Die Sonne, die täglich auf unsere Erde nieder scheint, würde ausreichen, um den weltweiten Strombedarf zu decken. Dabei ist sie vollkommen kostenlos. Photovoltaikanlagen nutzen diese Energie und wandeln sie in Strom um. Eine saubere und nachhaltige Form der Stromerzeugung, die allerdings einen entscheidenden Nachteil hat: So steht Sonnenenergie nicht immer zur Verfügung, beispielsweise nachts, und lässt sich nur begrenzt speichern. Alle Vor- und Nachteile, Preise für Photovoltaik und Anbieter im Überblick.
Wie eine Photovoltaikanlage funktioniert
Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren einzelnen Solarzellen. Diese Zellen sind aus Halbleitern gefertigt und wandeln Lichtenergie direkt in elektrischen Strom um.Die Solarmodule sind meist auf Dächern oder in Freiflächen installiert und sind so ausgerichtet, dass sie möglichst viel Sonnenlicht aufnehmen können.
Der so erzeugte Strom wird dann in einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, der für den Einsatz in Haushalten oder Unternehmen geeignet ist. Der Wechselrichter ist auch dafür zuständig, den Stromspeicher der Photovoltaikanlage aufzuladen, wenn kein Strom benötigt wird. Wenn der Strombedarf hoch ist, wird der Strom aus dem Stromspeicher entnommen.
Photovoltaikanlagen können auch mit dem Stromnetz verbunden werden. In diesem Fall wird der erzeugte Strom ins Stromnetz eingespeist und kann von anderen Verbrauchern genutzt werden. Überschüssiger Strom kann in vielen Fällen auch an das Stromnetz verkauft werden.
Speichern von Solarstrom
Um Sonnenenergie aus Photovoltaik im Einfamilienhaus zu speichern, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die häufigste Methode ist die Verwendung von Batteriespeichern. Diese speichern den überschüssigen Strom, der von der Photovoltaikanlage produziert wird, und geben ihn dann bei Bedarf wieder ab. Es gibt verschiedene Arten von Batteriespeichern, wie zum Beispiel Blei-Säure-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien und Redox-Flow-Batterien.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Wärmepumpen, die den überschüssigen Strom nutzen, um Wärme zu erzeugen. Diese Wärme kann dann in einem Pufferspeicher gespeichert und bei Bedarf für die Raumheizung oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden.
Es gibt auch spezielle Stromspeichersysteme, die speziell für den Einsatz in Photovoltaikanlagen entwickelt wurden. Diese Systeme kombinieren in der Regel einen Batteriespeicher mit einem Wechselrichter und sind so ausgelegt, dass sie den Strombedarf eines Haushalts möglichst effizient decken können.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verknüpfung von Photovoltaikanlagen mit Stromnetzen. In diesem Fall wird der überschüssige Strom ins Stromnetz eingespeist und kann von anderen Verbrauchern genutzt werden. Wenn der Strombedarf im Einfamilienhaus hoch ist, wird der Strom aus dem Stromnetz bezogen. Auf diese Weise kann der Strombedarf im Einfamilienhaus effizient gesteuert werden.
Vor- und Nachteile von Solaranlagen
Vorteile:
- Erneuerbare Energiequelle: Photovoltaikanlagen nutzen die unerschöpfliche Energie der Sonne und tragen so zur Verringerung von CO2-Emissionen bei.
- Geringe Betriebskosten: Photovoltaikanlagen haben im Vergleich zu fossilen Energiequellen sehr geringe Betriebskosten, da keine Brennstoffe benötigt werden.
- Unabhängigkeit von Energieversorgern: Eigentümer von Photovoltaikanlagen sind unabhängig von Energieversorgern und können ihren eigenen Strom produzieren.
- Wertsteigerung von Gebäuden: Photovoltaikanlagen können den Wert von Gebäuden erhöhen, da sie als attraktive Energiequelle gelten.
Nachteile:
- Hohe Anfangsinvestition: Die Installation von Photovoltaikanlagen kann teuer sein, was die Amortisierung erschweren kann.
- Witterungsabhängigkeit: Die Stromproduktion von Photovoltaikanlagen hängt von der Witterung ab und kann daher unzuverlässig sein.
- Speicherung von überschüssigem Strom: Es kann schwierig sein, überschüssigen Strom zu speichern, wenn er nicht sofort genutzt werden kann.
- Einschränkungen bei der Standortwahl: Photovoltaikanlagen eignen sich nicht für alle Standorte und können beispielsweise durch Schattenwurf von Bäumen oder Gebäuden beeinträchtigt werden.
Wann rechnet sich eine Photovoltaikanlage?
Die Amortisierungsdauer einer Photovoltaikanlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Größe der Photovoltaikanlage, dem Stromverbrauch des Haushalts, den örtlichen Strompreisen und dem Standort der Photovoltaikanlage. Im Durchschnitt lohnt sich die Investition in eine Photovoltaikanlage in einem Einfamilienhaus in Deutschland nach etwa 10 bis 15 Jahren.
