Die Sonne scheint auch 2017

 

Was ist eine Photovoltaikanlage? Mithilfe einer Photovoltaikanlage, auch Solarstromanlage genannt, wird Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt. Dies geschieht über ein Solarmodul, in dem Solarzellen in mehreren Reihen geschaltet sind. Der Gleichstrom, der über die Solarzellen generiert wird, muss über einen so genannten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden, damit der Strom im Haushalt genutzt werden kann. Ist die Photovoltaikanlage direkt an das öffentliche Stromnetz angeschlossen, wird der erzeugte Strom dort eingespeist. Hierfür gibt es eine entsprechende Vergütung. Nur wenn es sich um eine Inselanlage handelt, d.h. eine Anlage, die vollkommen unabhängig arbeitet, wird der erzeugte Strom direkt verbraucht.

Kann die Photovoltaik überhaupt einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung in Deutschland liefern? Die Potenziale der Photovoltaik sind riesig. Theoretisch könnten Photovoltaikanlagen in Deutschland den gesamten deutschen Elektrizitätsbedarf decken. Da die Photovoltaik Nachts keine und im Winter wenig Elektrizität liefert, wären dafür aber zahlreiche große und teure Speicher nötig. Es macht mehr Sinn, dass die Photovoltaik im Verbund mit anderen regenerativen Energien die Stromversorgung sicherstellt. Ein Anteil von 20 bis 30 % an der Stromversorgung und knapp 10 % am Primärenergiebedarf bis zum Jahr 2050 ist dafür realistisch.

Sind Photovoltaikmodule mit kristallinen Solarzellen oder Dünnschichtzellen besser?
Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten. Spielt die Fläche eine Rolle und kommt es auf einen hohen Wirkungsgrad an, geht derzeit kein Weg an kristallinen Silizium-Solarmodulen vorbei. Diese erreichen Wirkungsgrade von bis zu 18 %. Bei Dünnschichtmodulen haben derzeit amorphes Silizium, CdTe und CIS einen hohen technischen Stand erreicht. Deren Wirkungsgrad liegt aber bestenfalls nur knapp über 10 %. Ist ausreichend Fläche vorhanden und werden Dünnschichtmodule günstiger pro kWp angeboten, sind sie durchaus eine Alternative. Dabei ist zu beachten, dass wegen des niedrigeren Wirkungsgrads auch höhere Kosten für Montagesysteme und die Montage selbst anfallen. Im Gegensatz zu kristallinen PV-Modulen existieren bei Dünnschichtmodulen noch nicht so umfangreiche Betriebserfahrungen. Dadurch ist bei Dünnschichtsolarzellen das Betriebsrisiko geringfügig höher. Aufgrund des geringeren Materialeinsatzes sind aber der Herstellungsenergieaufwand und die energetische Amortisationszeit bei Dünnschichtmodulen niedriger als bei kristallinen Modulen.

Eignet sich mein Haus für eine Solaranlage? Grundsätzlich ist die Intensität der Sonnenstrahlung in allen Teilen Deutschlands so stark, dass sich die Installation einer Photovoltaikanlage überall lohnt. Besonders eignen sich nach Süden ausgerichtete Dächer mit einer Neigung von +/-30°. Sie bringen den bestmöglichen Stromertrag. Variiert die Neigung zwischen 25° und 60° oder die Orientierung des Daches nach Südwesten oder Südosten, verringert das den Energieertrag nur unwesentlich. Aufpassen sollten Sie bei Verschattungen durch beispielsweise Nachbardächer oder Bäume. Sie können die Effektivität der Photovoltaikanlage bedeutend einschränken.

Wie groß sollte eine Photovoltaikanlage sein? Die Größe der Photovoltaikanlage richtet sich in erster Linie nicht nach dem eigenen Stromverbrauch, da der gesamte erzeugte Solarstrom in das öffentliche Netz eingespeist wird. Die Größe einer Solarstromanlage hängt vielmehr von der vorhandenen nutzbaren Dachfläche und dem zur Verfügung stehenden Budget ab. Für einen wirtschaftlichen Betrieb benötigt eine Solaranlage eine Nennleistung von mindestens 1.000 Watt (1kWp = Kilowatt-Peak. „kWp“ steht für die Spitzenleistung eines Photovoltaikgenerators unter Standardbedingungen). Dafür werden etwa 10m² der Dachfläche beansprucht.

Welche Dachfläche benötige ich eigentlich, um meinen gesamten Strombedarf durch die Photovoltaik zu decken? Der durchschnittliche Stromverbrauch eines Dreipersonenhaushaltes beträgt in Deutschland rund 3900 kWh pro Jahr. Am Standort Berlin lassen sich bei einer optimal nach Süden ausgerichteten Anlage rund 900 kWh/kWp pro Jahr erzeugen. Das heißt, es werden 4,3 kWp benötigt, um 3900 kWh pro Jahr zu erzeugen. Bei einem Modulwirkungsrad von 13 % reicht für diese Leistung eine Fläche von 33 m² aus. Es gibt bereits auch schon Module mit einem Wirkungsgrad von 18 %. Mit diesen Modulen sind sogar nur 24 m² ausreichend.

Warum sollte ich meinen Solarstrom ins öffentliche Netz einspeisen? Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) fördert die Einspeisung von Solarstrom in das öffentliche Stromnetz. Ist die Solarstromanlage an das Netz angeschlossen, erhalten Sie als Betreiber gemäß EEG je nach Größe, Art und Installationsjahr der Anlage eine Vergütung pro Kilowattstunde.

