Photovoltaikanlage

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    Photovoltaikanlage
    Mehr als 1,7 Millionen Solaranlagen liefern rund 9 % des in Deutschland produzierten Stroms (Stand 2020).
    Strom aus erneuerbaren Energien liegt im Trend. Immer mehr Menschen wollen ihren Beitrag zur Energiewende leisten und sich gleichzeitig unabhängiger von den großen Stromanbietern machen. 

    Photovoltaikanlagen sind das Mittel der Wahl für Eigenheimbesitzer und für das Kleingewerbe. Mit überschaubaren Investitionen lassen sich zuverlässige Stromerträge erzielen. Zudem findet sich meist genug Platz für eine Anlage auf dem eigenen Dach oder dem Grundstück und die Errichtung der PV-Anlage ist im Allgemeinen nicht genehmigungspflichtig. Beste Voraussetzungen also für den Umstieg auf sauberen Strom.

    Photovoltaikanlagen von Solarwatt

    Die Photovoltaikanlage erzeugt kostengünstigen Strom aus Sonnenenergie. Mittels Energiemanagement und eines Stromspeichers lässt sich mehr vom eigenen Solarstrom nutzen.

    Photovoltaikanlagen von Solarwatt

    Eine Photovoltaikanlage erzeugt elektrischen Strom aus Sonnenenergie. Herz der PV-Anlage sind Solarmodule, in denen Solarzellen zusammengeschaltet sind. Diese Zellen wandeln die Sonneneinstrahlung in Gleichstrom.

    Ein Wechselrichter wandelt den Gleich- in Wechselstrom um, den Haushalts­geräte nutzen können. Weiterhin gehören Verkabelung, Anschlusselektrik, Zähler für die Abrechnung und bei Auf-Dach-Anlagen die Unterkonstruktion zur Photovoltaikanlage. Erweitern lässt sich die Anlage um Komponenten wie ein Energiemanagementsystem oder einen Batteriespeicher.

    Funktionsweise

    Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

    Eine Photovoltaikanlage erzeugt elektrischen Strom aus Sonnenenergie. Herz der PV-Anlage sind Solarmodule, in denen sich die Solarzellen befinden. Diese Zellen, die aus unterschiedlich leitenden Halbleiterschichten aufgebaut sind, wandeln die Energie der einfallenden Sonnenstrahlung in Gleichstrom um. Eine einzelne Solarzelle erzeugt nur wenig Strom, erst durch die Zusammenschaltung einer Vielzahl von Zellen zu Modulen und von Modulen zu einer Anlage lassen sich nutzbare Stromerträge erzielen. 

    Damit der Solarstrom von den Geräten im Haushalt genutzt werden kann, muss er in Wechselstrom umgewandelt werden. Dies ist Aufgabe des Wechselrichters. Die selbst erzeugte Solarenergie kann direkt im eigenen Haushalt genutzt werden. Besteht dort kein Bedarf, muss sie ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Soll der Solarstrom zu einem anderen Zeitpunkt, also z. B. in der Nacht oder bei schlechtem Wetter genutzt werden, muss er in einem Stromspeicher gespeichert werden.

    Gibt es einen Unterschied zwischen Photovoltaikanlage und Solaranlage?

    Solaranlage ist der Oberbegriff für Anlagen zur Erzeugung von Strom (Photovoltaik) und Wärme (Solarthermie) aus Sonnenenergie. Umgangssprachlich werden Photovoltaikanlage und Solaranlage oft synonym verwendet.

    Arten

    Arten von Photovoltaikanlagen

    Der überwiegende Teil der privat genutzten Photovoltaikanlagen wird als Auf-Dach-Anlage auf einem Schrägdach installiert. Das bedeutet, dass auf einem geneigten Dach ein Gestell errichtet wird, auf dem dann die Module befestigt werden. Bei den Modulen handelt es sich im Allgemeinen um sogenannte Dickschicht-Module (Glas-Folie-Module oder Glas-Glas-Module). Die preisgünstigeren aber weniger effektiven Dünnschichtmodule werden vor allem bei kommerziellen Anwendungen wie Solarparks eingesetzt und dort meist direkt auf dem Boden "aufgeständert".

