Energieversorgung per Solaranlage

Ratgeber: Solaranlage für die eigene Stromerzeugung

Günstiger Strom, autarke Energieversorgung und ein Beitrag zum Kampf gegen den Klimawandel: Die Gründe, die für die Installation einer Solaranlage sprechen, klingen durchweg überzeugend. Investitionen dieser Größenordnung gehen aber auch mit ein paar wichtigen Fragen einher: Welche Solaranlage ist am besten geeignet? Welche Arten und Varianten gibt es und lohnt sich der Aufwand überhaupt noch?

Statistik: Anteil der Photovoltaik an der Bruttostromerzeugung in Deutschland in den Jahren 2002 bis 2021 | Statista
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Wie viel Sonne kommt an und wie nutzen wir sie?

Durchschnittlich 1171 Kilowattstunden pro Quadratmeter gibt es deutschlandweit und pro Jahr gemessen in Form von Sonneneinstrahlung. Diese als Globalstrahlung bezeichnete Solarstrahlung, die auf die Erdoberfläche auftrifft, kommt kostenlos, ganz ohne Vertragsbindung und CO2-frei zu uns. Die Werte sind dabei von Region zu Region unterschiedlich. Im Süden Deutschlands ist die Globalstrahlung naturgemäß etwas höher, im Norden geringer. Im äußersten Nordwesten Deutschlands lassen sich pro Jahr etwa 1000 bis 1100 kWh/m² erzielen. Deutlich höher sind die Werte in den südlichen Bundesländern Bayern und Baden-Württemberg. Vor allem südlich der Donau sind Werte zwischen 1200 und 1300 kWh/m² keine Ausnahme. In einigen Gegenden des Alpenvorlandes sind sogar bis zu 1400 kWh/m² möglich.

Angesichts dieser Mengen an Energie erscheint es gleichermaßen naheliegend und sinnvoll, einen Nutzen daraus zu ziehen. Solarstrahlung lässt sich auf zwei Arten nutzen, thermisch und elektrisch, also zur Produktion von Wärme und Strom. Möchten Sie mittels Sonnenenergie Heizen oder Brauchwasser erwärmen, benötigen Sie hierfür eine Solarthermieanlage. Die Produktion von Strom erfolgt mittels Photovoltaik. Äußerlich mögen sich beide Anlagentypen zwar ähneln, die Technik dahinter ist jedoch grundverschieden. Steht genügend Dachfläche zur Verfügung, spricht nichts dagegen, beide Technologien simultan einzusetzen. Gerade in den Sommermonaten lässt sich dann das Gros des häuslichen Energiebedarfs fast vollständig über Sonnenenergie abdecken, sofern die Anlagen richtig dimensioniert wurden. Deswegen ist es empfehlenswert, stets einen Energieberater bei den Planungen hinzuzuziehen.

Statistik: Durchschnittliche Sonnenscheindauer pro Monat in Deutschland von April 2021 bis April 2022 (in Stunden) | Statista
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Ratgeber Solaranlage

Häufige Fragen zu Solaranlagen

Was kostet eine Photovoltaikanlage?

Die Kosten für Photovoltaik werden oft in Euro pro kWp (Kilowatt peak) angegeben. Der Stromspeicher kommt meist noch hinzu. Für eine mittelgroße Solaranlage mit 6 kWp belaufen sich die Kosten auf ca. 8.000 Euro inklusive Einbau. Kommt noch ein Stromspeicher hinzu, steigen die Kosten auf ca. 15.000 Euro an. Die Kosten pro kWp liegen bei etwa 1.500 Euro, je nach Größe der Anlage.

Für wen lohnt sich eine Solaranlage?

Ob sich eine Solaranlage lohnt, ist von mehreren Faktoren wie Lage, Ausrichtung des Daches und Eigenverbrauchsquote abhängig. Die Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen muss daher individuell ermittelt werden, wofür es im Internet entsprechende Rechner wie beispielsweise von co2online gibt.

Was ist der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik?