Gibt es verschiedene Arten, eine Photovoltaikanlage zu installieren? Ja. Die Wahl der optimalen Installationsart hängt von der Orientierung, der Neigung des Daches und von den optischen Vorstellungen des Betreibers ab. Die Solarmodule können auf fünf verschiedene Arten montiert werden:

1. Aufdachmontage: Die Module werden über der Dachhaut angebracht. Diese Methode ist verhältnismäßig preisgünstig und die Dachhaut bleibt intakt.

2. Fassadenmontage: Die Photovoltaikmodule werden direkt an eine Fassade installiert. Als architektonisches Gestaltungselement kommt diese Methode immer öfter zur Anwendung.

3. Flachdachmontage: Die Solarmodule werden etwas schräg aufgestellt, damit sie die Sonneneinstrahlung optimal aufnehmen können.

4.Indachmontage: Die Dachziegel werden an der entsprechenden Stelle entfernt und die Module auf die Dachlatten montiert. Dadurch entstehen keine zusätzlichen Dachlasten und das Ergebnis ist optisch ansprechend. Allerdings ist diese Montageart teurer als andere.

5.Freiaufstellung: Die Solarmodule können unabhängig von Dachneigung und -ausrichtung aufgestellt und deshalb optimal ausgerichtet werden. Die Sonnenkollektoren sind somit bei Reparaturarbeiten leichter zugänglich. Allerdings ist diese Methode recht kostenintensiv, da zusätzlich eine Tragkonstruktion aufgebaut werden muss.

Wie lange hält eine Photovoltaikanlage? Bei fachgerechter Installation sind Photovoltaikanlagen generell wenig störanfällig und müssen nur selten gewartet werden. Die durchschnittliche Lebensdauer von Photovoltaikmodulen liegt zwischen 20 und 40 Jahren. Hersteller geben meist eine Garantie zwischen 10 und 25 Jahren. Bei Wechselrichtern empfiehlt sich ein Austausch nach spätestens 10 Jahren.

Ist der Wirkungsgrad der Photovoltaik nicht immer noch viel zu niedrig? Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der eintreffenden Solarstrahlung in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Rekordwirkungsgrad von Stapelzellen im Labor liegt bei über 40 %. Solarmodule mit herkömmlichen Siliziumsolarzellen erreichen in der Serie immerhin schon 18 %, Konzentratorsolarzellen in der Serie deutlich über 30 %. Damit unterscheidet sich der Wirkungsgrad von Solarzellen nur noch wenig von herkömmlichen Atom- oder Kohlekraftwerken. Anders als diese Kraftwerke benötigen Solarzellen aber keine Brennstoffe. Der Wirkungsgrad der Photovoltaik definiert nur, wie viel Elektrizität sich aus der bestimmten Fläche gewinnen lässt. Die Dachfläche von Einfamilienhäusern ist aber in der Regel mehr als ausreichend, auch bei mäßigen Wirkungsgraden den gesamten dort benötigen Elektrizitätsbedarf zu erzeugen.

Benötige ich eine Genehmigung für eine Solaranlage? Werden Solarstromanlagen an Fassaden oder auf Dächern angebracht, brauchen Sie generell keine Genehmigung. Ausnahmen oder Einschränkungen werden in den Bauordnungen der jeweiligen Länder aufgeführt. Dort sollte vor Installation der Photovoltaikanlage noch einmal nachgelesen oder beim zuständigen Bauamt nachgefragt werden.

Wie viel kostet eine Photovoltaikanlage? Die Anschaffungskosten einer Photovoltaikanlage hängen von der Installationsart, der Qualität der Module und den baulichen Gegebenheiten ab. Generell können pro kWp Nennleistung 3000 bis 4000 Euro (vor Steuern)  inklusive Montage- und Materialkosten veranschlagt werden.

Wie wartungsintensiv ist eine Photovoltaikanlage? Bei sachgemäßer Installation müssen Solarstromanlagen kaum gewartet werden. Eine regelmäßige Reinigung ist nicht nötig, da die Photovoltaikmodule durch Regen oder Schnee abgewaschen werden. Nur großflächige Verschmutzungen sollten möglichst schnell von Hand entfernt werden, da sie die Leistung der Solar-stromanlage verringern können. Auch wenn Störungen nur selten auftreten, sollte der Stromzähler immer wieder abgelesen werden, um diese frühzeitig festzustellen.

Braucht man für die Herstellung von Photovoltaikanlagen nicht deutlich mehr Energie als sie jemals wieder abgeben können? Dieses Gerücht hält sich hartnäckig seit vielen Jahren, obwohl es dafür keine Grundlagen gibt. Bereits in den 1990er-Jahren haben zahlreiche Studien gezeigt, dass die Energiebilanz von Solarmodulen eindeutig positiv ist. Dennoch ist der Herstellungsenergieaufwand nicht unerheblich. In Deutschland benötigten Photovoltaik-anlagen rund 2 bis 5 Jahre bis sie die gleiche Energiemenge wieder hereingespielt haben wie für die Herstellung benötigt wurde. Da die Herstellung von Solarzellen in den letzten Jahren deutlich rationalisiert und der Einsatz von energieintensivem Silizium deutlich reduziert wurde, dürfte bei den neusten Photovoltaikanlagen die Amortisationszeit deutlich niedriger sein.