Photovoltaik

Steigende Strompreise und das Aus der Atomkraft in Deutschland bewegen viele Menschen zum Umdenken. Sie wollen auch einen Beitrag zur Energiewende leisten und gleichzeitig unabhängiger von den der Energieversorgung werden? Dann kommen Sie an dem Begriff „Photovoltaik“ nicht mehr vorbei. Mit einer eigenen Photovoltaikanlage können Sie ihren Strom ganz einfach „selbst machen“.

Inhaltverzeichnis

• Funktion
• Was ist Photovoltaik?
• Planung
• Was braucht man dazu?
• Module und Arten
• Kosten
• Einspeisung
• Wirtschaftliche Berechnung
• Installation
• Warum kaufen?

Funktion

Mit einer Photovoltaik-Anlage können Sie Ihren Strom „selbst machen“ oder genauer gesagt: die Energie der Sonne dazu nutzen, sie in Strom umzuwandeln. Leistungsoptimierte Solarzellen mit immer besseren Wirkungsgraden helfen Ihnen dabei.
Über den sogenannten photoelektrischen Effekt wird in den Solarzellen Strom produziert. Das bedeutet, dass eine Solarzelle zwar wenig Strom produziert, mehrere, zu Modulen zusammengefasst, allerdings viel Strom produzieren können.
Um diesen gewonnenen Gleichstrom nutzen zu können, ist ein sogenannter Wechseltrichter nötig. Dieser wandelt den Strom in Wechselstrom um. Dabei erhält – im Gegenzug für die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz – der Betreiber die Photovoltaik Einspeisevergütung.
Ein Stromzähler zeigt Ihnen dann an, wie viel Strom Sie bereits erzeugt haben.

Optimalerweise sorgt ein Stromspeicher auch dafür, dass Sie den Strom, der tagsüber erzeugt wird, auch nachts nutzen können. Dadurch können Sie von Ihrem selbsterzeugten Strom auch dann profitieren, wenn die Sonne nicht scheint. Produzieren Sie einmal mehr Strom, als Sie selbst benötigen, können Sie den Überschuss jederzeit in das öffentliche Stromnetz einspeisen und so alle von Ihrer erneuerbaren Energie profitieren lassen.

Was ist Photovoltaik?

Doch diese Technologie ist gar nicht so neu, wie viele glauben. Bereits seit Ende der 1959er Jahre wird Photovoltaik in der Raumfahrt eingesetzt. Dabei fangen große Solarzellen die Lichtenergie ein und wandeln sie in elektrische Energie um. Heutzutage wird die gewonnene Energie dann entweder im eigenen Haushalt eingesetzt oder – gegen eine Vergütung – in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Das bedeutet, dass die gewonnene Energie aus der eigenen Photovoltaik-Anlage bei Überschuss nicht etwa verloren geht, sondern alle davon profitieren können. Das ist einer der Gründe, weshalb die Anlagen besonders rentabel sind.

Warum kann eine Photovoltaikanlage, oder auch PV-Anlage, die Solarenergie direkt in elektrischen Strom umwandeln? Das liegt technisch gesehen an der besonderen Fähigkeit der Materialien: wie den sogenannten Halbleitern.
Die Solarzellen bestehen aus zwei unterschiedlichen Halbleiterschichten, häufig aus Silizium. Diese beiden Schichten werden mit zwei unterschiedlichen Materialien verunreinigt, damit eine der Schichten einen Protonen-Überschuss hat und die andere einen Elektronen-Überschuss.
Sobald Lichtenergie in Form von Photonen auf die Schichten trifft, kommt die Besonderheit der Halbleiter zum Vorschein. In ihnen entstehen, bei Zuführung von Energie, wie beispielsweise in Form des Sonnen-Photons, ein positiver und ein negativer Ladungsträger. Diese können sich in dem Material frei bewegen und in unterschiedliche Richtungen abgelenkt: der positive Ladungsträger zur Seite mit Elektronen-Überschuss und der negative zu der mit Protonen-Überschuss – bedingt durch die unterschiedliche Ladung der beiden Halbleiter. Sie werden dort von speziellen Kontakten abgenommen und weitergeleitet. Dadurch fließt der Gleichstrom direkt zum Wechseltrichter und wird anschließend in Wechselstrom umgewandelt.
In dieser Form kann die gewonnene Solarenergie direkt selbst verbraucht werden oder bei einem Überschuss in das öffentliche Netz eingespeist werden.

