Photovoltaik-Anlage richtig planen

Explodierende Energiepreise lassen die Haushaltsausgaben in die Höhe schießen. Mit der eigenen Photovoltaik- Anlage auf dem Dach zapfen Sie die Sonne an und wandeln Sonneneinstrahlung direkt in elektrische Energie um. Das hilft Energiekosten zu sparen und ist ein aktiver Beitrag zum Klimaschutz. Durch die finanzielle Förderung der Photovoltaik durch das Erneuerbare-Energien- Gesetz (EEG) lohnt sich die Investition in Solaranlagen auch für den privaten Hausbesitzer. Sie erfüllt auch regionale Auflagen zur Nutzung regenerativer Energie, wie sie heute bei Neubauten oft gefordert werden. In den letzten drei Jahren hat sich die in Deutschland produzierte Solarstrommenge nahezu versechsfacht.

Wo gibt es genug Sonne?

Der ideale Standort für die Nutzung der Sonnenenergie liegt zwar in Ländern mit wesentlich stärkerer Sonneneinstrahlung als hierzulande, aber auch im eher sonnenarmen Deutschland übersteigt die Einstrahlung der Sonne immer noch den gesamten Energiebedarf unserer Wirtschaft um ein Vielfaches. Dennoch gibt es kleine regionale Unterschiede. Laut Gerhard Müller-Westermeier, Diplom- Metereologe vom Deutschen Wetterdienst, liefert die Sonne im Süden Deutschlands im langjährigen Mittel etwa 15 Prozent mehr Energie als im Norden. Die Sonneneinstrahlung reicht aber überall aus, um Sonnenenergie wirtschaftlich zu nutzen. Da die Sonne nur tagsüber scheint und es auch je nach Wetter und Jahreszeit deutliche Schwankungen der Einstrahlung gibt, genügen Solaranlagen als alleinige Stromquelle nicht. Zwar kann der Strom auch in Akkus gespeichert werden, sinnvoller und oftmals vorgeschrieben ist es aber, ihn mit anderen Stromquellen im öffentlichen Versorgungsnetz zu mischen.

Welche Voraussetzungen muss das Haus haben?

Für die optimale Umwandlung der Sonnenstrahlung in Strom sollten die Solarzellen direkt zur Sonne ausgerichtet sein. Ideal ist es, wenn sie zur Mittagszeit im rechten Winkel zur Sonne ausgerichtet werden. In unseren Breiten heißt das, dass sie auf einem nach Süden gerichtetem Dach mit zirka 30 Grad Neigung montiert werden und weder Nachbargebäude noch Kamine oder Bäume die Fläche abschatten. Achten Sie bei der Planung der Solaranlage darauf, dass Bäume, die heute noch klein sind, in wenigen Jahren deutlich gewachsen sein können und dann ihre Anlage beschatten.

Wenn Sie da nicht rechtzeitig eingreifen, verschlechtert das den Ertrag. Bei leichten Abweichung in der Neigung und der Himmelsrichtung lassen sich aber auch noch akzeptable Erträge erzielen. Mit einer etwas größeren Solarfläche können Sie aber die Ertragsminderung durch die ungünstigere Ausrichtung ausgleichen. Alternativ können die Panels mit den Solarzellen mit einer Ständerkonstruktion auch auf Flachdächern montiert oder sogar im Garten aufgestellt werden. Auch die Installation an einer nach Süden gerichteten Fassade ist möglich – und wird zudem stärker gefördert.

Wie wird die Anlage auf dem Dach montiert?

Am einfachsten ist die "Auf-Dach-Montage", bei der die Sonnenkollektoren mit speziellen Haltern einige Zentimeter über den Dachziegeln befestigt werden. Die Ausrichtung zur Sonne entspricht dabei der Dachneigung. Eine solche Solaranlage lässt sich auch gut nachträglich installieren. Sind Reparaturen an den Dachziegeln erforderlich oder liegen größere Verschmutzungen unter den Solarmodulen vor, so müssen diese meist demontiert werden. Wer die Solaranlage schon beim Neubau oder einer später erforderlichen Neudeckung des Daches einplant, kann die Vorteile der "In-Dach-Montage" nutzen. In diesem Fall werden die Kollektoren wie Einbauteile in die Dachdeckung einbezogen oder bilden sogar die komplette Deckung. Dann sparen Sie sich die Kosten für die Dachziegel.

