Photovoltaik ist derzeit in aller Munde, denn mit ihr lässt sich aus Sonnenenergie nicht nur elektrischer Strom gewinnen, sondern auch Wärme. Doch wie funktio- niert das genau? Fachleute auf dem PV-Sektor kennen alle Antworten.
Grundsätzlich gilt: Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) wandelt Sonnenlicht in elektrischen Strom um. Und zwar entweder als große PV-Anlage auf dem Hausdach oder in kleinerer Form mit ein oder zwei Modulen auf der Terrasse oder dem Balkon. Eine PV-Anlage besteht aus Solarmodulen, die mit ihren Solarzellen das Sonnenlicht einfangen. Dabei wird Gleichstrom erzeugt, der über einen Wechselrichter in Haushaltsstrom mit 230 Volt umgewandelt wird. Der Begriff „Solaranlage“ wird häufig als Oberbegriff für Photovoltaik und Solarthermie verwendet. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Photovoltaikanlagen Strom erzeugen, während Solarthermieanlagen Wärme erzeugen, in der Regel durch Erhitzen von Wasser.
Was ist Solarenergie und wie funktioniert sie?
Solarenergie ist die in der Sonnenstrahlung enthaltene Energie. Sie entsteht in der Sonne durch Kernfusion in Form von Sonnenstrahlung. Die Sonnenstrahlung erreicht die Erde als elektromagnetische Strahlung. Aus der Sonnenstrahlung kann auf unterschiedliche Weise Energie gewonnen werden. Am häufigsten wird die Energie der Sonne durch Solarkraftwerke nutzbar gemacht. Solarenergie gilt als die größte Energiequelle, da Sonnenstrahlen scheinbar unendlich zur Verfügung stehen: Die Vorteile der Solarenergie: Sie ist sauber, emissionsfrei und umweltfreundlich, wartungsarm, geräusch- und geruchlos, sie ermöglicht eigene Energieversorgung, macht unabhängiger und sie senkt die Stromkosten. Das bedeutet: Mit Solarenergie kann die Energiewende aktiv mitgestaltet werden.
Der Unterschied zwischen Photovoltaik- und Solaranlage
Photovoltaik ermöglicht die direkte Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in elektrischen Strom mit Hilfe einzelner Solarzellen. PV-Anlagen bestehen aus: Solarmodulen, Wechselrichter, und einer Unterkonstruktion. „Solaranlage“ ist, wie bereits erwähnt, der Oberbegriff für Photovoltaik und Solarthermie. Strom wird folgendermaßen erzeugt: Die Sonnenstrahlung trifft auf Solarzellen in Photovoltaikmodulen. Dabei entsteht Gleichstrom, der von einem Stromwandler in Wechselstrom umgewandelt wird. Dieser kann direkt in das eigene oder das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Bei der Wärmeerzeugung durch Solarthermie treffen Sonnenstrahlen auf Sonnenkollektoren. In dünnen Röhren der Solaranlage wird eine Flüssigkeit erhitzt. Die so entstandene Solarwärme wird über einen Wärmekreislauf in einen Wärmespeicher geleitet. Von dort kann die Wärme für den eigenen Warmwasserbedarf oder auch zur Unterstützung der Gebäudeheizung verwendet werden.
Wie erfolgt die Stromspeicherung?
Die eigene PV-Anlage produziert in der üblichen Ausrichtung den meisten Strom in den sonnigen Mittagsstunden. Damit kann ein durchschnittlicher Privathaushalt etwa knapp 30 % Eigenverbrauch erreichen. Der Rest entweder vollständig in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder kann mit einem Stromspeicher gespeichert werden. Mit einem Batteriespeicher kann der Eigenverbrauch auf bis zu 70 % gesteigert werden. Wird selbst erzeugter Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist, erhalt man dafür eine Einspeisevergütung. Nach dem EEG 2023 sind das 8,2 Cent pro Kilowattstunde für Anlagen bis 10 Kilowattpeak. Ein Stromspeicher lädt sich tagsüber mit nicht verbrauchtem Strom auf und entlädt sich abends, wenn der Stromverbrauch steigt. Ein Energiemanagementsystem kann erkennen, ob der erzeugte Solarstrom gespeichert werden soll oder gerade im Haushalt benötigt wird. Die Vorteile eines Batteriespeichers: Gespeicherter Solarstrom ist auch dann verfügbar, wenn die Sonne nicht scheint. Dabei ist die Speichergröße individuell und orientiert sich am Nachtbedarf. Eine weitere Speicherlösung ist die Nutzung von Solarstrom für die Warmwassererzeugung oder zum Heizen mithilfe eines elektrischen Heizstabes.