Photovoltaik ist eine Form von Solarenergie und bezeichnet die Gewinnung von Strom aus Sonnenenergie. Eine weitere Form ist Solarthermie, bei der aus Sonnenenergie Wärme für Heizung und Brauchwasser generiert wird. Solar ist also vielmehr ein Oberbegriff für die beiden genannten Technologien.

Müssen Solaranlagen gewartet und gereinigt werden?

Solaranlagen bedürfen nur geringfügiger Wartungsarbeiten. Es ist jedoch empfehlenswert, die Moduloberflächen etwa alle drei Jahre (je nach Standort) zu reinigen, um Verluste durch Verschmutzungen und Ablagerungen zu vermeiden. Dazu sollten stets auf solche Arbeiten spezialisierte Unternehmen beauftragt werden.

Was bedeutet kWp?

Die Abkürzung kWp steht für Kilowatt-Peak und ist ein Maß für die Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikanlage. KW steht für Kilowatt und p für Peak (Spitze). Mit kWp wird folglich die mögliche Spitzenleistung einer PV-Anlage unter optimalen Bedingungen angegeben.

Strom aus Photovoltaik: Einspeisen oder selber nutzen?

Grundsätzlich stehen Ihnen als Besitzer einer Solaranlage zwei Optionen zur Verfügung: Sie können den gewonnenen Stromgegen Vergütung in das öffentliche Stromnetz einspeisen oder ihn einfach selber nutzen. War noch vor wenigen Jahren der erzielbare Ertrag maßgeblicher Grund dafür, sich eine Solaranlage aufs Dach zu setzen, ist heute vornehmlich der Eigenverbrauch ausschlaggebend. Je höher die Strompreise der Versorgungsunternehmen, desto eher lohnt es sich, den erzeugten Strom in möglichst hohem Umfang selber zu nutzen. Nichtsdestotrotz bleiben die im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegten Vergütungssätze ein relevanter Faktor.

Sinn der EEG-Einspeisevergütung ist bzw. war es, als Anreiz für einen möglichst zeitnahen und umfangreichen Solarausbau zu dienen und Photovoltaik langfristig wettbewerbsfähig zu machen. Tatsächlich sind die Preise für Photovoltaikanlagen in den letzten 20 Jahren kontinuierlich gesunken und der Ausbau zügig vorangegangen. Heute gehört Photovoltaik zu den kostengünstigsten Arten der Energieerzeugung, weswegen das EEG durchaus als Erfolg gewertet werden darf. Die EEG-Vergütung wurde von Anfang so konzipiert, dass sie von Jahr zu Jahr weiter absinkt. Wie schnell, hängt u. a. vom Stand des Ausbaus und den Gegebenheiten des Marktes ab. Wurden im Jahr 2012 bei Anlagen mit einer Leistung kleiner als 10 kWp noch 24,43 Cent je kWh gezahlt, sind es heute wesentlich weniger.

Deswegen ist die Einspeisevergütung gegenwärtig für die meisten Interessenten weniger ausschlaggebend. Vielmehr lockt die Möglichkeit, dauerhaft günstig und auf CO2-neutralem Wege Strom für den Eigenbedarf zu produzieren. Gerade angesichts massiv gestiegener Energiepreise amortisieren sich die Kosten für Solaranlagen aufgrund der hohen Differenzen zwischen konventionell erzeugtem und Solarstrom viel schneller als noch vor wenigen Jahren. Entsprechend wichtig ist es, die Anlage so zu dimensionieren, dass sie dem eigenen Energiebedarf dauerhaft gerecht und dabei eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote erzielt wird. Aus diesem Grund kommt der Speichertechnologie heute eine so hohe Bedeutung zu.

Infografik: So stark sind die Energiekosten gestiegen | Statista Mehr Infografiken finden Sie bei Statista
Infografik: Energie aus der Sonne | Statista Mehr Infografiken finden Sie bei Statista

Balkonkraftwerke: Diese Solarpanelen (siehe Abbildung unten) können mit einem Wechselrichter bestückt direkt an einer Schuko-Steckdose angeschlossen werden.

