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Photovoltaik: Stromgewinnung durch die Sonne

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Photovoltaik bietet die Möglichkeit m aus Sonnenenergie Strom zu erzeugen. Sie wird nicht nur von Energiekonzernen in großen Solarfarmen eingesetzt, sondern kann auch von jedermann für den Hausgebrauch genutzt werden. Auf immer mehr Hausdächern sieht man kleinere Photovoltaikanlagen, mit denen die Hausbesitzer im Idealfall ihren kompletten Strombedarf selbst erzeugen und zudem auch noch Geld verdienen können, indem Sie überschüssigen Strom in das Stromnetz einspeisen. Liebäugeln auch Sie mit dem Kauf und Bau einer Photovoltaik-Anlage auf Ihrem Grundstück bzw. Haus, liefern wir Ihnen alle wichtigen Informationen, die Sie rund um dieses Thema wissen müssen.

Aufbau einer Photovoltaikanlage

Der Aufbau einer Photovoltaikanlage kann grob in die zwei Hauptbestandteile unterteilt werden: Module und Wechselrichter (Netzeinspeisegerät). Hierzu kommen noch das Montagegestell, um die Module auf dem Dach zu montieren, die Solarkabel für die Kabelverbindungen, um die einzelnen Komponenten miteinander zu verbinden, sowie ein Stromzähler. Dieser misst den erzeugten, eingespeisten und selbst verbrauchten Strom für die Abrechnung mit dem Netzbetreiber. Zudem ergänzt heute immer häufiger ein Stromspeicher den Aufbau einer Solaranlage. Dieser ermöglicht es, gewonnene Energie zu speichern, um diese zu einem späteren Zeitpunkt selbst zu verbrauchen. Der Speicher ist allerdings optional, da Überproduktionen theoretisch auch direkt ins Stromnetz eingespeist und so verkauft werden können. Dies ist aber, wie Sie weiter unten erfahren werden, bei der heutigen Einspeisevergütung die rechnerisch nicht optimale Lösung.

Und nun noch einmal in der Übersicht: Generell besteht eine Photovoltaikanlage aus folgenden Bauteilen, die bei einer Installation montiert und zu einer funktionierenden Photovoltaikanlage zusammengefügt werden:

  • Solarzellen auf dem Dach. Diese werden zu PV-Modulen verbunden werden, die das Sonnen-licht in Strom umwandeln.
  • Unterkonstruktion auf dem Dach, welche die Solar¬module mit der Dachkonstruktion verbindet und für einen sicheren Halt sowie ggf. die passende Neigung sorgt.
  • Die Verkabelung, die größtenteils unter dem Dach erfolgt. Über die verlegten Kabel wird der gewonnene Solarstrom zum Generatoranschluss¬kasten und zum Inverter geleitet.
  • Netzeinspeisegerät am Übergabepunkt zum Netz, das den Gleichstrom der Solarzellen in nutzbaren Wechselstrom umwandelt.
  • Ertrags- bzw. Verbrauchszähler, der mit dem Netzeinspeisegerät verbunden wird und für die Abrechnung mit dem Netzbetreiber notwendig ist.
  • ggf. ein Solarstromspeicher, der die gewonnene elektrische Energie für einen späteren Verbrauch speichert.

Voraussetzungen für eine Photovoltaikanlage

Die erste Voraussetzung ist natürlich, dass die Sonne scheint. In Österreich liegt die jährliche mittlere Sonneneinstrahlung bei rund 1.000 kWh pro Quadratmeter. Das ist mehr als die Hälfte der Sonnenenergie, die in der Sahara, dem idealen Standort für Photovoltaik-Anlagen, auf die Erdoberfläche trifft. Somit ist eine Nutzung von Photovoltaik hierzulande zwar nicht ganz so effektiv, wie sie andernorts ist. Aber für den Hausgebrauch reicht die Energie der Sonne im Jahresschnitt mehr als aus, um einen einzelnen Haushalt mit Energie zu versorgen. Denn die in Österreich gemessene Sonneneinstrahlung pro Quadratmeter und Jahr entspricht immerhin der Energie aus rund 100 l Öl.