    Bei  In-Dach-Anlagen werden die Solarmodule direkt in die Dachhaut integriert. Das heißt, ein Teil der Ziegel wird durch die Module ersetzt. Insbesondere im Rahmen einer Dachsanierung bietet es sich an, über diese Variante nachzudenken, da so Baukosten gespart werden können. Alternativ ist auch der Einsatz von Solardachziegeln möglich. Bei Solar-Carports oder Solar-Terrassen besteht das Dach meist vollständig aus den Modulen, die auf einer stabilen Unterkonstruktion aufliegen.

    Module lassen sich aber nicht nur auf dem Dach, sondern auch an Fassaden installieren. Dabei ist zu beachten, dass die Leistung von Fassadenanlagen meist geringer ausfällt als bei flächenmäßig gleich großen Dachanlagen. 

    Bei In-Dach- und Fassadenanlagen und bei Dachkonstruktionen aus Solarmodulen spricht man auch von gebäudeintegrierter Photovoltaik.

    Aufbau

    Aus welchen Komponenten besteht eine PV-Anlage?

    Hochwertige Photovoltaikmodule sichern gute Erträge

    Hauptbestandteile einer PV Anlage sind Photovoltaikmodule. Je besser die Technologie dahinter ist, desto höher und langfristig sicherer sind die Erträge – wie bei den hochwertigen Glas-Glas-Modulen von Solarwatt.

    SOLARWATT Solarmodule
    Leistung optimieren mit dem richtigen Wechselrichter

    Der Gleichstrom, den Solaranlagen erzeugen, kann meist nicht direkt genutzt werden. Darum wandelt ein Wechselrichter diesen in Wechselstrom um. Sie haben die Wahl zwischen einer Vielzahl an Wechselrichtern – wir helfen Ihnen gern weiter, den passenden zu finden.

    Ohne Zählerwechsel keine Einspeisung

    Der Stromzähler einer Photovoltaikanlage unterscheidet sich von einem typischen Haushaltsstromzähler dadurch, dass er den Stromfluss in beide Richtungen messen kann, also den Bezug von Netzstrom und die Einspeisung von Solarstrom ins Netz. Der Zähler ist somit essentiell für die korrekte Abrechnung der Einspeisevergütung.

    Fester Halt der Unterkonstruktion entscheidend

    Die meisten privaten Photovoltaikanlagen sind sogenannte Aufdach-Anlagen, bei denen die Module mit einer Unterkonstruktion (Montagegestell) mit einigem Abstand über dem Dach angebracht sind. Um Belastungen durch Witterungseinflüsse standzuhalten und um das Gewicht der Module zu tragen, müssen Unterkonstruktionen besonders hochwertig sein.

    Bei Indach-Anlagen ersetzen die direkt auf der Dachlattung befestigten Module die Eindeckung und bilden selbst die Dachhaut. Eine Unterkonstruktion ist hier nicht notwendig.

    Kabel als wichtige Verbindung zwischen Komponenten

    Die Kabel einer Solaranlage sorgen für die Stromübertragung von den Modulen zum Wechselrichter. Für einen einwandfreien Betrieb sollten Photovoltaik-Kabel bester Qualität verlegt werden, die gegenüber äußeren Einflüssen robust sind.

    Um den Solarstrom vom Dach so effizient wie möglich zu nutzen, empfiehlt es sich, die Photovoltaikanlage um ein Energiemanagement und einen Stromspeicher zu erweitern. Das Energiemanagement stellt überschüssigen Solarstrom Verbrauchern zur Verfügung. So lässt sich zum Beispiel zuverlässig das Elektroauto aufladen, wenn die Sonne scheint. Der Stromspeicher ermöglicht es, den tagsüber gewonnenen Solarstrom auch nachts zu verbrauchen.

    Voraussetzungen

    Solarstrom selbst erzeugen - Was ist zu beachten?