Balkonkraftwerke: Eine Alternative für Menschen, die z. B. keinen Zugriff auf eine Dachfläche haben.
Infografik: Photovoltaik wieder im Aufwärtstrend | Statista Mehr Infografiken finden Sie bei Statista

Speicherlösungen für die Solaranlage

Die Installation von Speichermodulen sowohl für Photovoltaik als auch Solarthermie ist mittlerweile obligatorisch. Der Grund liegt auf der Hand: Wenn Sie den maximalen Nutzen aus Ihrer Solaranlage ziehen möchten, sollten Sie auch dann noch Stromaus ihr beziehen können, wenn die Sonne gerade nicht oder nur schwach scheint. Batteriespeicher sorgen dafür, dass Sie den tagsüber gewonnenen Strom auch noch abends oder nachts nutzen können, also zu genau den Zeiten, in denen der Stromverbrauch in den meisten Haushalten am höchsten ist. Durch einen dem Strombedarf angepassten Speicher sind bis zu 80 % an Eigenverbrauch möglich. Zum Vergleich: In einem durchschnittlichen Haushalt mit PV-Anlage ohne Stromspeicher liegt der Eigenverbrauch zwischen 25 % und 35 %.

Streben Sie eine möglichst autarke Stromversorgung an, ist der Energiespeicher ohnehin unverzichtbar. Darüber hinaus können Speicher aber auch Leistungsspitzen auffangen, die tagsüber und unter besten Bedingungen auftreten. Infolge der hohen Relevanz, die Stromspeichern gegenwärtig beigemessen wird, sind sie mittlerweile auch Gegenstand diverser Förderprogramme von Bund, Ländern und Kommunen. In einigen Programmen ist deren Installation sogar Voraussetzung, um überhaupt in den Genuss einer Förderung zu gelangen.

Photovoltaik-Modularten: Technik und Unterschiede

Photovoltaik-Modularten: Technik und Unterschiede
Das Funktionsprinzip ist bei allen Photovoltaik-Modularten gleich: Sonnenstrahlen treffen auf die Oberfläche und werden in Gleichstrom umgewandelt. Dieser wird zum Wechselrichter weitergeleitet und dort in Wechselstrom umgewandelt, welcher anschließend sofort genutzt, gespeichert oder in das Stromnetz eingespeist wird. Im Hinblick auf Kosten und Effizienz gibt es jedoch feine Unterschiede. Gegenwärtig lassen sich fünf Modularten voneinander unterscheiden:

  • Monokristalline Solarmodule
  • Polykristalline Solarmodule
  • Dünnschicht-Module aus amorphem Silizium
  • Dünnschicht-Module aus Cadmium-Tellurid
  • CIGS-Solarmodule

Kristalline Module: Hoher Wirkungsgrad für kleine Flächen

Monokristalline Solarmodule sind vergleichsweise teuer, können dafür aber mit einem sehr hohen Wirkungsgrad von ca. 20 % überzeugen. Sie werden daher bevorzugt für kleine PV-Anlagen verwendet, wenn nur wenig Fläche zur Verfügung steht und dennoch ein möglichst hoher Ertrag erzielt werden soll. Polykristalline Module sind demgegenüber schon etwas günstiger in der Anschaffung, was allerdings auch mit einem geringeren Wirkungsgrad von nur noch etwa 15 % einhergeht. Dieser kommt allerdings nur dann voll zum Tragen, wenn optimale Bedingungen vorherrschen. Beiden Arten kristalliner Solarmodule ist gemein, dass sie vergleichsweise schwer sind, dafür aber auch schon auf kleineren Flächen ein gutes Ergebnis erzielen. Sie eignen sich vor allem dann als Lösung, wenn nur wenig Dachfläche zur Verfügung steht.

Dünnschichtzellen: Geringe Störanfälligkeit bei niedrigen Kosten

Dünnschichtzellen kommen zu ihrer Bezeichnung, weil sie etwa 100-mal dünner sind als kristalline Zellen. Die Unterscheidung der drei Varianten leitet sich aus dem verwendeten Halbleitermaterial ab, amorphes Silizium, Cadmium-Tellurid und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Dünnschicht-Module sind flexibel und sehr leicht, weswegen sie sich gut für große Flächen eignen. Bedingt durch den einfacheren Herstellungsprozess und den geringeren Rohstoffverbrauch sind Dünnschichtzellen auch deutlich günstiger als kristalline Module. Der Nachteil liegt im geringeren Wirkungsgrad.