Die zweite Voraussetzung ist natürlich ein entsprechender Platz für den Aufbau einer Photovoltaikanlage. Da wäre zum einen die Himmelsrichtung. Um eine möglichst hohe Effizienz bei der Stromgewinnung zu erreichen, sollte natürlich auch eine größtmögliche Menge an Sonnenlicht und damit Sonnenenergie die Photovoltaikanlage erreichen. Dies bedeutet, dass eine Ausrichtung in südliche Richtung ideal ist. Eine Südwest- oder Südost-Ausrichtung ist ebenfalls in Ordnung. Auch diese Dächer können so hohe Stromerträge generieren, dass sich die Anschaffung rechnet. So kann z. B. eine nach Süd-Ost ausgerichtete Anlage mit 40 Grad Neigung noch mehr als 95 Prozent der Sonnenenergie nutzen. Eine Ausrichtung gen Norden macht hingegen keinen Sinn, da so kaum Strom produziert werden kann. Zudem sollten die Kollektoren natürlich nicht durch Bäume, Schornsteine oder andere Häuser verdeckt werden, also im Schatten liegen. Je ungehinderter und je länger die Sonne am Tag auf die Photovoltaikanlage scheint, desto mehr Energie generieren Sie mit ihr. Ideal ist eine Neigung des Daches um etwa 30 Grad. Auch eine Installation auf Flachdächern ist möglich. In diesem Fall sitzen die Module auf einem Gestell, um die richtige Neigung zur Sonne zu erreichen.

Der zweite Punkt ist die Größe, denn eine Photovoltaikanlage ist in der Regel deutlich raumgreifender als eine Solaranlage. Somit müssen Sie genug Platz auf dem Dach frei haben, der nicht durch Erker, eine solarthermische Anlage oder andere Dinge verbaut ist. Empfohlen wird eine Mindestleistung der Module von 1.000 Watt, besser wären 2.000 oder noch mehr Watt. Als Richtwert geben wir Ihnen folgendes an die Hand: Eine etwa 1.000 Watt starke Photovoltaikanlage erzeugt zwischen 800 und 1.000 kWh Strom pro Jahr. Der Verbrauch eines 4-Personen-Haushaltes liegt bei jährlich rund 4.000 kWh. Wollen Sie den kompletten Bedarf Bedarf einer vierköpfigen Familie decken, bedarf es also einer Photovoltaikanlage von rund 5.000 Watt. Wie viele Quadratmeter Dachfläche hierfür notwendig sind, hängt auch von der eingesetzten Technologie der Photovoltaikanlage ab. Hat diese einen Wirkungsgrad von rund 18 Prozent (z. B. monokristallin), benötigen Sie ca. 8 Quadratmeter Photovoltaik für einen Kilowatt erzeugten Strom. Somit benötigen Sie für eine Fünf-Kilowatt-Anlage aus kristallinen Solarmodulen bei einem Schrägdach rund 50 Quadratmeter Dachfläche. Setzen Sei hingegen amorphes Silizium mit einem Wirkungsgrad von nur ca. 6 Prozent ein, sind es schon 150 Quadratmeter für die gleiche Menge gewonnener Energie. Bei Flachdächern ist der Platzbedarf größer.

Der dritte Punkt, den Sie bei den Voraussetzungen beachten müssen, sind die in der Regel nicht gerade geringen Anschaffungskosten, auf die weit weiter unten noch einmal genauer eingehen. Haben Sie das notwendige Kapital nicht zur Hand, können Sie dieses per Kredit finanzieren. Zudem winkt eine Förderung, auf die wir auf dieser Seite genauer eingehen.

Planung einer Photovoltaikanlage

Der erste Schritt der Planung für eine Photovoltaikanlage ist, dass Sie eine Dachfläche auf Ihrem Haus haben, die die genannten Anforderungen bzgl. Größe und Ausrichtung (Himmelsrichtung) erfüllt. Zudem sollte diese auch technisch geeignet sein, um eine solche Anlage installieren zu können. Sind Sie sich nicht sicher, kontaktieren Sie eine Firma, die den Aufbau von Photovoltaikanlagen anbietet. Diese schicken dann einen Experten bei Ihnen vorbei, der eine Vermessung und Begutachtung Ihres Hauses und der möglichen Dachfläche vornimmt.