Lohnt sich ein „Balkon-Kraftwerk“?
Steckerfertige Mini-Solaranlagen ermöglichen eine Beteiligung an der Energiewende mit wenig Aufwand und auf kleinstem Raum. Die Vorteile der Balkonkraftwerke: einfache Handhabung, kompakte Abmessungen, passende Halterungen für Balkon, Fassade, Terrasse und Dach. Und sie sind auch für Mieter:innen ohne Wohneigentum nutzbar. So funktionieren die Mini-Solaranlagen: Ein bis zwei Solarmodule fangen das Sonnenlicht ein. Über einen Wechselrichter umgewandelter Strom fließt direkt in die Steckdose. Dadurch reduziert sich der Stromverbrauch. Die Ausgangsleistung beträgt ca. 700 bis 900 Watt (Mini-Solaranlage mit zwei Modulen). Dies Art der Stromerzeugung ist für den Eigenbedarf bestimmt. Zu den Kosten: Ein 600 Watt Komplettset ist für 500.- bis 1.000.- € zu haben; eine 300-Watt-Anlage für einen Singlehaushalt gibt es ab 250.- €. Die Mehrwertsteuer ist derzeit auf 0 Prozent gesenkt, in einigen Bundesländern gibt es zusätzliche Fördermöglichkeiten. Derzeit muss eine Mini-Solaranlage beim Netzbetreiber und bei der Bundesnetzagentur angemeldet werden. Betriebsnotwendig ist ein analoger Stromzähler mit Rücklaufsperre oder ein digitaler Stromzähler beziehungsweise ein intelligentes Messsystem (Smart Meter).
Lohnt sich eine private PV-Anlage?
Eine PV-Anlage lohnt sich dann, wenn möglichst viel des erzeugten Stroms selbst genutzt wird. Der Stromertrag der Anlage ist abhängig von: Dachausrichtung und -neigung, Wetterlage, Jahreszeit, Standort der Anlage und Verschattung durch Bäume oder Gebäude. Diese Faktoren müssen bei der Planung unbedingt berücksichtigt werden. Hier eine Beispielrechnung für die Größenordnung des jährlichen Stromertrags einer PV-Anlage in Süddeutschland: Ca. 1,26 kWp maximal mögliche Leistung kann auf einer Modulfläche von 6 qm installiert werden. Eine 10 kWp Solaranlage kann in etwa 10.000 kWh Solarstrom erzeugen und benötigt dafür etwa 48 qm Fläche. Zur Einordnung: Ein 2-Personen-Haushalt verbraucht ca. 2.800 kWh pro Jahr. Allerdings kann aufgrund der unterschiedlichen Zeiten von Erzeugung und Verbrauch dieser Strombedarf auch mit einer großen PV-Anlage nie vollständig gedeckt werden. Als Größenordnung gilt: Der Eigenverbrauch bei privaten PV-Anlagen liegt bei ca. 30 %, mit Batteriespeicher und Energiemanagementsystem kann er auf 70 % gesteigert werden
Wer eine eigene PV-Anlage betreiben möchte, sollte sich unbedingt vorab beraten lassen, um grundlegende Fragen zu klären: Wie soll die Anlage genutzt werden? Welche Größe und Lage sind möglich? Sind die baulichen Voraussetzungen gegeben? Soll der Solarstrom auch zum Heizen oder für Elektroautos genutzt werden? Die Förderbank KfW unterstützt die Anschaffung von PV-Anlagen mit zinsgünstigen Krediten. Einige Kommunen, Regionalverbände oder Bundesländer bezuschussen PV-Anlagen oder Batteriespeicher. Und die Einspeisung von überschüssigem Strom ins Netz wird vergütet.
Quelle LEW
