Photovoltaik – Was ist das und wie funktioniert es?

Was ist Photovoltaik?

Photovoltaik ist eine Technologie, bei der Sonnenlicht in elektrischen Strom umgewandelt wird. Trifft das Licht auf die Solarzellen in den Solarmodulen, entsteht eine Spannung, die durch den photovoltaischen Effekt in Gleichstrom umgewandelt wird.

In Privathaushalten hat sich jedoch Wechselstrom durchgesetzt. Daher wird durch einen sogenannten Wechselrichter der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt. So kann der selbst erzeugte Strom direkt im Haus verwendet oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Gut zu wissen: Bei der Erzeugung von Strom stoßen die Solarmodule kein CO₂ oder andere Partikel aus. Daher wird er auch als grüner oder sauberer Strom bezeichnet.

Hinweis: Umgangssprachlich werden die Begriffe Photovoltaikanlage und Solaranlage häufig synonym verwendet. Tatsächlich handelt es sich bei der Solaranlage um den Oberbegriff für eine Anlage zur Energiegewinnung mittels Sonnenlicht. Das kann entweder Photovoltaik für die Stromerzeugung oder Solarthermie für die Wärmeerzeugung sein.

Wie ist eine Photovoltaikanlage aufgebaut?

Eine Photovoltaik- oder PV-Anlage besteht zum größten Teil aus Solarmodulen, in denen sich wiederum einzelne Solarzellen befinden. Die Solarmodule können platzsparend auf dem Dach installiert werden. Auch auf freien Flächen in Form von Solarparks oder auf dem Wasser ist der Aufbau einer Anlage möglich.

Ebenfalls zur Anlage gehören ein Wechselrichter und ein Hausanschluss mit Stromzähler. Die meisten Photovoltaikanlagen sind zusätzlich mit einem Strom- bzw. Batteriespeicher ausgestattet. Dadurch kann der produzierte Strom erst gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden.

Optional gibt es auch weitere Komponenten. Viele Hausbesitzer installieren bspw. eine Wallbox für die Ladung von Elektroautos. Aber auch Notstromboxen können bei länger anhaltenden Stromausfällen den Haushalt mit Solarstrom versorgen.

Gut zu wissen: Kombinieren Sie Ihre PV-Anlage mit einem intelligenten Energiemanager wie thermondo smart, können Sie die verschiedenen Komponenten miteinander verknüpfen. Durch die smarte Steuerung profitieren Sie von vielen Vorteilen und können Ihren Eigenverbrauch enorm erhöhen.

Welche Vorteile hat eine Photovoltaikanlage?

Mit Photovoltaik kann besonders günstig Strom erzeugt werden, da die Sonne ihre Energie kostenlos zur Verfügung stellt. Die Stromgestehungskosten liegen zwischen 4 und 14 ct/kWh. Bei einem durchschnittlichen Stromtarif kosten 1 kWh Strom rund 36 ct.

Kurz erklärt: Die Stromgestehungskosten beschreiben die durchschnittlichen Kosten für die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom über die gesamte Lebensdauer einer Anlage. Sie umfassen Investition, Betrieb und ggf. Wartung, geteilt durch die erzeugte Strommenge. Sie variieren stark, da sie von verschiedenen Faktoren wie Investitionskosten pro Kilowattpeak oder Standort bzw. Ausrichtung und dem damit einhergehenden Ertrag abhängig sind.

Weitere Vorteile einer PV-Anlage:

• 20 Jahre zuverlässig Strom: Solarmodule halten zwei Jahrzehnte und länger.
• Kostengünstiges Laden: Elektroautos können mittels Wallbox mit dem Solarstrom versorgt werden.
• Wertsteigerung der Immobilie: Gebäude gewinnen an Wert, wenn sie eine Photovoltaikanlage 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: Mit Photovoltaik können Sie einen Teil Ihres Stroms selbst erzeugen. Kombinieren Sie die Anlage mit einer Wärmepumpe, machen Sie sich zusätzlich unabhängig von fossilen Brennstoffen.

