Photovoltaik – Was ist das und wie funktioniert es?

Was genau ist eine Photovoltaikanlage?

Umgangssprachlich werden die Begriffe Solaranlage und Photovoltaikanlage häufig synonym verwendet. Tatsächlich handelt es sich bei der Solaranlage um den Oberbegriff für eine Anlage bestehend aus Photovoltaik für die Stromerzeugung und Solarthermie für die Wärmeerzeugung.

Die Photovoltaik- oder PV-Anlage besteht zum größten Teil aus Solarmodulen, in denen sich wiederum einzelne Solarzellen befinden. Zur Anlage gehören ebenfalls ein Wechselrichter und ein Hausanschluss mit Stromzähler. Optional gibt es auch Batteriespeicher mit unterschiedlicher Speicherkapazität und Wallboxen für die Ladung von Elektroautos. Die Module können an vielen verschiedenen Orten installiert werden. Häufig befinden sie sich auf Dächern von Ein- oder Zwei-Familien-Häusern, auf Freiflächen in Form von Solarparks oder sogar auf dem Wasser. Bei der Erzeugung von Strom stoßen die Solarmodule kein CO2 oder andere Partikel aus. Daher wird er auch als grüner oder sauberer Strom bezeichnet.

Die Nachfrage an kleineren Photovoltaikanlagen für Privathaushalte ist in den letzten Jahren enorm gestiegen. Die Module können platzsparend auf dem Dach installiert werden. Mit dem selbst erzeugten Solarstrom kann aber nicht nur der alltägliche Bedarf gedeckt werden. Solarmodule eignen sich auch zum kostengünstigen Betreiben einer Wärmepumpe oder dem Laden von Elektroautos.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Stark vereinfacht gesagt, erzeugt eine PV-Anlage aus Sonnenlicht Strom. Die Solarmodule werden so zur Sonne ausgerichtet, dass das Licht möglichst in einem 90° Winkel auf die Solarzelle trifft. Dadurch entsteht eine Spannung, die durch den photovoltaischen Effekt in Gleichstrom umgewandelt wird. Allerdings hat sich in Privathaushalten der Wechselstrom durchgesetzt. Durch einen sogenannten Wechselrichter wird der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und kann direkt im Haus verwendet oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Vorteile einer Photovoltaikanlage

Eine PV-Anlage hat viele Vorteile:

• die Sonne stellt ihre Energie kostenlos zur Verfügung
• mindestens 20 Jahre zuverlässig Strom: Solarmodule halten zwei Jahrzehnte und länger
• geringe Stromkosten: 5–11 Cent pro kWh statt durchschnittlich 34 Cent beim Stromanbieter
• kostengünstiges Laden von Elektroautos mit einer Wallbox
• Wertsteigerung: Immobilien gewinnen an Wert, wenn sie eine PV-Anlage auf dem Dach haben
• Einspeisevergütung: Durch die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz kann mit der PV-Anlage und dem selbst erzeugten Solarstrom Geld verdient werden
• hohe Unabhängigkeit vom Energiemarkt durch Kombination mit Wärmepumpe

Anforderungen für eine Photovoltaikanlage

Photovoltaikanlagen sind für viele Häuser geeignet, aber nicht für alle. Denn nicht immer können die notwendigen Voraussetzungen erfüllt werden:

Anforderungen an das Dach:

• nach 1960 gebaut oder saniert: bei älteren Dächern kommt es häufig zu Statikproblemen
• keine Dacheindeckung aus Schiefer, Metall oder Dachpappe

Eine Neigung des Daches von 30° bis 40° ist für die Installation optimal, flachere Dächer, zum Beispiel auf Garagen, sind ebenfalls geeignet. Eine Neigung von 13° sollte dabei aber nicht unterschritten werden. Ab diesem Winkel reinigen sich die Solarmodule nämlich quasi von selbst: Durch Regen und Schnee werden Verschmutzungen abgewaschen und können einfach abfließen. Bei einem Neigungswinkel unter 13° ist eine regelmäßige Reinigung der Module erforderlich, da der Ablauf nicht gewährleistet werden kann. Daher gibt es spezielle Montagesysteme, die auch bei Flachdächern einen optimalen Neigungswinkel ermöglichen.

Anforderungen an das Haus:

• Wechselrichter sollte möglichst in der Nähe des Zählerschranks installiert werden können
• je nach Bedarf: Platz für einen Batteriespeicher oder eine Wallbox

Für die Installation einer Photovoltaikanlage ist keine Baugenehmigung erforderlich. In seltenen Fällen, wenn das Haus zum Beispiel unter Denkmalschutz steht, kann dies jedoch notwendig sein. In jedem Fall müssen, ob mit oder ohne Genehmigung, Baurecht und Baunormen am Wohnort unbedingt beachtet werden. Dazu gehört unter anderem der Abstand zum Nachbarhaus.