Je nach zur Verfügung stehender Fläche können Sie dann schauen, wie groß die zu installierende Photovoltaikanlage ausfallen kann. Generell gilt, dass größere Anlagen mehr Strom generieren, wenn die gleiche Effizienz vorliegt. Je mehr Strom Sie generieren, desto mehr Ihres Energiebedarfes können Sie durch die Eigenproduktion mit Photovoltaik decken. Generieren Sie sogar einen punktuellen Überschuss, also mehr Strom als Sie verbrauchen, können Sie diesen verkaufen und ins Stromnetz einspeisen.

Auf der anderen Seite steigen natürlich auch die Kosten für den Kauf und die Installation der Photovoltaik. Wie Sie weiter unten erfahren, ist ein gewisser Anteil an Eigenkapital wirtschaftlicher, sodass Sich die Anschaffung eher rentiert. Daher ist die Größe der Photovoltaikanlage also nicht nur eine Frage des verfügbaren Platzes, sondern eben auch Ihres verfügbaren Budgets. Generell können Sie aber auch eine Komplettfinanzierung der Photovoltaikanlage vornehmen, da die Kredite recht günstig sind. Dennoch ist es rentabler, wenn Sie einen gewissen Prozentsatz nicht aufnehmen müssen, wie Sie weiter unten erfahren. Zudem gibt es in Österreich auch staatliche Förderungen für den Bau von Photovoltaikanlangen. Diese reduzieren das Kapital, dass für den Kauf notwendig ist.

Auf jeden Fall sollten Sie die Planung und den Aufbau einer Photovoltaikanlage von Fachmännern vornehmen lassen. Diese kennen sich mit der Materie aus und können Sie nicht nur bestens beraten, sondern nehmen auch die Installation schnell und sicher vor.

Die Kosten für eine Photovoltaikanlage

Bereits mehrfach ist das Thema der Kosten für eine Photovoltaikanlage gefallen. Diese sind natürlich mit entscheidend für die Wirtschaftlichkeit einer Anlage, auf die wir weiter unten eingehen. Zunächst wollen wir uns den genauen Kosten widmen, die Sie für den Kauf und Aufbau einer Photovoltaikanlage ungefähr kalkulieren können. Natürlich schwanken diese Kosten, zumal die Preise für Photovoltaik in den vergangenen Jahren immer weiter gesunken sind. Für eine grobe Größenordnung reicht es aber, damit Sie ein ungefähres Gefühl über die Kosten für eine Photovoltaikanlage erhalten.

Was kostet also nun eine Photovoltaikanlage? Während der Preis für eine schlüsselfertige Photovoltaikanlage pro Kilowatt im Jahr 2007 noch bei gut 5.000 Euro lag, zahlen Sie für die gleiche Leistung im Jahr 2018 nur noch rund 1.500 Euro. Somit sind die Kosten in den vergangenen gut 10 Jahren um rund zwei Dritte gesunken. 2016 lagen die Preise von Photovoltaikmodulen je nach Modultyp sowie dem Herstellungsland zwischen 1,45 und 2,00 Euro pro Watt Peak. Dies bedeutet, dass eine 5kWp-Anlage Kosten in Höhe von etwa 8.000 Euro für die Solarmodule verursacht. Hierzu kommen dann noch die Kosten für einen Wechselrichter, die zwischen 1.000 und 2.000 Euro liegen. Somit betragen die Kosten für eine schlüsselfertige Photovoltaikanlage, die den Stromverbrauch eines 4-Personen-Haushaltes deckt, ca. 9.000 Euro bis 10.000 Euro netto. Die Photovoltaikanlagen-Preise pro kWp beziehen sich auf die fertig montierte Photovoltaikanlage inkl. Solarmodule, Wechselrichter, Montagegestell, elektrische Verkabelung, Planung und Installation. Bitte beachten Sie, dass alle Preise netto angegeben sind, da Sie sich Betreiber von Solaranlagen die gezahlte Umsatzsteuer erstatten lassen können. Zudem müssen Sie beachten, dass keine Anlage der anderen gleicht. Somit kann es zu bautechnischen Unterschieden kommen, die die Kosten einer Anlage nach oben treiben können.

