Mit der Energie der Sonne

Mit der Energie der Sonne
Das All-in-One-Solarsystem „smartflower Pop“ folgt kontinuierlich der Sonne. Foto: smartflower energy technology

Photovoltaikanlagen sind nicht mehr von unseren Dächern wegzudenken: Umweltfreundlich und vor allem immer effizienter wandeln sie Sonnenstrahlen in Energie um. Einzige Voraussetzung ist eine sorgfältige Anlagenplanung.

Schattenspender, Witterungsschutz und Energiequelle zugleich: Solarpaneele aus speziellem Sicherheitsglas lassen sich auch in die Terrassenüberdachung integrieren. Foto: tdx/Solarterrassen & Carportwerk

Einer der wesentlichsten Aspekte, um mit einer Photovoltaikanlage hohe Erträge zu erzielen, ist eine sorgfältige Planung. Denn nur mit ihr lässt sich ein hoher Grad an Autarkie für den Betreiber der Anlage erreichen. Entsprechend wichtig ist es daher, einen optimalen Standort für die Anlage zu finden. Zwar können Photovoltaikanlagen prinzipiell auf nahezu allen Dachformen sowie an Fassaden installiert werden, Verschattungen – etwa durch Bäume oder andere Häuser –  wirken sich jedoch negativ auf den Stromertrag aus. Als optimal gelten eine Dachausrichtung nach Süden hin sowie eine Dachneigung um die 30 Grad. Bei einer Ausrichtung der Anlage nach Osten oder Westen muss mit Ertragsminderungen zwischen 10 und 20 Prozent gerechnet werden.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Größe bzw. Leistung einer solchen Anlage: Unter Berücksichtigung der Kosten sowie der Größe der Dachfläche sollten Bauherren überlegen, ob sie die Anlage nicht nur nach ihrem Strombedarf ausrichten, sondern vielleicht größer dimensionieren. Der durchschnittliche Stromverbrauch eines Haushalts mit vier Personen beträgt in Deutschland rund 4.000 kWh. Zur Deckung dieses Bedarfs wird eine etwa 4–5 kWp große Anlage benötigt, wobei eine Nennleistung von 1 kWp eine Dachfläche von ca. 8–10 m² erfordert. Derzeit ist – abhängig von der Qualität und Art der Photovoltaikmodule – mit Kosten von rund 1.400 € pro kWp für eine fertig installierte Anlage zu rechnen. Hinzu kommen laufende Kosten für die Wartung, die Reinigung oder auch eine Versicherung der Anlage.

Systemkomponenten

Ladezeiten, Einspeisung und Verbrauch werden durch intelligente Managementsysteme wie etwa von beegy optimiert. Foto: beegy

Die zentralen Bestandteile einer Photovoltaikanlage sind der Solargenerator, zusammengesetzt aus den einzelnen Solarmodulen, sowie der Wechselrichter. Letzterer wandelt dabei den erzeugten Gleichstrom aus der Anlage in netzkonformen Wechselstrom um. Hinzu kommt schließlich noch ein intelligentes Energiemanagementsystem, um Produktion und Verbrauch bis hin zu Einspeisung bzw. Speicherung optimal steuern zu können.

Die bekanntesten Photovoltaiktechnologien sind siliziumbasierte Solarzellen wie polykristalline oder monokristalline Module sowie Dünnschichtmodule. Mit der direkten Umwandlung von Sonnenstrahlung in Energie ist ihre Aufgabe jeweils die gleiche, allerdings unterscheiden sie sich wesentlich in Herstellung, Gewicht, Preis und ganz zentral in ihrem Wirkungsgrad.

Polykristalline Module sind der Allrounder unter den PV-Modulen. Zu erkennen sind sie an ihrer charakteristischen Kristallstruktur. Dank ihres stimmigen Preis-Leistungs-Verhältnisses werden sie vor allem auf etwas größeren Dachflächen eingesetzt. Allerdings besitzen sie im Vergleich zu monokristallinen Modulen mit rund 15 Prozent einen geringeren Wirkungsgrad. Für kleinere Dachflächen sind daher monokristalline Module vorzuziehen, um auch auf diesen hohe Erträge zu erzielen. Aufgrund ihres aufwendigen Herstellungsprozesses sind monokristalline Solarzellen zwar teurer. Doch dank der Verwendung hochreinen Siliziums erzielen sie einen Wirkungsgrad von bis zu 20 Prozent.