Kann man eine Solaranlage selber einbauen?

Grundsätzlich gilt, was nicht verboten ist, das kann man auch selber machen. Beim Einbau einer Photovoltaik-Anlage sind allerdings eine Reihe von Dingen zu beachten, die der Eigenleistung Grenzen setzen. Zum einen ist das Arbeiten auf dem Dach nicht ungefährlich und die Kollektoren müssen auf dem Dach so montiert werden, dass das Dach auch später wieder dicht ist. Elektrik ist Profisache denn die Solarzellen produzieren auch Strom, wenn nur wenig Licht scheint.

Die komplette Anlage muss in jedem Fall von einem zugelassenen Elektriker geprüft und an das öffentliche Stromnetz angeschlossen werden. Da das meiste Geld ohnehin für die Kollektoren, Wechselrichter und Einspeisezähler draufgeht, lohnt es sich meist nicht, die im Vergleich dazu eher geringen Handwerkerkosten einzusparen.

Was kostet eine Photovoltaik- Anlage?

Die Kosten für eine Photovoltaik-Anlage hängen im Wesentlichen von der Einbausituation, der Größe der Solarfläche und der Bauart der Solarpanels ab. Eine Photovoltaik-Anlage mit etwa 45 bis 50 qm Solarfläche und zirka 5 kWp erzeugt ungefähr den Strom eines Haushalts mit vier Personen. Die Kosten einer solchen Anlage liegen bei etwa 35 000 bis 40 000 Euro, was einen durchschnittlichen Preis von 7000 bis 8000 Euro pro 1 kW Nennleistung macht. Bei der Nutzung größerer Dachflächen veringert sich der Preis pro 1 kWp. "kWp" bedeutet Kilowatt peak und kennzeichnet die maximale Leistung von Solarmodulen unter genormten Testbedingungen, also die sogenannte Nennleistung. In Deutschland lassen sich je nach geografischer Lage und Sonnenintensität mit einer Anlage mit einer Nennleistung von 1 kWp ungefähr 700 bis 900 kWh Strom pro Jahr erzeugen.

Strom verkaufen oder selbst verbrauchen?

Die Produktion von Solarstrom nur für den eigenen Bedarf lohnt sich in der Regel nicht. Ausnahme sind vielleicht weitabliegende Berghütten ohne öffentlichen Stromanschluss, ein Gartenhaus in der Kleingartensiedlung oder das Reisemobil. Hier besteht aber das Problem, dass die Energie für die Nacht oder Schlechtwettertage gespeichert werden muss. Das lässt sich zwar mit großen Akkus und entsprechender Ladesteuerung regeln, ist jedoch relativ kostspielig und mit hohen Energieverlusten verbunden. Doch der Normalfall ist die Einspeisung des Solarstroms ins öffentliche Stromnetz. Durch die im EEG festgelegten Einspeisebeträge bekommt der Solarstromer mehr Geld pro Kilowattstunde als er für den Verbrauch zahlen muss.

Wann rechnet sich eine Photovoltaik-Anlage?

Durch die garantierten Preise für die Einleitung ins öffentliche Stromnetz lohnen sich Photovoltaik-Anlagen in absehbarer Zeit. Die wichtigsten Größen für die Berechnung des Ertrages und der Einnahmen Ihrer Anlage sind die möglichst genaue Südausrichtung, der Neigungswinkel, die Panelfläche, der Standort und das Jahr der Inbetriebnahme. Mit einem Solarrechner wie man ihn im Internet findet (zum Beispiel vom Solarzellenhersteller Mitsubishi Electric) können Sie die voraussichtlichen Erträge Ihrer Photovoltaik-Anlage berechnen. Zur Zeit müssen Sie mit etwa acht bis zwölf Jahren rechnen, bis sich die Investition in eine Photovoltaik-Anlage auf einem Einfamilienhaus amortisiert hat.