Neben den Anschaffungskosten kommen zudem noch laufende Kosten für den Betrieb und die Instandhaltung. Diese sind aber im Vergleich sehr gering – vor allem in den ersten Jahren, da hier noch keine Wartungen anfallen. Es handelt sich hierbei um Kosten für die Zählermiete beim Stromnetzbetreiber, die Kosten für die Versicherung der Photovoltaikanlage sowie Kosten für die jährliche Wartung. Letztgenanntes sollten Sie von einem Fachmann durchführen lassen. Insgesamt belaufen sich die laufenden Kosten auf ca. 250 bis 300 Euro pro Jahr für ein typisches Einfamilienhaus mit einer gängigen Photovoltaikanlage. Später können kleine Reparaturen erforderlich sein, die die Kosten entsprechend in die Höhe treiben können.

Installation und Wartung einer Photovoltaikanlage

Die Installation einer Photovoltaikanlage sollten Sie auf jeden Fall einem Fachmann überlassen. Bei diesem können Sie sich nicht nur beraten lassen und die benötigten Teile bestellen, sondern die neue Photovoltaikanlage dann auch gleich an Ort und Stelle installieren lassen. Dies ist, vor allem bei der gängigen Positionierung auf einem Dach, kein allzu leichtes Unterfangen und erfordert nicht nur Kenntnisse und Erfahrung, sondern auch das passende Werkzeug. Laien sollten den Aufbau einer Photovoltaikanlage nicht selbst vornehmen, da Sie hierfür auf dem Dach arbeiten müssen, was sehr gefährlich ist. Zudem ist auch das notwendige Knowhow erforderlich, um eine funktionierende Photovoltaikanlage aufzubauen.

Nach dem Aufbau kann die Photovoltaikanlage beginnen, Solarenergie in Strom umzuwandeln. Damit dies auch über viele Jahre zuverlässig funktioniert, ist etwas Pflege und Wartung für die Anlage notwendig. In regelmäßigen Abständen sollten Sie eine Wartung durchführen lassen, bei der die ordnungsgemäße und reibungslose Funktion der Anlage überprüft wird. Dieser Aufwand ist aber sehr gering und nur alle paar Jahre notwendig. Wenn Sie als Betreiber mit Sicht- und Ertragskontrolle Ihre Anlage beobachten und kontrollieren, ist ein großer Teil der Wartung schon erledigt. Den Rest muss dann aber ein Fachmann durchführen. Zu den Aufgaben einer Wartung von Photovoltaikanlagen gehören unter anderem folgende Arbeitsschritte:

  • Überprüfung der Funktion des Wechselrichters
  • Überprüfung der Sicherheitseinrichtungen
  • Sichtprüfung des Solargenerators und der sichtbar verlegten Leitungen auf dem Dach.
  • Überprüfung von Glasbruch oder Bruchschäden an der Dachdeckung. Diese können an Stellen, an denen die Dachhaken auf dem Dach aufliegen, entstehen. Sie sind für Laien schwer einsehbar.
  • Kontrolle, ob alle Verbindungen des Montagesystems noch fest sitzen und die Solarkabel unbeschädigt sind.
  • Überprüfung der elektrischen Bauteile, des Blitzschutzes der Photovoltaik-Anlage und des Netzanschlusses.
  • Messung des Stromflusses in den einzelnen Modulsträngen, falls die ermittelten Erträge geringer ausfielen.

Wichtig zu beachten ist, dass viele Hersteller der Solarmodule und Wechselrichter nur eine Garantie geben, wenn Sie für eine regelmäßige Wartung der Anlage durch einen Fachmann sorgen. In der Regel wird Ihnen vom Unternehmen, das Ihre Photovoltaikanlage installiert, auch ein Wartungsvertrag angeboten. Es ist ratsam, diese Möglichkeit anzunehmen. Achten und vergleichen Sie allerdings die Konditionen wie den Preis und die Wartungsfristen, um das beste Preis-Leistungs-Verhältnis zu erhalten. In der Regel ist eine Überprüfung der Anlage in den Frühlingsmonaten ratsam, um mögliche Defekte und Probleme vor den besonders ertragreichen Sommermonaten beheben zu können.

Neben der Wartung ist auch eine regelmäßige Reinigung der Anlage ratsam. Staub und anderer loser Dreck wird zwar durch Regen und Wind von den Solarzellen gespült bzw. geweht. Allerdings können sich mit der Zeit auch festsitzende Ablagerungen wie Vogelkot auf den Kollektoren ansammeln. Diese sollten zeitnah entfernt werden, um die volle Leistungsfähigkeit der Anlage zu erhalten. Auch für die Reinigung von Photovoltaikanlagen gibt es Fachbetriebe, die diese Arbeit gerne für Sie übernehmen. Zudem kann dies auch im Rahmen der Wartung erfolgen.