Daneben sind auf dem Markt noch sogenannte Dünnschichtmodule erhältlich. Sie werden insbesondere auf sehr großen Dachflächen installiert, um mit einer hohen Anzahl an Modulen ihren geringeren Wirkungsgrad gegenüber den kristallinen Varianten zu kompensieren. Leicht und preisgünstig in der Herstellung, sind sie vielseitig einsetzbar.

Als vierte Modulart kommen schließlich noch sogenannte CIGS-Solarzellen hinzu. Sie sind eine Sonderform der Dünnschichtmodule und basieren auf einer dünnen Schicht aus Kupfer-Indium-Gallium-Selenid. Gegenüber den kristallinen Versionen besitzen Dünnschicht- und CIGS-Module einen geringeren Wirkungsgrad, zeichnen sich aber bei diffusem Licht oder hohen Temperaturen durch geringere Leistungseinbußen aus.

Förderung von Speichersystemen

Im Rahmen des KfW-Förderprogramms 275 „Erneuerbare Energien – Speicher“ werden seit Anfang dieses Jahres wieder Batteriespeichersysteme für Photovoltaikanlagen gefördert. Die Förderung ist zweigeteilt: Zum einen besteht sie aus einem zinsgünstigen Kredit der KfW mit einer Laufzeit von bis zu 20 Jahren, sowie zum anderen aus einem Tilgungszuschuss aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Der Tilgungszuschuss beträgt vom 1. Juli bis zum 31. Dezember 2017 16 Prozent und sinkt dann zum Programmende (31.12.2018) hin auf 10 Prozent der förderfähigen Kosten. Auch für die nachträgliche Installation eines Speichersystems ist die Inanspruchnahme der Förderung möglich, vorausgesetzt die Anlage wurde nach dem 31.12.2012 in Betrieb genommen und ihre Leistung beträgt nicht mehr als 30 kWp. Weitere Infos erhalten Sie unter www.kfw.de

Stand: September 2017

Die Auswahl der Systemkomponenten sollte letztlich in enger Absprache mit einem Fachmann erfolgen. In Betracht gezogen werden sollten bei der Auswahl der Komponenten nicht nur die Eignung der Modulart für einen bestimmten Dachtyp, deren Wirkungsgrad bzw. die Nennleistung, sondern auch weitere Kriterien wie Langlebigkeit sowie Garantie- und Gewährleistungsbestimmungen.

Montagearten

Überwiegend kommen zwei Systeme zur Befestigung einer Photovoltaikanlage zum Einsatz. Die häufigere Variante ist dabei das Aufdachsystem. Hierbei wird die Anlage mithilfe eines Montagegestells direkt auf dem Dach befestigt. Das System eignet sich für nahezu alle Dacharten und ist gerade bei einer nachträglichen Installation einer Photovoltaikanlage die erste Wahl. Optisch ästhetischer, allerdings auch aufwendiger sind sogenannte Indachsysteme. Sie bieten sich vor allem für Neubauten und komplette Dachsanierungen an. Die PV-Module heben sich bei dieser Installationsart nicht von der übrigen Dacheindeckung ab, sondern bilden vielmehr eine Einheit mit dieser.

Eine weitere Möglichkeit für Photovoltaiksysteme auf dem Dach sind sogenannte Solardachziegel. Äußerlich sind die Ziegel kaum von normalen Dachziegeln zu unterscheiden; allerdings sind sie recht teuer. Zum Einsatz kommen sie vor allem bei denkmalgeschützten Gebäuden mit einem besonders hohen Anspruch an die Optik. Längst jedoch müssen Photovoltaikmodule nicht nur auf dem Dach angebracht werden. Ob an der Fassade, als Energiebalkon oder auf dem Carport: Inzwischen gibt es zahlreiche Alternativen zum klassischen Modell auf dem Dach. Doch auch hier sollte ein Fachmann zurate gezogen werden. Rund 30 Prozent des eigenen Strombedarfs können inzwischen mit einer eigenen Photovoltaikanlage gedeckt werden. Im Zusammenspiel mit einem Stromspeicher lässt sich der Verbrauch auf bis zu 70 Prozent steigern. Angesichts sinkender Anlagenkosten sowie immer geringer werdender Einspeisevergütungen ist diese Kombination in jedem Fall überlegenswert.


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