Planung

Sollten Sie sich für eine Photovoltaikanlage entscheiden, müssen Sie vorab einige Fragen klären. Denn Ihre Anlage soll schließlich mehr als 20 Jahre Solarstrom produzieren und auch Gewinne erwirtschaften. Deshalb sollten einige Punkte bei der Planung berücksichtigt werden:

• Die Art und Qualität der einzelnen Photovoltaik-Module
• Die Einspeisevergütung und andere Fördermittel
• Die verfügbare Dachfläche und mögliche Ausrichtung und Neigung
• Alle Investitions- und Betriebskosten
• Die mögliche Finanzierung mit Eigen- oder Fremdmitteln

Was braucht man dazu?

Grundsätzlich kann der Aufbau einer Photovoltaik-Anlage in wenigen Punkten erklärt werden:

• Die Solarmodule mit mehreren Solarzellen
• Die Verkabelung
• Das Montagesystem für das Dach, den Balkon, das Carport oder die Fassade
• Der Wechseltrichter: Er wandelt den Gleichstrom aus den Modulen in den Wechselstrom um, der im Haushalt genutzt werden kann oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann.
• Der Zweirichtungszähler: Er misst den jeweiligen Strombezug aus dem Netz sowie im Gegenzug auch die Einspeisung des Solarstroms in das Netz – in den meisten Fällen auch den Eigenverbrauch an Solarstrom
• Der Energiemanager: Bei entsprechender Einstellung kann diese Software automatisch die Spülmaschine, die Wärmepumpe oder auch die Ladestation des Elektroautos anschalten, sofern die PV-Module ausreichend Strom produzieren.

Mittlerweile zählt für viele auch der Stromspeicher zur Photovoltaik-Anlage. Eine Solarbatterie und der Energiemanager können wirtschaftliche und ökologische Vorteile haben, da sie den Eigenverbrauch von Solarstrom erhöhen.

Module und Arten

Vor allem polykristalline Photovoltaik-Module sind momentan weit verbreitet und beliebt, da sie ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis haben. Jedoch besitzen diese einen geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Solarmodule. Denn diese sind unter anderem wegen ihrer aufwändigen Produktion deutlich teurer – erzielen jedoch auch einen höheren Ertrag.

Dünnschichtmodule werden ebenfalls immer beliebter, sie sind vor allem besonders preisgünstig. Dafür haben sie allerdings einen geringeren Wirkungsgrad. Jedoch punkten sie ebenfalls in Sachen geringer Rohstoffverbrauch, Flexibilität und hoher Effizienz bei diffusen Lichtverhältnissen.

Somit hängt die Entscheidung für einen der bestimmten Modultypen letztlich von den Standortfaktoren ab, den Strahlungswerten und den Verschattungen.

Kosten

Die Kosten unterteilen sich in die Kosten für die Anschaffung und die Kosten im laufenden Betrieb.

Modulpreise:

Die Preise für eine Photovoltaik-Anlage hängen vor allem von der Modulart und dem Hersteller ab. Denn so kosten beispielsweise die Module eines deutschen Qualitätsherstellers mehr als die eines asiatischen, markenlosen Produkts. Anhand der Gesamtkosten pro Kilowatt peak (kWp) lassen sich die Photovoltaik-Preise am besten vergleichen.

Mittlerweile sind die Kosten pro kWp auf unter 1700 Euro für eine schlüsselfertige Anlage gefallen. Die Preise für eine Solaranlage werden laut Experten auch weiter fallen. Vor allem ist das auf die harte Konkurrenz innerhalb der Branche und die zunehmende Massenproduktion zurückzuführen.

Zudem sollten bei den Anschaffungskosten unter anderem auch der Wechseltrichter, die Verkabelung, die Montage, der Zähler und weitere Komponenten berücksichtigt werden.