Welche Ausrichtung ist notwendig?

Sowohl Südausrichtung als auch Ost-West-Installationen sorgen für eine ausreichende Stromproduktion. Durch neuste Technik ist sogar eine Ausrichtung nach Norden möglich. Bei diffusem Licht stehen die Anlagen denen nach Süden, Osten oder Westen in nichts nach. Da Richtung Norden bei Sonneneinstrahlung jedoch 30 bis 40 Prozent weniger Energie produziert wird, sollte im Einzelfall geklärt werden, ob sich eine Photovoltaikanlage wirklich lohnt.

Photovoltaik: Kosten der Anlage

Bei der Installation einer PV-Anlage müssen verschiedene Kosten berücksichtigt werden. Nicht nur die Ausgaben für die Module sind relevant. Auch die Kosten für Installation, Nebenkosten für eventuelle Gerüstbauten und eine potenziell nötige Erneuerung oder Modernisierungen der Hauselektrik müssen beachtet werden.

Im Durchschnitt kann mit Anschaffungskosten zwischen 1.800€ und 2.100€ pro kWp, kurz für Kilowatt-Peak, gerechnet werden. Eine Anlage ohne Speicher für ein Ein- bis Zwei-Familienhaus sollte für eine ausreichende Stromproduktion auf einen Ertrag von 4 bis 10 kWp ausgelegt sein. Damit kann man als Privatverbraucher mit einem Durchschnittspreis von 12.000€ bis 28.000€ rechnen – ohne Installationskosten, Nebenkosten und eventuell anfallende Modernisierungen. Jedoch sind die Anlagen von der Umsatzsteuer befreit. Das heißt, Käufer von Photovoltaik können die Komponenten zum Nettopreis erwerben.

In der Regel kann man sagen, dass sich je nach Preis eine PV-Anlage bereits nach 15 bis 20 Jahren rechnet. Das heißt, langfristig werden die Anschaffungskosten bei einer Lebensdauer von mehr als 20 Jahren durch die Ersparnisse gedeckt.

Finanzierung und Förderung von Photovoltaik

Für die Installation einer PV-Anlage stehen verschiedene Finanzierungsmöglichkeiten zur Verfügung. Diese sind speziell auf die Förderung von Photovoltaik ausgelegt.

KfW-Kredit “Förderprodukt Erneuerbare Energien”: Diese Finanzierung bezieht sich besonders auf die Unterstützung von Anlagen mit Photovoltaik auf Dächern, Fassaden oder Freiflächen.

Einspeisevergütung: Die bundesweit einheitliche Vergütung für Solarstrom, der ins öffentliche Netz eingespeist wird, beträgt aktuell 8,2 Cent pro kWh. Der Preis wird anhand des Jahres der Inbetriebnahme festgelegt und auf weitere 20 Jahre festgelegt. Der Nachteil ist, die Einspeisevergütung kann erst in Anspruch genommen werden, wenn die Anlage in Betrieb ist und tatsächlich überschüssiger Strom produziert und eingespeist wird.

Regionale Förderungen: Viele Bundesländer und Kommunen bieten Förderungen für die Installation von PV-Anlagen an. Eine häufige Bedingung dabei ist, dass der Antragsteller im Bundesland wohnen muss und der überschüssige Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird. Bei der Förderung auf kommunaler Ebene reichen die Zuschüsse von simplen Finanzspritzen bis hin zur Unterstützung von Sanierungsarbeiten des Daches, Blitzschutz und Gerüstkosten.

Das grüne Duo: Die perfekte Kombination aus PV-Anlage und Wärmepumpe

Eine besonders grüne Kombination ist die Verbindung von Photovoltaik und Wärmepumpe. So kann ein Haushalt mit Photovoltaik nicht nur ohne CO2-Ausstoß Strom produzieren, sondern auch klimaneutral heizen. Durch die Wärmepumpe wird der eigene Solarstrom direkt an Ort und Stelle verbraucht. Mit einem zusätzlichen Speicher für Photovoltaik kann auch an sonnenlosen Tagen oder nachts günstiger Solarstrom aus der eigenen Anlage genutzt und ein Dazukaufen von teurem Strom aus der Steckdose minimiert werden. In dieser Kombination findet sich sowohl für Neubauten als auch in der Nachrüstung bei Bestands- und Altbauten langfristig ein enormes Sparpotenzial durch Photovoltaik.

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