Brauche ich wirklich eine Photovoltaikanlage?

In einer kleinen Serie zum Thema Photovoltaik - brauche ich wirklich eine Photovoltaikanlage? füttern wir nun jeden Montag diesen Blogbeitrag. Angefangen mit den Basics, wollen wir Euch mit und mit in diesem Themengebiet schlauer machen.

Photovoltaik - Die Basics - 31.05.2021

Dass nicht jeder Haushalt gleich viel Energie verbraucht, liegt auf der Hand. Schließlich wohnen nicht alle Menschen in standardisierten Gebäuden mit gleichen Voraussetzungen. Auch Einfamilienhäuser gleicher Bauart (zum Beispiel Reihenhäuser) lassen sich oft nicht direkt miteinander vergleichen, weil unterschiedliche Maßnahmen zur nachträglichen Gebäudedämmung und Erzeugung von Energie die Ergebnisse stark beeinflussen. Die wichtigsten Einflussfaktoren auf den Verbrauch sind:

• Alter und allgemeiner Zustand des Gebäudes

• (Alter der) Heizungsanlage

• Dämmzustand des Gebäudes

• Anzahl der Bewohner

Während Du am Alter des Hauses nichts ändern kannst, lässt sich der Zustand durchaus beeinflussen. So kannst Du feuchte Kellerräume trockenlegen und abdichten, das Dachgeschoss ausbauen (und gleichzeitig energetisch sinnvoll dämmen), eine moderne Heizung einbauen oder erneuerbare Energieträger wie eine Photovoltaikanlage, eine Anlage für Solarthermie oder eine Wärmepumpe nachrüsten. Insbesondere moderne Heizungen können den Energieverbrauch entscheidend reduzieren und somit Kosten sparen. Viele Modernisierungsmaßnahmen amortisieren sich durch die Kostensenkung schon nach wenigen Jahren – und werden zudem in vielen Fällen staatlich gefördert. Außerdem sind solche Maßnahmen immer gut für die Umwelt, da weniger Schadstoffe und CO2 in die Atmosphäre entweichen.

Natürlich produzieren auch Photovoltaikanlagen umweltfreundlichen Strom. Unter Ausnutzung des sogenannten "photoelektrischen Effektes" wird Sonnenlicht in Gleichstrom umgewandelt. Bei netzgekoppelten Photovoltaikanlagen wird der Solarstrom ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Im Gegenzug erhält der Betreiber eine Vergütung.

Für den Ertrag einer Photovoltaikanlage ist unter anderem die gewählte Modulart entscheidend. Monokristalline Solarmodule haben beispielsweise einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline Module (wie diese Mechanismen funktionieren, erläutern wir in den nächsten Wochen noch genauer). Vor allem bestimmt aber auch der Standort über den möglichen Ertrag der Photovoltaikanlage. Hier spielen die Dachneigung, Ausrichtung sowie die geografischen Gegebenheiten eine große Rolle. Auch wenn die optimalen Bedingungen nur selten erreicht werden: Photovoltaikanlagen sollten im besten Fall nach Süden zeigen und eine Neigung zwischen 30 und 35 Grad aufweisen. Unbedingt sollten Verschattungen vermieden werden, Schattenfall etwa von anderen Häusern oder Schornsteinen muss schon bei der Planung berücksichtigt werden.

Wer 2021 eine PV-Anlage kaufen möchte, muss vorab wissen, dass die Zeiten vorbei sind, in denen sich mit der Volleinspeisung des selbst erzeugten solaren Stroms eine satte Rendite erwirtschaften ließ, sobald sich die Anlage nach acht bis zehn Jahren erst einmal wirtschaftlich amortisiert hatte. Die Einspeisevergütung, die einst bei bis zu 30 Cent pro kWh lag, beträgt mittlerweile für kleinere Anlagen, wie sie auf Ein- und Zweifamilienhäusern üblich sind, in Abhängigkeit von der Anlagengröße lediglich noch 8,16 ct/kWh für 20 Jahre (Stand Mai 2021). Die aktuelle Einspeisevergütung findest du übrigens auf der Webseite der Bundesnetzagentur.

Die Kosten für Photovoltaikanlagen sind seit 2006 um mehr als 75 Prozent gesunken. Günstige, kleine Dachanlagen kosten etwa 1.000 Euro bis 1.500 pro Kilowatt Leistung (netto). Bei diesen Kosten lässt sich in Deutschland Strom für etwa 10 bis 14 Cent pro Kilowattstunde erzeugen.