Denken Sie daran, dass die im EEG garantierte Einspeisevergütung nach dem Jahre der Inbetriebnahme richtet und dann 20 Jahre lang gelten. Während Solaranlagen für die Wärmegewinnung für ein optimales Betriebsergebnis exakt auf den jeweiligen Bedarf abgestimmt sein sollten, gilt bei der Gewinnung vom Solarstrom die Regel "mehr bringt mehr". Aus wirtschaftlichen Gründen hat es also keinen Sinn, beispielsweise nur ein halbes Dach mit Solarpanels zu versehen, wenn doppelt so viel Strom erzeugt werden kann, was in der Regel ökonomischer ist.

Gibt es Unterschiede bei den Solarmodulen?

Konventionelle Photovoltaik-Module bestehen aus einer Vielzahl von kleinen Solarzellen, deren aktive Schicht Silizium ist. Je nach Kritallisationsform des Siliziums unterscheidet man monokristalline, polykristalline und amorphe Solarmodule. Sie unterscheiden sich in Preis und Wirkungsgrad. Am teuersten sind Module mit monokristallinem Silizium. Sie haben den höchsten Wirkungsgrad, der bei etwa 15 Prozent liegt. Zur Zeit arbeiten die Hersteller an der nächsten Solarmodul-Generation: Dünnschicht-Module, nur noch wenige Millimeter dick, auch flexibel und nicht mehr aus herkömmliche Silizium bestehend. Cadmiumtellurd oder Kupfer-Indium- Diselenid sollen dann die Produktion einfacher machen, weniger Rohstoff verbrauchen und im Idealfall zu preisgünstigen Modulen führen.

Der Staat zahlt mit

Die Nutzung regenerativer Energien wie Wasser- und Windkraft sowie Solarenergie ist im Erneuerbare-Energien- Gesetz geregelt. Die wichtigste Förderung für Photovoltaik-Anlagen ist die vom Gesetz garantierte Einspeisevergütung. Sie beträgt für 2008 in Betrieb genommene Anlagen bis 30 kW Nennleistung 46,75 Cent/kWh. Das ist deutlich mehr als die allgemeinen Produktionskosten für elektrische Energie und auch noch mehr als private Verbraucher pro Kilowattstunde zahlen. Die Einspeisevergütung wird für das Jahr der Inbetriebnahme und die nächsten 20 Jahre garantiert.

Für später in Betrieb gehende Solaranlagen verringert sich von Jahr zu Jahr der Garantiebetrag. Darüber hinaus hilft die KfW (www.kfwfoerderbank. de) bei Investitionen in Solaranlagen durch günstige Kredite. Zusätzlich haben einzelne Bundesländer spezielle Förderprogramme für die Nutzung von Solarenergie und andere umweltschonende Maßnahmen. Informationen dazu finden Sie auf www.solarfoerderung.de.

Wie aus Licht Strom gemacht wird

Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Sie beruht auf dem photovoltaischen Effekt, den Alexander Bequerel 1839 entdeckte. In den Solarzellen wird bei Sonneneinstrahlung eine elektrische Spannung zwischen zwei Kontakten erzeugt. Verbindet man sie mit einem Verbraucher, fließt zwischen den Kontakten der Solarzelle ein Gleichstrom. Dieser wird in der Photovoltaik-Anlage zusammengeschaltet und in einem Wechselrichter in den bei uns üblichen Wechselstrom (230 Volt/50 Hertz) umgewandelt. Über einen speziellen Einspeisezähler wird der produzierte Solarstrom in das öffentliche Stromnetz geschickt. Die Verbraucher im Haus werden nicht direkt mit dem eigenen Solarstrom betrieben, sondern über einen Bezugszähler vom öffentlichen Stromnetz versorgt. Der Verbrauch wird später verrechnet.

Bei direkter Ausrichtung der Solarzellen nach Süden und knapp 30 Grad Neigung lässt sich die Sonnenenergie optimal ausnutzen. Hat Ihr Dach einen anderen Neigungswinkel oder zeigt es nicht nach Süden, verringert sich der Stromertrag. Wie viel Verlust Sie hinnehmen müssen, zeigt Ihnen diese Grafik.

Hilfe im Netz: Unter http://www.strom-in-die-steckdose.de/banner4/solarrechner.htm können Sie errechnen, wie hoch der Ertrag und die Einnahmen Ihrer geplanten Photovoltaikanlage ungefähr sein werden.