    Für die Installation einer Photovoltaikanlage sind bestimmte bauliche Voraussetzungen einzuhalten. Gerade bei älteren Dächern empfiehlt sich eine statische Prüfung, um die Belastbarkeit der Konstruktion abzusichern. Im Zweifelsfalle sollte vor Installation der PV-Anlage eine Dachsanierung durchgeführt werden, um später höhere Kosten zu vermeiden. 

    Ausschlaggebend für den zu erwartenden Solarstromertrag sind vor allem Dachausrichtung, Dachneigung sowie Größe und Beschaffenheit der Dachfläche. Bei einem Dach mit vielen Fenstern oder Gauben verringert sich die Nutzfläche für die Photovoltaik. Damit wird der Ertrag an Solarenergie im Vergleich zu einem Dach ohne Besonderheiten deutlich geringer ausfallen. 

    Dachausrichtung

    Eine Solaranlage sollte nach Möglichkeit nach Süden oder Südwesten ausgerichtet sein, um möglichst hohe Solarstromerträge erzielen zu können. Allerdings liefern auch Anlagen auf einem Ost-West-Dach gute Erträge. Die Investitionskosten sind hier allerdings meist etwas höher, weil die zwei Teilanlagen jeweils über einen eigenen Wechselrichter einspeisen.

    Dachneigung

    Eine Dachneigung zwischen 20° und 30° gilt als ideal für die Erzeugung von Solarstrom. Auf Flachdächern werden die Solarmodule deshalb mit Hilfe von Metallrahmen aufgerichtet („aufgeständert“), auf Schrägdächern werden sie parallel zur Dachfläche montiert. Bei Abweichungen von der idealen Neigung müssen ggf. mehr Module für die gleiche Leistung angebracht werden.

    Stärke der Sonneneinstrahlung

    In allen Regionen Deutschlands ist die Sonneneinstrahlung ausreichend hoch, um eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich zu betreiben. Im Süden der Republik sind die Bedingungen allerdings etwas besser als im Norden, d.h. pro Quadratmeter mit Solarmodulen belegter Dachfläche lässt sich im allgemeinen ein höherer Solarstromertrag erzielen.

    Verschattung

    Schatten kann bei einer Photovoltaikanlage zu einer im ungünstigen Fall stark verminderten Leistung führen. Da die Module im Allgemeinen in Reihe geschaltet sind, wird die zu erzielende Strommenge durch das Modul mit der geringsten Leistung bestimmt. Selbst kleine Verschattungen können deshalb einen großen Effekt haben. Es ist somit ratsam, die Dachfläche vor der Installation hinsichtlich einer möglichen Verschattung zu prüfen. Dabei sind auch zukünftige Entwicklungen zu berücksichtigen, wie Baumwuchs oder die Baupläne der Nachbarn.

    Hauseigene Elektroinstallation

    Für die Verbindung der Photovoltaikanlage mit dem Wechselrichter und von da zum Anschluss an das öffentliche Stromnetz müssen Solarkabel vom Dach in den Keller bzw. Hauswirtschaftsraum verlegt werden. Dabei können sich umfangreiche Bauarbeiten erforderlich machen. Es ist daher sinnvoll, genau zu planen, wo Wechselrichter und Stromspeicher platziert werden.

    Lohnt sich eine PV-Anlage
    Kosten

    Kosten und Finanzierung einer Photovoltaikanlage

    Lohnt sich eine Photovoltaikanlage?

    Wie jede Investition lohnt sich der Kauf einer PV-Anlage erst dann, wenn diese in einem überschaubaren Zeitraum ihre Kosten wieder einspielt. Der derzeitige Preis für Strom beträgt ca. 30 Cent / kWh. Laut einer Studie des Fraunhofer-Institutes für Solare Energiesysteme liegen die Gestehungskosten (Kosten für die Erzeugung) einer kWh Solarstrom bei Kleinanlagen zwischen 7,23 Cent im Süden Deutschlands und 11,54 Cent im sonnenärmeren Norden (Stand 2018).