Dünnschichtmodule werden besonders gerne an Stellen verwendet, an denen keine oder nicht immer optimale Bedingungen vorherrschen. Sie weisen nur eine geringfügige Anfälligkeit bei sich ändernden Licht- und Temperaturverhältnissen. So kommen sie beispielsweise bevorzugt auf Dachflächen zum Einsatz, die nicht genau nach Süden weisen oder auf Flachdächern. Aber auch an senkrechten Hauswänden können sie noch gute Dienste leisten. Unter den Dünnschichtmodulen bilden die CIGS-Module insofern eine Ausnahme, als dass sie vergleichsweise teuer sind, dafür aber einen höheren Wirkungsgrad besitzen, der auch bei Winterwetter noch für eine gute Ausbeute sorgt. In der folgenden Tabelle sollen die wichtigsten Vor- und Nachteile aller gängigen Modularten noch einmal übersichtlich dargestellt werden.

Pro und Kontra der Modularten

Monokristaline Module

Vorteile:
- hoher Wirkungsgrad
- geringer Flächenbedarf
- geringe Störanfälligkeit

Nachteile:
- teuer in Fertigung und Anschaffung
- hohes Gewicht
- verringerte Leistung bei diffusem Licht und hohen Temperaturen

Polykristalline Module

Vorteile:
- preiswerter als monokristalline Module
- lange Lebensdauer
- geringe Störanfälligkeit

Nachteile:
- höherer Flächenbedarf
- verringerte Leistung bei diffusem Licht und hohen Temperaturen
- hohes Gewicht

Dünnschicht-Module aus amorphem Silizium

Vorteile:
- geringes Gewicht
- sehr temperaturbeständig
- niedriger Rohstoffbedarf
- temperaturbeständig

 
Nachteile:
- geringer Wirkungsgrad (ca. 6 %)
- sehr hoher Flächenbedarf
- hohe Anfangsdegradation

Dünnschicht-Module aus Cadmium-Tellurid

Vorteile:
- niedriger Rohstoffbedarf
- temperaturbeständig
- niedriges Gewicht
- guter Wirkungsgrad auch bei ungünstigen Bedingungen 


Nachteile:
- relativ niedriger Wirkungsgrad (8%)
- teuer in der Herstellung
- aufwendiges Recycling bedingt durch Cadmium

CIGS Module

Vorteile:
- guter Wirkungsgrad (ca. 14 %)
- geringes Gewicht
- temperaturbeständig
- guter Wirkungsgrad auch bei ungünstigen Bedingungen

 
Nachteile:
- teuer 
- in Praxis noch kaum erprobt
- aufwendiges Recycling

Voraussetzungen für eine Solaranlage

Grundsätzlich können Sie überall in Deutschland Strom mithilfe von Photovoltaik generieren. Unterschiede ergeben sich hinsichtlich Wirtschaftlichkeit bzw. Ertrag. Die Lage bzw. der Standort des Hauses ist aber nur ein Faktor, denn auch bei den Bedingungen vor Ort gibt es ein paar Punkte zu beachten. Wichtig ist vor allem die Ausrichtung des Daches. Je genauer sich die einzelnen Module in Richtung Süden ausrichten lassen, desto mehr Solarstrahlung trifft auf die Solaranlage und umso höher der Ertrag.

Neben der Ausrichtung ist auch die Neigung des Daches ein Faktor für den Ertrag einer Solaranlage. Idealerweise treffen die Sonnenstrahlen genau in einem 90°-Winkel auf die Solarzellen auf. Bei einem genau nach Süden ausgerichteten Dach sollte die Neigung 40° betragen, um die volle Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Ein zu flaches oder zu steiles Dach schmälert den Ertrag unter sonst günstigen Bedingungen aber nur im einstelligen Prozentbereich. In unseren Breitengraden liegt die optimale Dachneigung meist zwischen 30° und 40° bei einer Ausrichtung nach Süden, Südwesten oder Südosten. Bei einem zu flachen Dach besteht die Möglichkeit, die Module durch eine entsprechende Unterkonstruktion aufzuständern. Mit deren Hilfe können Sie die Solarzellen auch präziser in Richtung Süden ausrichten.

