Elektrische Energie, die aus der Kraft der Sonne gewonnen wird, bezeichnet man auch als Solarstrom. Die elektromagnetische Strahlung, die zur Erde gelangt, wird durch Photovoltaik-Anlagen (kurz: PV-Anlagen) in Strom umgewandelt. Die auf den Solarzellen entstehende elektrische Gleichspannung wird an einen Wechselrichter geleitet und dort in nutzbaren Wechselstrom gewandelt. Die Vorteile dieser Technologie liegen auf der Hand:
- Solarstrom steht überall und jedem zur Verfügung
- Solarstrom ist eine unerschöpfliche Quelle
- Solarstrom ist regenerativ, passiv, geräuschlos und emissionsfrei
- Solarstrom macht unabhängig
Photovoltaikanlagen
- Photovoltaikanlagen nutzen die Energie der Sonne, indem sie sie mittels Solarzellen in elektrische Energie umwandeln.
- Der so gewonnene Strom kann entweder direkt selbst genutzt oder ins allgemeine Stromnetz eingespeist werden.
- Für eingespeisten Strom wird hierzulande für einen Zeitraum von etwa 20 Jahren die sogenannte Einspeisevergütung gezahlt. Zeitraum und Höhe der Vergütung sind im Erneuerbare-Energien-Gesetz geregelt.
- Um in etwa die Strommenge zu produzieren, die dem Jahresverbrauch eines Singlehaushaltes entspricht, sind nach heutigem Stand der Technik circa 17 m2 Solarzellenfläche erforderlich.
Thermische Solaranlagen
- Thermische Solaranlagen nutzen die Strahlungsenergie der Sonne, indem sie sie mit Hilfe von Kollektoren in Wärmeenergie umwandeln.
- Die so gewonnene Wärme wird in der Regel für die Warmwasseraufbereitung und zum Heizen verwendet.
- Bei reiner Warmwasseraufbereitung können thermische Solaranlagen in unseren Breitengraden bis zu 60 % der in Haushalten benötigten Energie bereitstellen.
- Bei einer Warmwasseraufbereitung mit zusätzlicher Heizungsunterstützung hängt der Deckungsbeitrag stark von der Wärmedämmung des Gebäudes ab. Im Bestand beträgt er etwa 10‑20 %, bei Neubauten rund 20‑50 %, in Passivhäusern zum Teil mehr als 50 %.
Das zentrale Element einer Photovoltaik-Anlage bilden die Solarzellen, die in sogenannten Solarmodulen zu größeren Einheiten zusammengefasst und durch ein spezielles Glas vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt werden. Die Solarmodule werden über ein adäquates Halterungssystem am Dach befestigt und erzeugen Gleichstrom, der vom Wechselrichter in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird.
Der Hauptunterschied: die fehlende Einspeisung.
Photovoltaik-Anlagen werden an einer Unterverteilung fest verdrahtet. Mini-PV-Anlagen hingegen können schnell und einfach über eine Steckdose mit dem Hausnetz verbunden werden. Der in herkömmlichen Photovoltaik-Anlagen erzeugte Strom wird zum größten Teil in das öffentliche Netz eingespeist und durch den Netzbetreiber vergütet. Mini-PV-Anlagen sind auf Eigenverbrauch ausgelegt.
Die Bauzeit einer Photovoltaik-Anlage hängt von der Leistungsgröße und den bautechnischen Gegebenheiten ab.
Photovoltaik-Anlagen können problemlos auf Flachdächern installiert werden. In diesem Fall werden die Module mit Hilfe eines Montagesystems schräg aufgestellt, so dass sie eine günstige Neigung erhalten. Gleichzeitig ist mit der Schrägaufstellung der Module ein Reinigungseffekt gegeben und eine ausreichende Belüftung gesichert. Hierbei ist ein ausreichend großer Abstand zwischen den Modulen wichtig, da es sonst zu einer Verschattung und somit zu einer Ertragsminderung kommt. Zur Erzielung der gleichen Leistung wird eine etwa doppelt so große Dachfläche benötigt wie bei einem Schrägdach.
Die Höhe der erzeugten Solarstrommenge hängt vom Standort, der Neigung und der Ausrichtung sowie den verwendeten Solarmodulen ab. Eine Photovoltaik-Anlage in Deutschland erzeugt im Schnitt je kWp rund 1.000 Kilowattstunden Strom, wobei der Stromertrag in Süddeutschland häufig etwas höher ist als in Norddeutschland.
Übrigens: Kilowattpeak [kWp] ist die übliche Einheit für Leistung bei Photovoltaikanlagen. Das kleine p steht für das englische peak (peak = Spitze) und bedeutet Spitzenleistung unter genormten Testbedingungen. Dadurch kann die maximale Leistung von verschiedenen Modultypen verglichen werden.