    Bei der durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zugesicherten Einspeisevergütung von ca. 8 Cent pro Kilowattstunde lässt sich leicht einsehen, dass die Einspeisung überschüssigen Solarstroms kaum noch zur Refinanzierung der PV-Anlage beiträgt. Der große Unterschied zwischen Gestehungskosten und Netzstromkosten legt nahe, dass sich der höchste Gewinn durch Eigenverbrauch erzielen lässt. Es lohnt sich also, möglichst viel vom eigenen Stromverbrauch durch den eigenen Solarstrom abzudecken und keinen Netzstrom zu beziehen. Erreichen lässt sich das durch intelligentes Energiemanagement, den Einsatz eines Stromspeichers aber auch durch die Umstellung von Wärme und Mobilität auf elektrischen Strom (Sektorenkopplung).

     Damit sich eine Photovoltaikanlage möglichst frühzeitig rentiert, sollten Sie unbedingt das Thema der Finanzierung ins Auge fassen: günstige Solarkredite, Förderungen und steuerliche Optimierung helfen dabei, Geld zu sparen.

    Auslegung

    Wie groß sollte meine PV-Anlage sein?

    Die Auslegung einer PV-Anlage ist von vielen Faktoren abhängig. Wichtige Bemessungsgrößen sind der Jahresstromverbrauch des Haushaltes und die zur Verfügung stehende Dachfläche. Wie viel Strom erzeugt werden kann, hängt zudem von der Leistung der eingesetzten Module ab.

    Als Faustregel gilt, dass mit der Leistung der Anlage (z.B. 5 kWp) der Jahresstromverbrauch theoretisch abzudecken geht (z.B. 5.000 kWh). Hierbei geht man davon aus, dass sich aus einem kWp-Anlagenleistung etwa 1.000 kWh Solarstromertrag pro Jahr gewinnen lassen. Eine Vollversorgung ist so allerdings nicht möglich, da der Strom meist dann erzeugt wird, wenn der Verbrauch gering ist und umgekehrt. Typischerweise liegt der Eigenverbrauchsanteil einer Photovoltaikanlage bei 20 bis 30 Prozent.

    Im Zuge der Sektorenkopplung, das heißt der Nutzung von Strom für Elektromobilität und zur Wärmeerzeugung, steigt der Strombedarf. Daher lohnt es sich immer mehr, das Dach bestmöglich auszunutzen und mit der maximalen Zahl an Module zu belegen. Die durchschnittliche Größe von Photovoltaikanlagen für den Haushalt ist in Deutschland daher in den letzten Jahren gewachsen. Sie liegt heute bei einer Maximalleistung von etwa 10 kWp.

    Solaranlage planen: Darauf sollten Sie achten

    1. Prüfen von Immobilie und Finanzierung

    In der Frühphase der Planung sollten Sie die folgenden Punkte abklären: Ist Ihre Immobilie für die Anbringung von Solarmodulen geeignet und welche Finanzierung bzw. Förderung kommt für Sie in Frage. Beispielsweise stellt die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW Bank) verschiedene Angebote für die Solarförderung zur Verfügung.

    Photovoltaikanlage
    2. Vororttermin mit einem Fachpartner

    Unser kompetenter und zuverlässiger Fachpartner verschafft sich einen ersten Eindruck von Ihrer Immobilie und prüft ebenfalls die Einhaltung der baulichen Voraussetzungen. Gern berät Sie unser Fachpartner umfassend und beantwortet Ihre Fragen.

    3. Angebot einholen

    Im Anschluss an den Vororttermin erhalten Sie innerhalb kurzer Zeit Ihr persönliches Angebot.

    4. Prüfung des Angebots

    Kontrollieren Sie das Angebot auf Vollständigkeit und Richtigkeit der Daten.

