energieversorger zurzeit in der Regel etwa 43 Cent (Stand: Mai 2022, Quelle: Verivox) für eine Kilowattstunde berechnen. Entscheidungshilfe bietet der Rechner Photovoltaik, wo alle Angaben des Hauses und des Haushaltstromverbrauchs eingegeben werden können.

Bevor man sich für die Installation einer PV-Anlage entscheidet, sollte immer eine seriöse Planung erfolgen und die Gesamtanlage von Fachbetrieben installiert werden. Für die Finanzierung der PV-Anlage stehen verschiedene Fördermöglichkeiten von Bund und Ländern zur Verfügung, siehe Solarförderung oder KfW.

Speicher

Die Menge der Solarstromerzeugung ist nicht immer mit der Stromabnahme im Haushalt kompatibel. So wird im Sommer an sonnigen Tagen die größte Strommenge erzeugt – nachts ist es dann möglich, den tagsüber erzeugten Solarstrom aus dem Speicher zu entnehmen. Ein Speicher erhöht den Eigenstromverbrauch und steigert gleichzeitig den Autarkiegrad.

Kosten von Stromspeichern

Das Angebot von Speichern ist sehr groß. Den größten Anteil machen Speicher mit Lithium-Ionen Batterien aus. Derzeit muss man mit Kosten in Höhe von 1.200 Euro pro Kilowattstunde Speicherinhalt rechnen. Bei gut geplanten Stromspeichern geht man von rund 220 vollständigen Be- und Entladungen pro Jahr aus. Das entspricht einer Lebensdauer von 15-20 Jahren.

Strom-Cloud oder Solar-Cloud

Der Überschuss der im Sommer erzeugten Solarenergie fließt über das Stromnetz zum Cloudanbieter. In der sonnenarmen Jahreszeit oder je nach Bedarf bezieht man wieder den dort „gespeicherten“ Strom. Diese Form wird vorwiegend von großen Energiekonzernen angeboten. Ob sich dieses Modell für den eigenen Haushalt rechnet, ist je nach Anbieter zu überprüfen.

Weiterführende Links:

Das ändert sich für Photovoltaik Anlagen 2023