Solarenergie aus eigener Produktion: Das sollten Sie darüber wissen

Die Sonne ist ein gewaltiger Fusionsreaktor. Mit dem, was von ihrer Strahlungsenergie jährlich auf der Erde ankommt, ließe sich der Weltenergiebedarf viele Male decken. Nutzbar machen lässt sich die Sonnenenergie mithilfe photovoltaischer Anlagen, die aus dem Licht der Sonne elektrischen Strom erzeugen. Hier haben wir für Sie zusammengefasst, wie eine Solaranlage funktioniert, wann sich die Anschaffung lohnt und welche Kosten dafür anfallen.

Was ist Photovoltaik?

Als Photovoltaik wird die direkte Umwandlung von Licht in elektrischen Strom bezeichnet. Der Begriff setzt sich aus dem griechischen Wortstamm "phos" (Licht) und der Einheit der elektrischen Spannung (Volt) zusammen.

Entdeckt wurde der photoelektrische Effekt bereits 1839 vom französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel. Maßgeblich beteiligt an der weiteren Erforschung war Albert Einstein. Erstmals technisch zur Anwendung kam die Photovoltaik im Jahr 1955 bei der Stromversorgung von Telefonverstärkern.

1958 startete mit Vanguard 1 der erste Satellit mit Solarzellen in die Erdumlaufbahn. Insbesondere die Nachfrage aus der Raumfahrt erbrachte in den 1960er bis 1970er Jahren große Fortschritte bei der Entwicklung von Photovoltaikzellen. Auf der Erde fanden PV-Anlagen damals deutlich weniger Anklang als heute.

Erst mit der Ölkrise 1973/74 und den Nuklearunfällen von Harrisburg und Tschernobyl kam es zu einem Umdenken in der Energieversorgung. Seit Ende der 1980er Jahre wird die Photovoltaik in zahlreichen Ländern intensiv erforscht. Diese Bemühungen ließen die weltweit installierte Leistung von 700 MWp im Jahr 2000 auf 1.185 GWp im Jahr 2022 anwachsen.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Die Energiegewinnung mittels Photovoltaik-Solaranlage erfolgt mithilfe des photoelektrischen Effekts von Solarzellen. Mittlerweile existieren viele verschiedene Zelltypen, die einerseits nach dem verwendeten Halbleitermaterial und andererseits nach Zelltechnologie (Wafer oder Dünnschicht) kategorisiert werden. Wichtigstes Halbleitermaterial ist Silizium. Es finden aber auch weitere Halbleiter wie Cadmiumtellurid und Galliumarsenid Verwendung. Die Kristallstruktur kann kristallin (mono- oder polykristallin) oder amorph sein.

Eine Silizium-Solarzelle besteht aus zwei unterschiedlich behandelten Siliziumschichten. Die obere ist mit Phosphoratomen durchsetzt. Daher gibt es hier zusätzliche frei bewegliche Elektronen. In der unteren Schicht führt die Zugabe von etwas Bor zum Entstehen zusätzlicher Fehlstellen, die ebenfalls frei beweglich sind. Im Grenzbereich beider Schichten besetzen die freien Elektronen die unbesetzten Löcher. Durch das Sonnenlicht werden die Elektronen aus den Löchern "herausgeschlagen". Sie driften in die obere Schicht, die Löcher in die untere. Auf diese Weise entstehen ein Plus- und ein Minuspol, ähnlich einer Batterie. Wird ein Verbraucher angeschlossen, fließt Strom.

Wie ist eine PV-Anlage aufgebaut?

Im Wesentlichen besteht eine Anlage zur Gewinnung von Solarenergie aus:

  • Solarmodulen mit Solarzellen,
  • der Verkabelung,
  • einem Montagesystem zur Befestigung der PV-Module und
  • einem Wechselrichter, der den Gleichstrom aus den Modulen in nutzbaren Wechselstrom umwandelt.