    5. Auftragserteilung und Inbetriebnahme

    Sobald Sie unserem Fachpartner den Auftrag erteilt haben, stimmt dieser mit Ihnen den Installationstermin ab. Nach der Fertigstellung und einer umfassenden Prüfung inkl. Erstellung eines Prüfprotokolls erfolgt die Übergabe an Sie. Am Tag der Übergabe erhalten Sie eine umfassende Einweisung in die Anlage und deren Bedienung, so dass Sie diese im Anschluss in Betrieb nehmen können. Vergessen Sie nicht, die Anlage nach Inbetriebnahme beim Marktstammdatenregister anzumelden.

    6. Wartung

    Eine Solaranlage muss in regelmäßigen Abständen gewartet werden.

    Unser Tipp: Schließen Sie einen Wartungsvertrag mit unserem Fachpartner vor Ort ab. Sie müssen sich nicht um die Einhaltung der Wartungsintervalle kümmern und haben immer einen Ansprechpartner.

    Installation

    Installation einer Solaranlage

    Die Photovoltaikanlagen werden mit einer Unterkonstruktion auf der vorhandenen Dacheindeckung angebracht. Diese Aufdach-Anlagen eignen sich somit besonders für Bestandsimmobilien, bei denen Photovoltaik nachgerüstet werden soll. Die Module werden in geringem Abstand zu den Dachziegeln montiert, wobei unbedingt auf eine ausreichende Luftzirkulation hinter den Modulen zu achten ist („Hinterlüftung“). Das sorgt dafür, dass die Module auch bei hohen Temperaturen im Sommer nicht zu warm werden und effizient arbeiten.  

    Bei Ziegeldächern, die in Deutschland am weitesten verbreitet sind, werden zur Montage der Unterkonstruktion Haken in die Dachsparren geschraubt. Auf die Haken montiert der Installateur anschließend Schienen, in denen die Solarmodule befestigt werden. Je nach Modulart können diese verschraubt, eingehängt oder auch mit Klammern befestigt werden. Bei der Installation ist besondere Vorsicht geboten, um weder Dachziegel noch die Dämmung zu beschädigen. Eine Alternative zu herkömmlichen Solar Aufdach-Anlagen sind Indach-Systeme.

    Montage und Installation einer Photovoltaikanlage sollten ausschließlich durch Fachbetriebe vorgenommen werden. Unsere kompetenten Fachpartner in Ihrer Nähe helfen Ihnen gern dabei

    Wartung

    Nach der Installation ist vor der Wartung

    Trotz eines geringen Wartungsbedarfs bei PV-Anlagen darf dieses Thema nicht außer Acht gelassen werden. Eine Photovoltaikanlage besteht aus verschiedenen Komponenten, die zum einen den äußeren Einflüssen unterschiedlich stark ausgesetzt sind und zum anderen unterschiedlich hohe Lebensdauern haben. Besonders gering ist der Wartungsaufwand bei Solarmodulen. Insbesondere die hochwertigen Glas-Glas-Module von Solarwatt sind sehr langlebig und extrem robust. Im Vergleich dazu treten bei Verkabelungen und Wechselrichtern eher Beeinträchtigungen auf, die durch regelmäßige Wartungen schnell behoben werden können.

    Rechtliches

    Rechtliche Aspekte der Photovoltaik

    Bei der Installation einer PV-Anlage sind immer auch rechtliche Fragen zu beachten. Dazu gehören u.a.:

    • Ist eine Baugenehmigung notwendig?
    • Wie werden Einnahmen aus der Anlage steuerlich eingeordnet?
    • Welche Garantien/Gewährleistungen gelten für die Komponenten?

    Für die Installation einer Photovoltaikanlage auf einem Hausdach ist in der Regel keine Genehmigung erforderlich, da das Anbringen als bauliche Maßnahme gilt. Für die Installation an denkmalgeschützten Häusern gelten Sonderregeln. Weitere Ausnahmefälle sind Anlagen, die aus dem Gebäude herausragen oder Vorgaben, die aus örtlichen Bebauungsplänen hervorgehen. Hier gibt es leider keine bundeseinheitlichen Regelungen.