Eigener Solarstrom ist also günstiger als jeder Stromtarif und macht dich unabhängig. Für Elektrizität vom Stromanbieter zahlst Du das Doppelte bis Dreifache. Mit einer Solaranlage auf dem Hausdach kannst Du etwa ein Drittel Deines Bedarfs decken. Mit einem Batteriespeicher verdoppelt sich dieser Anteil.

Soviel erst einmal zu den Basics. In der nächsten Woche beleuchten wir einen Musterfall und schauen, welchen Einfluss eine PV-Anlage auf den Energieverbrauch einer vierköpfigen Familie hat. Bleibt also gerne dabei. :-)

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07.06.2021 - Beispielfall

Im Folgenden erläutern wir an einem Beispielfall, wann sich eine Photovoltaikanlage amortisiert. Die Energieagentur NRW hat hierzu einen schönen Rechner erstellt. Jedoch solltet ihr bei den hinterlegten Beispieldaten etwas vorsichtig sein, denn wir vermuten, dass diese länger nicht aktualisiert wurden. Gebt Eure Daten also mit Bedacht ein. ;-)

Hier geht's zum Rechner: https://www.energieagentur.nrw/tool/pv-rechner/

(Wir veranschaulichen im folgenden einen Fall mit realistischen aber konservativen Daten):

Nehmen wir an, ihr besitzt ein Haus in 52224 Stolberg, ihr habt eine vierköpfige Familie und verbraucht ca. 4500 kWh pro Jahr.

Die Fläche Eures Daches liegt bei 60qm. Die Dachneigung beträgt 30 Grad. Außerdem möchtet ihr ein Elektroauto berücksichtigen, denn Elektromobilität ist die Zukunft und vor allem praktisch, wenn ihr dieses mit "selbstgezapftem" Strom betreibt. Im Jahr fahrt ihr mit diesem Auto ca. 13500km. Das Auto wird Wochentags um ca. 17:00 Uhr geladen, am Wochenende um 09:30 Uhr. Die Ladeleistung des kW-Anschlusses liegt bei 10kW. Die Module haben eine Leistung von 330 Watt Peak.

Die Photovoltaikanlage soll außerdem so groß wie möglich sein, damit ihr auch viel Leistung generieren könnt und zudem plant ihr einen Energiespeicher ein. Der Preis des Speichersystems pro kWh liegt bei ca. 800€. Dieser besitzt eine Speicherkapazität von 7,7 kWh. Pro kWp zahlt ihr 1450€. Die Betriebskosten liegen bei 2% pro Jahr.

Nach 15 Jahren muss noch einmal eine Investition in die Anlage getätigt werden. Die Kosten des Austausches betragen 400€ pro kWh.

Aktuell zahlt ihr 30 Ct. Pro kWh Strom.

Mit diesen Daten erhaltet ihr folgende Ergebnisse:

Euer Energieverbrauch liegt bei 26%, 74% könnt ihr also ins öffentliche Netz einspeisen. Zudem seid ihr zu 65% autark.

Die Anlage hat sich also nach 17 Jahren vollständig amortisiert. Entscheidet ihr Euch gegen einen Energiespeicher, so amortisiert sich die Anlage sogar bereits nach 10 Jahren. Jedoch solltet ihr immer bedenken: Ihr investiert in die Zukunft.

Bis nächste Woche! :-)

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14.06.2021 - Photovoltaikanlage - Wie funktioniert die eigentlich?

Eine Photovoltaikanlage produziert bei direkter Sonneneinstrahlung, aber auch an bewölkten Tagen, Strom. Je höher die Sonneneinstrahlung, desto mehr Solarstrom wird durch die Photovoltaikanlage produziert.

Fällt Sonnenlicht auf die Solarzellen, erzeugen diese daraus Gleichstrom. Die einzelnen Solarzellen sind zu größeren Solarmodulen und diese Module wiederum zu einem Solargenerator zusammengeschaltet. Ein Wechselrichter sorgt dafür, dass der erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird. Dieser wird dann direkt in das privat genutzte Stromnetz oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

Die Begriffe Photovoltaikanlage und Solaranlage werden oft als Synonyme verwendet. Während Photovoltaikanlagen aber Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln, gewinnen Solaranlagen beziehungsweise Solarthermieanlagen aus der Sonnenenergie Wärme. Kurz gesagt: Beide Anlagen gewinnen aus Sonnenlicht Solarenergie, wobei Photovoltaik Strom und die Solarthermie Wärme produziert.

Bestandteile einer Photovoltaikanlage und ihre Funktion

Damit eine Photovoltaikanlage Solarstrom produzieren kann, sind die folgenden Komponenten notwendig:

• Ein Wechselrichter, der den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt

• Zu Solarmodulen zusammengeschlossene einzelne Solarzellen (Dickschichtzellen, Dünnschichtzellen oder Wafer-Solarzellen)

• Ein Stromspeicher, der die Effektivität der Photovoltaikanlage erhöht

Wechselrichter Funktionsweise

Die Photovoltaikmodule der Anlage erzeugen Gleichstrom. Das Stromnetz wird allerdings mit Wechselstrom betrieben. Die Aufgabe des Wechselrichters ist es daher, den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.