Mittlerweile gehört ein Stromspeicher zu vielen Solaranlagen. Dieser ermöglicht es, die erzeugte Sonnenenergie zeitlich unabhängig von der Erzeugung zu nutzen. Dadurch lässt sich der Eigenverbrauch erhöhen, was finanzielle und ökologische Vorteile bietet.

Für wen lohnt es sich, eine Solaranlage zu bauen?

Ob sich neue Solartechnik für Sie lohnt, hängt von Ihren persönlichen Zielen ab. Möchten Sie der Umwelt etwas Gutes tun, lässt sich die Frage eindeutig mit "Ja" beantworten. Doch auch aus rein wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist eine Photovoltaikanlage sinnvoll, wenn die Voraussetzungen stimmen. Verbrauchen Sie einen Teil der Sonnenenergie vom Dach selbst, brauchen Sie weniger Strom aus dem Netz zu kaufen. Damit können Sie Ihre Energiekosten deutlich senken und sich zugleich ein Stück weit unabhängiger vom Stromanbieter machen.

Nicht selbst genutzte Solarenergie können Sie gegen eine Einspeisevergütung in das öffentliche Netz einspeisen. Auch wenn diese mittlerweile deutlich niedriger ausfällt, trägt sie doch zur Wirtschaftlichkeit der Anlage bei. Für Solartechnik mit bis zu 10 kWp erhalten Sie derzeit 8,2 Cent je Kilowattstunde. Bei größeren Anlagen gibt es für den über 10 kWp hinausgehenden Anlagenteil 7,1 Cent je Kilowattstunde. Bis zu 13 Cent pro Kilowattstunde bekommen Sie, wenn Sie den gesamten erzeugten Strom einspeisen.

Was ist bei der Planung einer Solaranlage zu beachten?

Nicht jedes Haus und jeder Standort eignen sich für eine Solaranlage mit Photovoltaik. Zudem sind die Anlagen im Großen und Ganzen zwar genehmigungsfrei, jedoch gibt es Ausnahmen. Wohnen Sie beispielsweise in einer Eigentums- oder Mietwohnung, benötigen Sie die Zustimmung der anderen Eigentümer bzw. des Vermieters. Auch der Denkmalschutz kann sich als hinderlich erweisen.

Grundsätzlich eignen sich Schräg- und Flachdächer sowie Fassaden für die Solar-Technik. Bei Schrägdächern haben Sie die Wahl zwischen der Auf-Dach-Montage mittels Gestell und der In-Dach-Montage, bei der die PV-Module zugleich als Teil der Dachhaut fungieren. Auf Flachdächern werden die Module in der richtigen Neigung "aufgeständert". Als ideal gelten Schrägdächer mit einer Neigung von 25 bis 30 Grad und Südausrichtung. Kombinierte Ost-West-Anlagen bringen aber ähnlich gute Erträge. Verschattungen beeinträchtigen die Funktion einer Solaranlage und sollten daher vermieden werden.

Theoretisch können Sie die Solartechnik selbst auf dem Dach anbringen. Ratsam ist das jedoch nicht, da eine nicht fachgerechte Montage den Verlust der Hersteller-Garantie bedeuten kann. Mit dem Anschluss an die Hauselektronik und an das Stromnetz müssen Sie ohnehin einen Profi beauftragen.

Wie viel kostet die Solartechnik?

Die Kosten für die Solaranlage unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller. Zudem wird der Preis für die Solaranlage von folgenden Faktoren beeinflusst:

  • Größe der Anlage,
  • Solarzellentyp,
  • Montageart,
  • ortsbezogene Aspekte wie die Dachform, die Dacheindeckung und die Zugänglichkeit des Daches.

Der Quadratmeterpreis ist bei kleineren Anlagen in aller Regel höher als bei größeren. Zudem erhöhen sich die Photovoltaik-Kosten, wenn Sie einen neuen Zählerschrank benötigen oder die Solaranlage um Technik wie einen Speicher oder eine Wallbox erweitern möchten.

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