Welche Anforderungen müssen für eine Photovoltaikanlage erfüllt sein?

Die Anforderungen für die Installation einer Photovoltaikanlage betreffen vor allem die Bauart des Daches sowie die Ausrichtung. Aber auch im Haus müssen Anforderungen an die Elektrik erfüllt werden.

PV-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 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.

PV-Anforderungen an das Haus:

• Wechselrichter sollten möglichst in der Nähe des Zählerschranks installiert werden
• 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 bspw. unter Denkmalschutz steht, kann dies jedoch notwendig sein.

In jedem Fall müssen Sie, ob mit oder ohne Genehmigung, das Baurecht und Baunormen am Wohnort unbedingt beachten. Dazu gehört unter anderem der Abstand zum Nachbarhaus.

Welche Ausrichtung des Daches ist für eine PV-Anlage notwendig?

Sowohl Südausrichtung als auch Ost-West-Installationen sorgen für eine ausreichende Stromproduktion. Durch neueste Technik ist sogar eine Ausrichtung nach Norden möglich. Bei diffusem Licht stehen die Nord-Anlagen denen nach Süden, Osten oder Westen in nichts nach.

Hinweis: Bei Sonneneinstrahlung produzieren Anlagen mit Nordausrichtung 30–40 % weniger Energie. Daher muss im Einzelfall geklärt werden, ob sich in dem Fall eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich lohnt.

Photovoltaik Kosten: Wie viel müssen Sie für eine Anlage zahlen?

Die Kosten für eine Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher im Ein- oder Zweifamilienhaus liegen je nach Größe zwischen 13.500 und 32.000 €. Pro Kilowattpeak (kWp) liegen die Kosten bei 1.300–2.700 €. Die meisten privaten Anlagen sind auf eine Größe zwischen 5 und 25 kWp ausgelegt.

In diesem Preis sind die Kosten für die Solarmodule, den Batteriespeicher, den Wechselrichter und die Montage enthalten. Auch die Nebenkosten für eventuelle Gerüstbauten und eine potenziell nötige Erneuerung oder Modernisierung der Hauselektrik müssen beachtet werden.

Zusätzliche Komponenten wie Notstromboxen oder Wallboxen sind in der Preisspanne nicht berücksichtigt. Diese Kosten fallen sehr individuell je nach den Bedürfnissen der Hausbesitzer aus.

Wann amortisiert sich eine PV-Anlage?

Eine private Photovoltaikanlage rechnet sich nach ca. 11–12 Jahren. Da die Anlagen eine Lebensdauer von 20 Jahren und mehr haben, ist die Anschaffung eine Investition, die sich vor allem langfristig lohnt.

Je größer der Unterschied zwischen dem Strompreis vom Anbieter und den Stromgestehungskosten der eigenen Anlage, desto schneller amortisiert sich die Anschaffung.

Ab wann sich Ihre Anlage amortisiert hat, können Sie mit einer einfachen Formel berechnen:

Anschaffungskosten / (jährliche Einnahmen + jährliche Ersparnisse) = Amortisationszeit in Jahren

Wird die Anschaffung von Photovoltaik gefördert?

Für die Installation einer PV-Anlage stehen verschiedene Finanzierungsmöglichkeiten zur Verfügung:

• KfW-Kredit Nr. 270 „Erneuerbare Energien – Standard“

Dieser KfW-Kredit unterstützt Hausbesitzer bei der Errichtung, der Erweiterung und dem Erwerb von Photovoltaikanlagen. Dazu gehören auch die Kosten für Planung und Installation. Neben Photovoltaik werden auch andere Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien finanziert.

• Einspeisevergütung

Die Einspeisevergütung ist eine bundesweit einheitliche Vergütung für Solarstrom, der ins öffentliche Netz eingespeist wird. Aktuell beträgt die Einspeisevergütung 7,78 ct/kWh für Anlagen bis 10 kWp, die zwischen dem 1. Februar und dem 31. Juli 2026 installiert werden. Der Preis wird anhand des Jahres der Inbetriebnahme festgelegt und gilt für die nächsten 20 Jahre.