Kosten im laufenden Betrieb:

Zu den Anschaffungskosten kommen noch weitere Kosten, die im laufenden Betrieb entstehen. Beispielsweise sind hier die Wartung und Instandhaltung, aber auch die Reinigungskosten und die Versicherungsprämien anzuführen. Diese Kosten sind allerdings dennoch relativ gering. Sie machen rund ein bis zwei Prozent der Anschaffungskosten im Jahr aus.

Einspeisung

Die sogenannte Einspeisevergütung ist ein zentrales Element zur Photovoltaik-Förderung. Sie ist im Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) festgelegt. Demnach erhalten Besitzer von PV-Anlagen für 20 Jahre eine Vergütung für den in das öffentliche Netz eingespeisten Solarstrom. Zwar hängt die Höhe dieser Einspeisevergütung vom Jahr der Inbetriebnahme ab, dafür ist sie in dieser Höhe dann aber für 20 Jahre festgeschrieben.

Zurzeit lohnt sich allerdings vor allem der Eigenverbrauch von Solarstrom, da die Vergütung mittlerweile stark gesunken ist.

Wirtschaftliche Berechnung

Will man die schnelle und unkomplizierte Berechnung der Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage angehen, bieten sich Photovoltaik-Rechner an. Die Berechnung muss allerdings später durch einen Photovoltaik-Fachbetrieb verifiziert werden.
Grundsätzlich fließen jedoch in die Kalkulation neben dem voraussichtlichen Photovoltaik-Ertrag auch die ungefähren Investitionskosten mit rein.
Um eine vorläufige Prognose zur Wirtschaftlichkeit abzugeben, wird dann die Rentabilität unter Berücksichtigung der Einspeisevergütung und des Eigenverbrauchs kalkuliert.

Installation

Um eine PV-Anlage installieren zu können, müssen einige Voraussetzungen gegeben sein. Dafür ist es notwendig, dass Sie sich, mit Unterstützung eines Fachunternehmens, Ihr Dach genau ansehen. Denn nicht jedes Dach bringt die Voraussetzungen zur Installation einer Photovoltaik-Anlage mit.

Dabei ist es wichtig, zu beachten:

• Es sollte keine intensive Verschattung durch andere Gebäude oder hochgewachsene Bäume geben, da die Sonneneinstrahlung sonst nicht hoch genug sein könnte.
• Das Dach sollte – für den maximalen Stromertrag – nach Süden ausgerichtet sein und einen Neigungswinkel zwischen 30 und 45 Grad vorweisen.
• Flacher geneigte Ost- und Westdächer sind dahingegen von Vorteil, wenn der Strom aus Sonnenenergie selbst genutzt werden soll und der Ertrag über den Tag verteilt geerntet werden soll.
• Und generell gilt: Je mehr Dachfläche zur Verfügung steht, desto kostengünstiger wird die Photovoltaik-Anlage pro kWp.

Warum kaufen?

Eine Photovoltaik-Anlage ist eine umweltfreundliche und nachhaltige Methode zur Solarstromerzeugung, die bereits zahlreiche Kunden begeistert. Zudem ist sie eine attraktive Investition durch die Einspeisevergütung, günstige Kredite und fallende Anschaffungspreise, die die Ökologie und Ökonomie bestens vereint.

Vor allem, wenn Sie Ihren Strom selbst nutzen und nicht in das öffentliche Netz einspeisen lohnt sich aber eine Photovoltaik-Anlage – beispielsweise für Ihre Wärmepumpe oder die Ladestation Ihres E-Autos.

Fügen Sie Ihrer PV-Anlage noch einen zusätzlichen Stromspeicher hinzu, können Sie Ihren Strom sogar nutzen, wenn gerade keine Sonne scheint.

Nutzen Sie Ihren Strom nicht (komplett) selbst, können Sie diesen dennoch gegen eine Einspeisevergütung in das öffentliche Netz einspeisen. So profitieren noch mehr von Ihrer selbsterzeugten erneuerbaren Energie. Die Höhe der Vergütung hängt allerdings vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme und der Größe Ihrer Anlage ab.

Zu den ökonomischen Vorteilen kommen jedoch auch noch ökologische Vorteile. Denn die Solar-, beziehungsweise Sonnenenergie, ist eine unerschöpfliche und erneuerbare Energiequelle. Zudem wird sie – im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen – neutral gewonnen.