    Geltende Bauordnung beachten

    Informieren können Sie sich zu den jeweiligen Vorschriften in den geltenden Bauordnungen. Prüfen Sie, ob und welche Veränderungen an der Umgebung vorgenommen werden dürfen, um die Leistung der PV Anlage zu verbessern.

    Bezogen auf das natürliche Umfeld einer geplanten Anlage gilt besondere Vorsicht. Die Bauordnungen geben vor, inwieweit die Umgebung an die Erfordernisse einer Photovoltaikanlage angepasst werden darf. Darunter fällt beispielsweise, ob ein Baum gefällt werden darf, um die Verschattung zu verhindern.

    Einspeisevergütung und Solarkredite

    Ein weiteres rechtlich relevantes Thema ist die Finanzierung einer Solaranlage. Dazu gehört unter anderem die Einspeisevergütung, die im EEG vom Gesetzgeber festgeschrieben wurde. Darunter ist ein festgelegter Betrag zu verstehen, den Anlagenbetreiber für die Einspeisung des Solarstroms aus ihrer Anlage vom Netzbetreiber erhalten. Aufgrund der niedrigen Vergütung ist dieses Modell vor allem bei Neuinstallationen nicht mehr relevant.

     

    Eine weitere Finanzierungsmöglichkeit bieten die sogenannten Solarkredite. Verschiedene Banken, darunter die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bieten Verbrauchern Kredite für die Anschaffung und Installation einer Photovoltaikanlage an.

    Eigenverbrauch an Solarstrom optimieren
    Autarkie

    Photovoltaikanlagen erweitern

    Eigenverbrauch des selbst erzeugten Solarstroms optimieren

    Was bedeutet es, den Eigenverbrauch zu optimieren? Im Mittelpunkt steht der Gedanke, möglichst viel des selbst erzeugten Solarstroms im eigenen Haushalt zu verbrauchen. Je mehr kostenloser Solarstrom durch den Anlagenbetreiber verbraucht wird, desto geringer ist der Bedarf an teurem Netzstrom.

    Dass sich das lohnt, zeigt eine einfache Rechnung: Wer Solarstrom produziert und diesen ins Netz einspeist, bekommt eine Vergütung von unter 8 Cent je kWh. Wird später Netzstrom für rund 30 Cent je kWh eingekauft, zahlen Sie für den verbrauchten Strom trotz Photovoltaikanlage rechnerisch noch ca. 22 Cent. Der erzeugte Strom, der selbst verbraucht wird, muss nicht vom Versorger eingekauft werden. Er schlägt nur mit den sogenannten "Gestehungskosten", also den deutlich geringeren Kosten für seine Erzeugung (zwischen 7,23 und 11.54 Cent, also ca. 10 Cent) zu Buche.

    Wie erreichen Sie einen möglichst hohen Eigenverbrauch? 

    Kombinieren Sie Ihre Solaranlage mit einem Stromspeicher oder verwenden Sie den Solarstrom zur Wärmeerzeugung oder für die Elektromobilität. Ein hoher Eigenverbrauch sorgt also zum einen für eine niedrigere Energierechnung und zum anderen für mehr Unabhängigkeit.

    Lohnt sich die Installation eines Speichers?

    Seitdem die Vergütung für Photovoltaik-Strom, der in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird (Einspeisevergütung), nur noch gering ausfällt, lohnt es sich immer mehr, den kostenlosen Solarstrom selber zu verbrauchen. Ein Stromspeicher, auch Solarstromspeicher genannt, sorgt dafür, dass der Solarstrom genau dann zur Verfügung steht, wenn er gebraucht wird. Das heißt, gespeicherter Solarstrom ist Tag und Nacht verfügbar. Als Anlagenbetreiber benötigen Sie dadurch weniger teuren Netzstrom; die Energiekosten sinken und die Unabhängigkeit steigt.

    Heimspeicher sind mittlerweile, auch dank Speicherförderungen, deutlich günstiger geworden, so dass die Anschaffungskosten wieder eingespielt werden. Große Renditen lassen sich damit aber noch nicht erzielen.