Um eine genauere Einschätzung der Amortisierungsdauer zu erhalten, können verschiedene Online-Rechner verwendet werden, die auf Basis von Eingabewerten wie dem Stromverbrauch, den örtlichen Strompreisen und der Größe der Photovoltaikanlage eine prognostizierte Amortisierungsdauer berechnen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass solche Rechner nur als Orientierungshilfe dienen und die tatsächliche Amortisierungsdauer von vielen Faktoren abhängt, die nicht alle berücksichtigt werden können.
Um die Amortisierungsdauer zu verkürzen, gibt es verschiedene Maßnahmen, die ergriffen werden können, wie zum Beispiel:
- Energieeinsparung: Durch den Einsatz von energieeffizienten Geräten und das Optimieren des Energieverbrauchs kann der Strombedarf reduziert werden.
- Nutzung von überschüssigem Strom: Überschüssiger Strom kann zum Beispiel zur Warmwasserbereitung oder zur Raumheizung genutzt werden, was den Strombedarf reduziert.
- Verkauf von überschüssigem Strom: Überschüssiger Strom kann auch an das Stromnetz verkauft werden, was die Amortisierung beschleunigen kann.
Kosten und Ertrag pro Quadratmeter Kollektorenfläche
Die Kosten für eine Solaranlage hängen vor allem von der Fläche der Solarkollektoren ab. Hier macht es Sinn, die verfügbare Dachfläche möglichst effizient zu nutzen.
| Kollektorenfläche | Ertrag (kWh pro Jahr) | Kosten (EUR) |
| 1 m² | ca. 150 kWh | ca. 1.000 EUR |
| 5 m² | ca. 750 kWh | ca. 5.000 EUR |
| 10 m² | ca. 1.500 kWh | ca. 10.000 EUR |
| 20 m² | ca. 3.000 kWh | ca. 20.000 EUR |
| 30 m² | ca. 4.500 kWh | ca. 30.000 EUR |
| 40 m² | ca. 6.000 kWh | ca. 40.000 EUR |
Förderung: Attraktive Zuschüsse durch den Staat
In Deutschland winken Förderungen für Solarstrom, den Sie in das öffentliche Netz einspeisen:
- Anlagen mit einer Leistung von bis zu 10 Kilowatt, die nach dem 29. Juli 2022 in Betrieb gegangen sind, erhalten 8,2 Cent pro Kilowattstunde. Der Netzbetreiber zahlt Ihnen diesen Satz für 20 Jahre.
- Anlagen mit eine Leistung von bis zu 40 Kilowatt, erhalten einen Vergütungssatz von 7,1 Cent pro Kilowattstunde.
- Für Anlagen mit bis zu einem Megawatt Leistung erhalten Eigentümer eine Einspeisevergütung von 5,8 Cent pro Kilowattstunde.
Diese Sätze gelten für alle Anlagen, die bis Januar 2024 in Betrieb gehen. Danach wird sich die Vergütung nur noch alle sechs Monate verringern.
Es gibt auch seit dem 30. Juli 2022 spezielle Vergütungssätze für den vollen Einspeisung von Solarstrom, nämlich 13 Cent pro Kilowattstunde für Anlagen mit einer Leistung von bis zu 10 Kilowatt und 10,9 Cent pro Kilowattstunde für Anlagen mit einer Leistung von bis zu 100 Kilowatt. Diese Sätze erhöhen sich um jeweils 0,4 Cent pro Kilowattstunde, wenn Sie einen Abnehmer für den eingespeisten Strom suchen, einen sogenannten Direktvermarkter. In der Regel lohnt sich die volle Einspeisung somit mehr als die Eigenversorgung.
Arten von Solarmodulen
Es gibt verschiedene Arten von Solarmodulen, die sich vor allem in ihrer Art der Photovoltaikzellen unterscheiden. Die wichtigsten Arten von Solarmodulen sind:
- Monokristalline Solarmodule: Diese Solarmodule bestehen aus einem monokristallinen Wafer, der aus einem einzigen Kristall hergestellt wird. Monokristalline Solarmodule haben in der Regel eine höhere Wirkungsgradrate als andere Solarmodule, sind aber auch teurer in der Herstellung.
- Polykristalline Solarmodule: Diese Solarmodule bestehen aus einem Wafer, der aus vielen kleineren Kristallen besteht. Polykristalline Solarmodule haben eine geringere Wirkungsgradrate als Monokristalline Solarmodule, sind aber auch günstiger in der Herstellung.
- Dünnschicht-Solarmodule: Diese Solarmodule bestehen aus dünnen Schichten von Photovoltaikmaterialien, die auf einem Trägermaterial aufgebracht werden. Dünnschicht-Solarmodule haben in der Regel eine geringere Wirkungsgradrate als Monokristalline oder Polykristalline Solarmodule, sind aber auch günstiger in der Herstellung.
Es gibt auch Solarmodule, die aus anderen Photovoltaikmaterialien wie zum Beispiel Konzentratoren oder organischen Photovoltaikzellen hergestellt werden. Diese Solarmodule haben in der Regel eine geringere Wirkungsgradrate als andere Solarmodule, sind aber auch günstiger in der Herstellung.