Energie: Solarenergie – So gewinnen Sie Strom und Wärme aus Sonnenlicht

Einleitung

August 2023 Solarenergie, Solarthermie, Solarwie? Die Konzepte rund um die Energie aus der Sonne geraten manchmal durcheinander. Die beiden wichtigsten sind Photovoltaik und Solarthermie. Hier erfahren Sie, wie die Technik funktioniert und wo der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik liegt?

Strom von der Sonne: die Photovoltaik-Anlage nach oben

Photovoltaikanlagen (PV-Anlage) wandeln Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Eine PV-Anlage besteht aus den Solarmodulen, die mit ihren darin enthaltenen Solarzellen das Sonnenlicht aufnehmen. Damit der Strom der Photovoltaikanlage im Haushalt genutzt werden kann, wandelt ein Wechselrichter den gewonnenen Gleichstrom in Wechselstrom um. Der so gewonnene Strom kann entweder direkt selbst genutzt oder ins allgemeine Stromnetz eingespeist werden. Dafür wird hierzulande die sogenannte Einspeisevergütung gezahlt. Zeitraum und Höhe der Vergütung sind im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt.

Wie viel Strom erzeugt eine Photovoltaik-Anlage? nach oben

Die Höhe der erzeugten Solarstrommenge hängt vom Standort, der Neigung und der Ausrichtung sowie den verwendeten Solarmodulen ab. Eine Photovoltaikanlage in Deutschland erzeugt im Schnitt je kWp (Kilowatt-Peak, Spitzenleistung) rund 1.000 Kilowattstunden Strom, wobei der Stromertrag in Süddeutschland häufig etwas höher ist als in Norddeutschland. Übrigens: Kilowatt-Peak (kWp) ist die übliche Einheit für Leistung bei Photovoltaikanlagen. Das kleine p steht für das englische peak (peak = Spitze) und bedeutet Spitzenleistung unter genormten Testbedingungen. Damit kann die maximale Leistung von verschiedenen Modultypen verglichen werden.

Lohnt sich eine Photovoltaikanlage? nach oben

Eine Anlage rechnet sich umso schneller, je mehr Solarstrom Sie direkt selbst verbrauchen – etwa für eine Wärmepumpe oder eine Ladestation für Elektroautos. Dabei ist der Strom vom eigenen Dach günstiger als der Strom aus dem Stromnetz. Der selbst erzeugte Strom, den Sie nicht verbrauchen, lässt sich ins öffentliche Netz einspeisen. Dafür gibt es die breite erwähnte Einspeisevergütung, welche eine dauerhaft verlässliche Einnahmequelle ist. Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage mit und ohne Batteriespeicher kann beispielsweise bei der Stiftung Warentest (www.test.de/Photovoltaik-Rechner-1391893-0) berechnet werden.

Festzuhalten ist, wenn Sie etwas für die Umwelt tun wollen, lohnt sich eine Photovoltaikanlage immer: Solar- bzw. Sonnenenergie ist eine unerschöpfliche Energiequelle und wird zudem noch CO₂-neutral gewonnen – im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen.

Vor der Installation beachten nach oben

Schauen Sie sich – am besten mit Unterstützung eines Fachunternehmens – Ihr Dach genau an. Ob eine Photovoltaikanlage genehmigungspflichtig ist, etwa bei denkmalgeschützten Gebäuden oder bei Veränderung des Erscheinungsbildes eines Hauses, erfahren Sie bei der örtlichen Baubehörde.

Wichtig ist, dass die Dachfläche frei von Schatten ist und über eine stabile Dachdeckung verfügt. Die Unterkonstruktion muss die Module tragen können. Daher sollte das Dach von einer Statikerin oder einem Architekten geprüft werden, bevor die Anlage installiert wird. Das Ergebnis der Prüfung sollte schriftlich festgehalten werden, da sich im Schadensfall daraus ggf. Haftungsansprüche ergeben. Optimal für eine PV-Anlage sind eine Südausrichtung und eine Dachneigung von 30 Grad. Neigungen von unter 25 oder über 60 Grad können den Stromgewinn aus der Solaranlage um bis zu zehn Prozent verringern. Die Ausrichtung der Fläche und die Sonneneinstrahlung sind also entscheidend. Möchten Sie so viel Photovoltaik-Strom wie möglich selbst nutzen und einen ausreichend hohen Ertrag über den Tag verteilt ernten, sind flacher geneigte Ost-/Westdächer eine gute Voraussetzung dafür.

Haben Sie eine ausreichend große Dachfläche? Je mehr Fläche zur Verfügung steht, desto kostengünstiger wird die Anlage pro Kilowatt-Peak(kWp). Rund 6 m² ergeben 1 bis 1,2 Kilowatt Photovoltaikleistung. Eine Anlage mit 4 Kilowatt-Peak braucht demnach 20 bis 24 m² Fläche auf dem Dach.

Bedenken Sie auch, dass neue Stromkabel von der Dachanlage bis zum Zählerschrank verlegt werden müssen. Sind bereits Leerrohre vorhanden – kein Problem. Andernfalls muss die Verkabelung über oder unter dem Putz erfolgen, was Schmutz und weitere Kosten mit sich bringt. Für die Einspeisevergütung des erzeugten Solarstroms ist mindestens ein neuer Zähler nötig, ein zweiter, wenn man den Solarstrom auch selbst nutzt.