Gut zu wissen: Die Einspeisevergütung im Rahmen der Förderung von PV-Anlagen gem. Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) soll ab 2027 auslaufen. Geplant ist ein Übergang zur Direktvermarktung des PV-Stroms. Aktuell ist dieses Markt-Modell für Anlagen ab 100 kWp verpflichtend.

• Regionale Förderungen

Viele Bundesländer und Kommunen bieten Förderungen für die Installation von PV-Anlagen an. Bei der Förderung auf kommunaler Ebene reichen die Zuschüsse von simplen Finanzspritzen bis hin zur Unterstützung von Sanierungsarbeiten des Daches, Blitzschutz und Gerüstkosten.

Eine häufige Bedingung dabei ist, dass der Antragsteller im Bundesland wohnen muss und der überschüssige Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird.

Wie kann der Eigenverbrauch optimiert & das Einsparpotenzial erhöht werden?

Je mehr Strom Sie selbst verbrauchen, desto mehr Energiekosten können Sie sparen. Daher sind die meisten Photovoltaikanlagen in Privathaushalten so ausgelegt, dass möglichst viel Strom direkt verbraucht und lediglich der Überschuss ins öffentliche Netz eingespeist wird.

Warum ist das so? Jede Kilowattstunde Strom, die Sie erst für 7,78 ct Vergütung einspeisen und dann wieder vom Energieversorger für 36 ct zurückkaufen müssen, kostet Sie rund 28 ct.

Um den Eigenverbrauch der PV-Anlage zu steigern, haben Betreiber verschiedene Möglichkeiten:

• Batteriespeicher, um den eigenen Solarstrom auch später (z. B. abends und nachts) verwenden zu können
• Energiemanager, auch Home Energy Management System (HEMS) genannt, der die Energieströme intelligent koordiniert
• Wärmepumpe als Heizsystem inkl. Warmwasserbereitung
• Wallbox bzw. Elektroauto als elektrischer Verbraucher und zusätzlicher Speicher

Allein mit der Kombination aus Photovoltaik und Batteriespeicher können Sie den Eigenverbrauch Ihrer Photovoltaikanlage enorm erhöhen. Die Speicherung ermöglicht es Ihnen, Ihren Strom auch in sonnenarmen Stunden oder nachts verwenden zu können.

Kommen weitere elektrische Verbraucher wie z. B. eine Wärmepumpe oder ein Elektroauto hinzu, deren Verbrauch von einem Energiemanager intelligent koordiniert wird, können Sie den Eigenverbrauch auf bis zu 80 % steigern. Das erhöht das Einsparpotenzial enorm, da Sie nicht nur Stromkosten sparen, sondern auch Ihre Kosten zum Heizen und Autofahren reduzieren.

Gut zu wissen: Unser intelligenter Energiemanager thermondo smart verbindet Ihre Photovoltaikanlage mit Ihrem Batteriespeicher und allen elektrischen Verbrauchern wie der Wärmepumpe. Dabei werden die Energieverbräuche so optimiert, dass so viel eigener Solarstrom wie möglich in Ihrem Haushalt verwendet wird.

Das grüne Duo: Die perfekte Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe

Eine besonders klimafreundliche 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. Damit das grüne Duo seine Vorteile voll ausspielen kann, ist die Kombination mit einem intelligenten Energiemanager sinnvoll.

Zudem sollte nicht nur die Photovoltaikanlage mit einem Stromspeicher ausgestattet, sondern auch die Wärmepumpe mit einem Pufferspeicher kombiniert werden. So kann mit dem selbst produzierten Solarstrom die Wärmepumpe genutzt werden und die Wärme im Pufferspeicher zwischengelagert werden.

Gut zu wissen: Bei thermondo erhalten Sie alles aus einer Hand und können das Komplettpaket aus Wärmepumpe und Photovoltaik kaufen.

FAQ – Häufig gestellte Fragen zum Thema Photovoltaik

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