Solarzellen und ihre Funktion

Das Herzstück einer Photovoltaikanlage sind die zu Solarmodulen beziehungsweise Photovoltaik-Modulen zusammengeschalteten Solarzellen. Sie stellen die maßgeblichen Komponenten für die Energieerzeugung dar. Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien, die die Fähigkeit besitzen, Strom zu leiten, wenn ihnen über Sonnenlicht Energie zugeführt wird. Die meisten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium (Si). Die abgreifbare Spannung beträgt hier etwa 0,5 Volt.

Die Leistung einer Solarzelle ist temperaturabhängig. Höhere Zelltemperaturen führen zu niedrigeren Leistungen, also zu einem schlechteren Wirkungsgrad. Dies bedeutet, dass weniger der eingestrahlten Lichtmenge in nutzbare elektrische Energie umgewandelt werden kann.

Dickschichtzellen und Wafer-Solarzellen

Dickschichtzellen sind große flache Halbleiter, die angeregt durch Licht freie Ladungsträger erzeugen. Sie bestehen aus Silizium und haben an Vorder- und Rückseite Kontakte, an denen der erzeugte Strom abgegriffen werden kann. Silizium ist preiswert und lässt sich monokristallin herstellen, meist in Form sogenannter Wafer. Wafer sind kreisrunde oder quadratische, etwa ein Millimeter dicke Scheiben aus monokristallinem Silizium.

In Deutschland sind neun von zehn Photovoltaikanlagen mit Dickschichtzellen beziehungsweise Wafer-Solarzellen ausgestattet, da sie äußerst effizient arbeiten.

Dünnschichtzellen

Dünnschichtzellen bestehen aus amorphem Silizium und sind etwa 100 Mal dünner als Dickschichtzellen. Sie kommen in Sonderfällen zum Einsatz, beispielsweise wenn die Solarmodule in die Dachhaut integriert werden oder teilweise im Schatten liegen sollen.

Stromspeicher

Eine Photovoltaikanlage mit Stromspeicher bedeutet weitgehende Unabhängigkeit von Stromanbietern. Mit einem Stromspeicher kann die eigens produzierte Energie genutzt werden, wann immer man mag. Strom, der tagsüber produziert aber nicht genutzt wurde, wird im Stromspeicher eingespeist. So steht die Energie auch nach Sonnenuntergang noch zur Verfügung. Ohne Stromspeicher wäre man zu diesen Zeiten ohne Sonneneinstrahlung immer auf gekauften Strom eines Energieanbieters angewiesen.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den ungenutzten Strom zu verkaufen.

21.06.2021 - Die Finanzierung einer Photovoltaikanlage

Die Finanzierung von Photovoltaikanlagen sollte gut überlegt sein. Zwar wurde im Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) schon im Jahr 2000 festgelegt, dass die Netzbetreiber allen Eigentümern einer Photovoltaikanlage für den Strom, der in das öffentliche Netz eingespeist wird, einen festgelegten Betrag zu zahlen haben, jedoch steht am Anfang eine vergleichsweise hohe Investition. Zur Finanzierung von Photovoltaikanlagen stehen dem zukünftigen Betreiber verschiedene Möglichkeiten offen.

Am Ende des Tages ist es beim Finanzieren einer Photovoltaikanlage wichtig, dass sich die Zinskosten rentieren. So bieten verschiedene Banken auf diese Vorhaben genau zugeschnittene Finanzierungslösungen an. Ein Beispiel findet ihr hier: https://www.umweltbank.de/lp/photovoltaikanlage-finanzieren

Jedoch ist es vorab wichtig, die Wirtschaftlichkeit genau zu prüfen. Hier sollte sich, neben dem Photovoltaikrechner, ein Profi das Vorhaben genauer anschauen.

Hier findet ihr beispielsweise eine Adresse: https://verbraucherzentrale-energieberatung.de/sanieren-bauen/erneuerbare-energien/photovoltaik/

Wenn Euer Vorhaben konkret wird, ihr Euch bereits habt beraten lassen und wisst, dass sich eine Finanzierung wirklich lohnt, da Euer Haus die bereits oben beschriebenen Voraussetzungen alle erfüllt, haben wir die passenden Banken zur Hand und vergleichen die Angebote ganz kostenlos miteinander, um Euch die perfekte Lösung zurecht zu schneidern.