Die Sonne gibt den Lebensrhythmus auf der Erde vor: Ohne die Strahlungsenergie der Sonne wäre kein Leben auf unserem Planeten möglich. Die unerschöpfliche Energiequelle der Sonne kann durch den Photoeffekt zur Stromproduktion genutzt werden. Unter Photovoltaik versteht man die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom durch Solarzellen.
Laut BMWi haben 1,6 Millionen PV-Anlagen Ende 2019 mit rund 47,5 Gigawatt Leistung den zweitgrößten Anteil der Stromerzeugungs-Systeme unter den erneuerbaren Energien ausgemacht. Obwohl moderne Solaranlagen zu den günstigsten Erneuerbare-Energien-Technologien gehören, ist das Potenzial der Photovoltaik noch längst nicht ausgeschöpft. Wenn du dieses Potenzial weiter ausschöpfen und für dich nutzen möchtest, haben wir hier die wichtigsten Infos für dich.
Der beste Ort für eine PV-Anlage
Als idealer Ort für die Installation von PV-Anlagen gelten nach wie vor Hausdächer, da sie der Sonne zugewandt und häufig ungenutzt sind. Zudem ist ein Hausdach der Sonneneinstrahlung am stärksten ausgesetzt und das Verschattungsrisiko ist durch die Höhe relativ gering. Die Ausrichtung und Neigung der Solarmodule wird bei Schrägdächern automatisch vom Dach bestimmt. Grundsätzlich ist eine Ausrichtung des Dachs nach Süden am besten geeignet, da so die intensivste Sonneneinstrahlung möglich ist. Eine leicht abweichende Ausrichtung liefert aber auch noch gute Ergebnisse. Ebenfalls empfehlenswert ist eine kombinierte Ost-West-Anlage, bei der die PV-Anlage auf beiden Dachschrägen installiert wird. Die Energieerträge sind damit vor- und nachmittags am höchsten, was sich positiv auf den Anteil des Eigenverbrauchs auswirkt. Flachdächer haben gegenüber Schrägdächern den klaren Vorteil, dass die PV-Module nach jeder gewünschten Ausrichtung angebracht werden können.
PV-Anlagen erreichen ihre maximale Leistung, wenn die Sonnenstrahlen im rechten Winkel eintreffen. Da der Sonnenstand jedoch im Laufe des Tages variiert, müsste die Neigung regelmäßig angepasst werden. In der Realität wird wegen der schweren Umsetzung ein Kompromiss gefunden und 30 Grad als ideale Neigung empfohlen. Wie gut sich deine Dachfläche für die solare Stromgewinnung eignet, kannst du in einigen Kommunen und Bundesländern ganz einfach mit dem Energieatlas herausfinden, wie hier am Beispiel von NRW.
Stromspeicher für mehr Flexibilität
An wolkenfreien Tagen wird meist mehr Strom produziert, als benötigt wird. Ihnen gegenüber stehen Tage, an denen die Sonne nicht auf das Modul scheint. Wie kann man diese Energiedifferenz ausgleichen? Es gibt die Möglichkeit, den überschüssigen Strom in das öffentliche Netz einzuspeisen und sich diesen Zuschuss auszahlen zu lassen. Allerdings liegt die Einspeisevergütung aktuell nur zwischen 4,67 und 6,83 Cent/kWh. Aus diesem Grund lohnt es sich eher, die Photovoltaik-Anlage so zu planen, dass möglichst viel des gewonnenen Stroms selbst verbraucht werden kann. Dadurch erhöht sich deine Unabhängigkeit von Stromanbietern und steigenden Strompreisen.
Zur bestmöglichen Nutzung der Anlage kann ein Batteriespeicher eingebaut werden. Durch den Speicher kann der Strom unabhängig von der Sonneneinstrahlung zu jeder gewünschten Zeit zur Verfügung gestellt werden. So muss überschüssiger Strom nicht für wenig Geld ins Netz eingespeist und später wieder teuer zurückgekauft werden.
Ein Solarspeicher wandelt im Aufladeprozess elektrische in chemische Energie um. Bei der Entladung wickelt sich derselbe Prozess umgekehrt ab. Für private Anwendungen werden meist Blei- oder Lithium-Akkus verwendet. Bleiakkus sind bereits lange erprobt und bieten eine günstige und zuverlässige Technik. In puncto Nachhaltigkeit können Bleiakkus mit ihrer geringen Anzahl an Werkstoffen überzeugen, da sie fast vollständig recycelt werden können. Bei der stofflichen Verwertung von Lithium-Akkus ist das anders. Erst durch eine chemische Analyse kann festgestellt werden, ob überhaupt wertvolle Stoffe enthalten sind. Der Anteil an recyceltem Material ist eher gering. Dennoch haben sich moderne Lithium-Akkus aufgrund ihres geringen Gewichts, einer größeren Entladetiefe und einer längeren Lebensdauer durchgesetzt. Als Solarbatterien werden hauptsächlich Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt- und Lithium-Eisenphosphat-Akkus eingesetzt.