Darüber hinaus müssen auch Verschattungen mit einkalkuliert werden. Häuser oder Bäume in direkter Nachbarschaft, die höher als das eigene Dach sind, können den Ertrag in erheblichem Maße schmälern. Bäume beeinträchtigen eine Solaranlagegleich auf zweifache Weise: Zum einen werfen sie Schatten, zum anderen können auf der sensiblen Moduloberfläche schneller Verschmutzungen und Ablagerungen durch herabgefallenes Laub entstehen. Dabei sollten Sie auch Bäume berücksichtigen, die heute zwar noch keine Auswirkungen haben, aber in ein paar Jahren auf eine Höhe angewachsen sind, mit der sie die Anlage zunehmend verschatten.

Statistik: Neu installierte Leistung der Photovoltaikanlagen in Deutschland nach Bundesland im Jahr 2018 (in Megawattpeak) | Statista
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Kosten und Amortisation einer PV-Anlage

Für dieses Rechenbeispiel wird angenommen, dass eine PV-Anlage im Juni 2022 und nach aktueller Rechtslage in Betrieb genommen und dafür keine Finanzierung in Anspruch genommen werden soll. Für einen möglichst hohen Eigenbedarf von 70 % wird zusätzlich ein Stromspeicher mit 5 kWh Kapazität installiert. Die Kosten der Anlage belaufen sich auf insgesamt 13.000 Euro, davon 7.000 Euro für die PV-Anlage (5 kWp) und 5.000 Euro für den Speicher. Die Anlage soll sich in Süddeutschland befinden, weswegen ein jährlicher Stromertrag von 1100 kWh pro m² angenommen wird. Zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit bedarf es jetzt noch der Stromkosten, die mit 35 Cent je kWh angenommen, jährlicher Betriebskosten von 200 Euro und der Kosten für den Batterieaustausch mit 2.200 Euro.

Unter diesen Voraussetzungen erwirtschaftet die Anlage in 20 Jahren Überschüsse i. H. v. 13.350 Euro, was einer Rendite von 7,3 % entspricht. In dieser Zeit werden 110.448 kWh an Strom erzeugt, von denen 77.314 auf den Eigenbedarf entfallen. Die gesamte Anlage amortisiert sich damit nach 12 Jahren. Soll die Anlage ganz oder teilweise finanziert werden, können Sie günstige Förderkredite und Investitionszuschüsse in Anspruch nehmen. Entsprechende Angebote finden sich beispielsweise bei der KfW-Bank. Aber auch Länder und Kommunen legen immer wieder Programme zur Förderung von Photovoltaik auf, von denen sich viele sogar miteinander kombinieren lassen.

Lars_H

Lars_H

Seit 2007 bin ich neben meinem Studium (Betriebswirtschaftslehre) als Texter und Korrektor tätig. Für content.de schreibe ich seit Januar 2011. Wegen meiner Studienschwerpunkte Finanzierung und Erneuerbare Energien verfüge ich in dem Bereich über weitreichende Kenntnisse, die ich sehr gerne zum Einsatz bringe.

Ich habe stets große Freude daran, auch "trockene" Themen mit einer gewissen "Würze" zu versehen. Ein langweiliger oder schlechter Text ist für mich wie ein schlechtes Gewissen. Ein schlechter veröffentlichter Text ist wie ein schlechtes Gewissen, für das jeder den Grund kennt. Also nichts, womit ich mich auf Dauer anfreunden könnte.

Nach mehr als 1200 Texten kann ich auf vielerlei Erfahrungen zurückblicken, übrigens auch außerhalb der unten aufgeführten Fachgebiete. Der angegebene Preis pro Wort gilt in erster Linie für mir neue Themen. Schicken Sie mir bei Interesse einfach eine kurze Nachricht mit Angaben zum Thema und der geschätzten Anzahl an Aufträgen.

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