Förderung für Photovoltaik nach oben

Mit Krediten aus dem KfW-Programm Erneuerbare Energien Standard können Kauf und Installation einer neuen Photovoltaik-Anlage sowie die Anschaffung eines Stromspeichers finanziert werden. Auch Zuschüsse sind unter bestimmten Voraussetzungen möglich – vom Bund und in manchen Bundesländern und Kommunen. Achten Sie darauf, dass Fördermittel bereits bewilligt sein sollten, bevor Sie einen Kaufvertrag unterschreiben. Wichtig ist: Förderanträge müssen stets vor dem Beginn einer Maßnahme gestellt werden.

Solarthermie: Wärme vom Dach nach oben

Das vereinfachte Prinzip der Solarthermie (auch thermische Solaranlagen genannt) kennt jeder: Sobald man Wasser der Sonne aussetzt, erwärmt es sich. Je dunkler der Behälter für Wasser ist, desto höhere Temperaturen werden erreicht. Nach diesem Prinzip sammeln Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren auf dem Dach Sonnenwärme und geben die Wärme an eine Trägerflüssigkeit (meist Sole) ab. Diese erwärmt über einen Wärmetauscher in einem Speicher das Wasser für die Warmwasserbereitung oder den Heizkreislauf. Die abgekühlte Sole fließt zurück zum Kollektor, wird wieder erwärmt und der Kreislauf beginnt von Neuem. Das erwärmte Wasser kann dann beispielsweise für eine heiße Dusche genutzt werden. Eine höhere Ausnutzung der Sonnenwärme erreicht man, wenn diese nicht nur die Trinkwassererwärmung, sondern auch die Raumheizung unterstützt.

Lohnt sich eine Solarthermieanlage? nach oben

Eine Solarthermieanlage liefert übers Jahr ca. 60 Prozent des benötigten Warmwassers. Nutzen Sie die Solarthermie mit Heizungsunterstützung, lassen sich zusätzlich 30 Prozent der Heizenergie aus erneuerbaren Energien decken. Da nicht der gesamte Energiebedarf gedeckt wird, sind Solarthermieanlagen meist eine Ergänzung zu einem zentralen Wärmeerzeuger, etwa einer Gas- oder Öl-Brennwertheizung. Sie werden oft im Paket mit solchen Heizsystemen angeboten und installiert. In der Regel amortisiert sich eine Solarthermieanlage nach 15 bis 20 Jahren. Erst danach spart sie richtig Geld ein. Je nach Sonneneinstrahlung, Dachneigung und Anschaffungskosten kann es länger oder kürzer dauern. Mit Blick auf die Umwelt lohnt sich auch Solarthermie immer.

Planungs-Checkliste Solarthermie nach oben

Welches System für Sie infrage kommt, wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst – vor allem von der Personenanzahl im Haushalt und vom energetischen Standard des Hauses. Bevor Sie Ihr eigenes Wasser erwärmen können, sollten Sie sich – am besten mit Unterstützung eines Fachunternehmens – Ihr Dach genau anschauen. Denn nicht jedes Dach eignet sich für den Betrieb einer Solarthermie-Anlage. Bevor Sie ein Angebot bei Ihrem Handwerker einholen, stellen Sie folgende Daten zusammen:

Warmwasserbedarf

• Wie viel warmes Wasser verbrauchen die im Haus lebenden Personen (Warmwasserbedarf, soweit bekannt)?
• Wie wird das Trinkwasser bisher erwärmt (zentral mit Öl/Gas/Strom/Holz oder dezentral)?

Installationsort

• Wie groß ist die zur Verfügung stehende Dachfläche?
• Eignet sich die Dachneigung? Für die Trinkwassererwärmung ist ein Winkel von 30 bis 50 Grad ideal, für die Heizungsunterstützung 45 bis 70 Grad.
• In welche Richtung zeigt Ihr Dach? Eine Ausrichtung nach Süden ist ideal. Kleinere.Abweichungen nach Osten oder Westen sind meist auch noch in Ordnung.
• Ist die Sonneneinstrahlung hoch genug? Zu viele Schatten durch andere Gebäude oder Bäume sollte es nicht geben.

Raumwärmebedarf

(bei Solaranlagen zur Raumheizungsunterstützung)

• Wie groß ist die zu beheizende Wohnfläche?
• Wie wird die Wärme verteilt (Heizkörper, Fußbodenheizung)?

Sonstiges

• Daten des Heizkessels/Wärmeerzeugers: Brennstoff, Typ, Baujahr, Leistung
• Bisheriger Brennstoffverbrauch pro Jahr
• Sind Modernisierungsmaßnahmen geplant, zum Beispiel Wärmedämmung, Erneuerung der Fenster?
• Reicht der Platz im Keller für den erforderlichen Warmwasserspeicher? Auch Raumhöhe und Türbreiten sind zu beachten.

Förderung Solarthermie nach oben

Wer seine Heizung modernisiert und dabei auf Solarwärme setzt, kann im Rahmen der Bundesförderung für effizienze Gebäude (BEG) Zuschüsse beantragen oder sich einen Teil der Investition über die Steuer zurückholen. Weitere Informationen und den Antrag auf Förderung Ihrer neuen Heizung finden Sie auf www.bafa.de/ee. In der Förderdatenbank des Bundes erhalten Sie einen Überblick über Förderprogramme des Bundes, der Länder und der Europäischen Union. Themen- und strukturübergreifend finden Sie hier das aktuelle Förderangebot. www.foerderdatenbank.de

Gut zu wissen: Inzwischen kann die Energie der Sonne nicht nur genutzt werden, wenn diese auch scheint. Wer zur Solarthermie-Anlage den richtigen Pufferspeicher wählt, kann von der Sonne erwärmtes Wasser ganztägig nutzen.

Speicher für Solarstrom sind die perfekte Ergänzung zur Photovoltaikanlage. Die Batteriespeicher machen Solarstrom auch unabhängig von der Tageszeit verfügbar.