PV-Speicher unterscheiden sich je nach Stromart. Es handelt sich entweder um AC- oder um DC-Systeme – das heißt Wechsel- oder Gleichstrom-Speicher. Im PV-Modul entsteht Gleichstrom, daher ist ein AC-System notwendig, bei dem ein Wechselrichter Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Bei einem DC-System befindet sich der Solarspeicher zwischen den Photovoltaikmodulen und dem Wechselrichter. Er nimmt Gleichstrom ohne eine zusätzliche Umwandlung auf und gibt ihn bei Bedarf an einen Wechselrichter ab. DC-Systeme sind kompakter und eignen sich vor allem für neu installierte PV-Anlagen.
Finanzierung einer PV-Anlage
Die Entscheidung für eine PV-Anlage ist in vielen Fällen auch eine finanzielle, da die Investitionskosten im vierstelligen Bereich liegen. Die gute Nachricht ist, dass es öffentliche Förderprogramme für den Kauf einer Photovoltaik-Anlage gibt. Neben dem KfW Förderprogramm bieten auch einzelne Bundesländer verschiedene Förderprogramme mit Investitionszulagen oder Kredite mit Zinsvergünstigungen an. Bei der Förderdatenbank des Bundesministeriums für Umwelt und Wirtschaft kannst du dich über passende Förderungen informieren.
Aktuell werden insbesondere Stromspeicher staatlich gefördert. Wende dich dabei am besten an Banken oder an Bund und Kommunen. Aber aufgepasst: Der Preis für Anbringung und Installation ist meist unabhängig vom Modul. Aus diesem Grund möchten Anwender*innen häufig die Möglichkeit nutzen, bei den Modulkosten selbst zu sparen. Das ist jedoch nicht ratsam. Da die PV-Module die zentralen Elemente der PV-Anlage sind, ist es sinnvoll, an dieser Stelle in hochwertige und langlebige Module zu investieren, damit du langfristig höhere Erträge erzielen wirst.
Öffentliche Förderprogramme unterstützen beim Kauf von Photovoltaik-Anlagen für den Eigenverbrauch. | Bildquelle: Pexels.
Fazit: Eine Photovoltaik-Anlage lohnt sich in den meisten Fällen
Aufgrund der hohen Anschaffungskosten sollten sich Interessierte ausführlich mit dem Thema auseinandersetzen, bevor sie sich für eine Photovoltaik-Anlage entscheiden. Der Nachhaltigkeitsaspekt sowie die Auswirkungen der herkömmlichen Stromproduktion für unser Klima sprechen klar für den Ausbau von PV-Anlagen. Doch auch finanziell betrachtet lohnt sich eine Investition in die Sonnenenergie in vielen Fällen. Zwar lässt sich mit der Einspeisung des Solarstroms keine gute Rendite erwirtschaften, dies wird jedoch dadurch aufgewogen, dass der eigene Strom kostenlos hergestellt werden kann. Im besten Fall kann durch einen integrierten Speicher sämtlicher Strom des Haushalts über die eigene Photovoltaik-Anlage hergestellt werden, wodurch der Strom aus dem Netz eingespart werden kann – dieser kostet derzeit durchschnittlich 37,30 Cent / kWh.
Eine PV-Anlage amortisiert sich somit im Schnitt nach etwa 9 bis 11 Jahren, wobei die Lebensdauer einer PV-Anlage jedoch mindestens 20 Jahre beträgt. Eine konkrete Aussage lässt sich aber nicht treffen, da die Anlagengröße, Installationskosten und weitere Faktoren sehr individuell sind. Eine genauere Berechnung unter Berücksichtigung des eigenen Stromverbrauchs und Möglichkeiten zur Anbringung der Solarpanele lohnt sich in jedem Fall. -Wenn du noch mehr Fragen zum Thema Photovoltaik hast, dann schau dir unser Format “Frag die Expert*innen” zum Thema Solaranlagen an:
Wir hoffen, dass du nun einen Überblick gewonnen hast und mit diesem Hintergrundwissen an die Planung gehst, damit du zukünftig die Solarenergie für dich nutzen und in den Klimaschutz investieren kannst.
Dieser Beitrag wurde am 27.08.2022 aktualisiert und erstveröffentlicht am 04.12.2020.
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