Photovoltaik-Module nutzen nicht nur das direkte Sonnenlicht, das nur bei klarem Himmel auftritt, sondern auch die diffuse Strahlung, die durch die Wolken tritt. Je heller es ist, desto mehr Leistung bringen die Module – egal, ob die Sonne dabei direkt zu sehen ist oder nicht. In Deutschland macht der diffuse Anteil übrigens etwa die Hälfte der Einstrahlung aus.
Durch die Netzkopplung der Photovoltaik-Anlage ist es möglich, den Solarstrom ins allgemeine Stromnetz einzuspeisen. Der Netzbetreiber ist zwar verpflichtet, diesen sogenannten Überschussstrom abzunehmen, allerdings gibt es Unterschiede zu welchem Preis. Es lohnt sich daher, die Angebote und Tarife der einzelnen Anbieter zu vergleichen.
Solarstrom, der nicht gleich verbraucht wird, kann entweder in das allgemeine Stromnetz eingespeist oder einem Speichersystem (meist Batterien) zugeführt werden. Dadurch ist die Nutzung zu einem anderen Zeitpunkt, z. B. nachts möglich. Kontrollsysteme überwachen den Zustand der Photovoltaik-Anlage, sodass die aktuelle Stromproduktion und die verfügbare Leistung der Speicher jederzeit ablesbar ist.
Normalerweise nicht, denn dank der glatten Moduloberfläche sorgen in der Regel Regen und Schnee für die Reinigung.
Bei derzeitigen Solarmodulen beträgt die Lebensdauer rund 30 Jahre. Experten, etwa vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme, gehen jedoch davon aus, dass die Lebensdauer durchaus 40 Jahre und mehr betragen kann.
PV-Anlagen gelten als nahezu wartungsfrei. Um ihre Leistung aufrechtzuerhalten und damit auch eine stabile Rendite sicher zu stellen, empfiehlt es sich jedoch, alle zwei bis vier Jahre eine Wartung durchzuführen. Hinzu kommt, dass manche Versicherungen im Schadensfall einen Nachweis über regelmäßige Wartungen verlangen, was ggf. zu prüfen ist. Um mögliche Störungen frühzeitig zu erkennen, ist es zudem ratsam, am Wechselrichter und am Stromzähler regelmäßig die Leistungsdaten abzulesen.
PV-Anlagen können meist über eine bestehende Gebäudesicherung abgesichert werden. In diesem Fall wird die Anlage mit ihrem Wert in die Versicherung eingebunden und ist fortan für die dort definierten Risiken abgesichert. Üblicherweise betrifft dies vor allem Feuer-, Sturm-, Blitz- und Wasserschäden.
Ob die spezifischen Risiken einer PV-Anlage in eine bestehende Gebäudeversicherung mit eingebunden werden können, ist zu prüfen. Grundsätzlich sollte dem Versicherer in jedem Fall mitgeteilt werden, dass eine PV-Anlage auf bzw. an dem Objekt betrieben wird.
Das deutsche Erneuerbare-Energien-Gesetz, kurz EEG, ist mit den darin definierten und garantierten Einspeisevergütungen bis zum Europäischen Gerichtshof (EuGH) bestätigt worden. Zukünftige Änderungen des EEG sind ab Datum der Gesetzesänderung rechtsverbindlich. Es gilt jeweils der Rechtsstand zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage. Die zugesicherte Einspeisevergütung hat einen Bestandsschutz von 20 Jahren, zuzüglich des Jahres der Inbetriebnahme.
Eine Garantie gibt es zwar nicht, doch sind die PV-Module gegen Hagelschlag geschützt. Das gehärtete Spezialglas wird in eigens zu diesem Zweck entwickelten Tests nach IEC-Norm geprüft.
Häufig kann selbst erzeugter Strom nicht unmittelbar oder nicht vollständig selbst verbraucht werden. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, ihn in das Stromnetz einzuspeisen und eine entsprechende Vergütung zu erhalten. Oder man speichert ihn zwischen, in einer Batterie, und verbraucht ihn später, wenn die PV-Anlage nicht ausreichend Strom für den aktuellen Bedarf liefert, also üblicherweise abends und nachts.
Der große Vorteil eines Batteriespeichers ist, dass er es ermöglicht, mehr selbst produzierten Strom auch tatsächlich selbst zu nutzen. Je nach Leistung der PV-Anlage und der Batterie sowie je nach Verbrauchsverhalten kann die Nutzung eines Speichers langfristig deutliche Kostenvorteile mit sich bringen.