Wirtschaftlichkeit: lohnt sich eine Photovoltaik-Anlage?

Nachdem wir nun viele Vorteile und Voraussetzungen von Photovoltaik-Anlagen aufgelistet haben, bleibt die Frage nach der Wirtschaftlichkeit. Wann rentieren sich die Anschaffungskosten und wie viele Jahre dauert es, bis sich diese wieder amortisiert haben? Wie Sie dies für sich und Ihren Haushalt ausrechnen, stellen wir Ihnen im Anschluss ausführlich vor.

Wirtschaftlichkeitsrechner

Generell ist es eigentlich eine relativ einfache Rechnung. Die Frage ist, ob Sie mit dem Kauf und Bau einer Photovoltaikanlage langfristig mehr Geld ausgeben, als Sie einnehmen bzw. sparen. Zu den Kosten gehören die Anschaffungskosten sowie die Versicherungs-, Wartungs- und Reparaturkosten, auf die wir weiter oben bereits eingegangen sind. Müssen Sie die Kosten für die Anlage fremdfinanzieren, z. B. über einen Kredit, müssen Sie zudem noch die Zinsen hierfür mit in die Kalkulation einbeziehen. Um diesen Kostenpunkt möglichst klein zu halten, ist eine Eigenfinanzierung in Höhe von mindestens 25 Prozent ratsam, damit sich die Photovoltaikanlage schneller amortisiert.

Auf der “Habenseite” können Sie den generierten Strom verbuchen. Leistet die Photovoltaikanlage genug Kilowatt, sodass Sie den kompletten Stromverbrauch Ihres Haushaltes erzeugen können, und haben Sie einen Solarstromspeicher integriert, können Sie die durchschnittlichen Stromkosten pro Jahr hier verbuchen. Leistet die Anlage sogar noch mehr, können Sie den Überschuss ins Netz einspeisen und somit verkaufen. Dies sorgt für weitere Deckungsbeiträge, um die Kosten für die Anlage möglichst schnell wieder zu amortisieren.

Stellen Sie nun beide Seiten gegenüber und addieren diese jahresweise auf. Während auf Seite der Kosten der größte Betrag bereits im ersten Jahr anfallen und sich in den Folgejahren nur geringe Beträge für Wartung und Co addieren, summieren sich die “Gewinne” aus der Stromkostenersparnis und dem ggf. anfallenden Verkaufserlös relativ konstant pro Jahr auf. Die Photovoltaikanlage hat sich komplett amortisiert, sobald die Erträge die Kosten übersteigen.

Alternativ können Sie natürlich auch von einem fixen Zeitraum von z. B. 20 Jahren ausgehen. Summieren Sie alle Kosten über diesen Zeitraum auf, also neben der Anschaffung auch Kreditkosten, Versicherungsgebühren, Wartungen und Co. Auf der anderen Seite kalkulieren Sie die Erträge durch die Stromkostenersparnis sowie eventuelle Einspeisevergütungen des Verkaufs von Strom. In der Regel sollte bei einem so langen Zeitraum der Gewinn die Kosten deutlich übersteigen. Teilen Sie diesen Betrag durch die Jahre, ermitteln Sie die Rendite pro Jahr. Wenn Sie diese auf das eingesetzte Eigenkapital umrechnen, erhalten Sie zudem die Eigenkapitalrendite.

Einfacher lässt sich dies vermutlich an einem Beispiel darlegen, dass wir Ihnen im Folgenden an die Hand geben (Quelle: Europressedienst Bonn, basierend auf Zahlen von 2010):

Anschaffungskosten netto 15.000 Euro
Eigenkapital (25 Prozent) 3.750 Euro
Darlehen (Zins 4,15 %, 10 Jahre) 11.250 Euro
Vergütung je kWh 0,3914 Euro
Stromertrag/Jahr 5.000 kWh
Stromvergütung/Jahr 1.957,00 Euro
Vergütung über 20 Jahre (kalkuliert mit 0,25 % Minderleistung p. a.) 38.224,22 Euro
Gesamtkosten über 20 Jahre 21.152,81 Euro
Zinsen im 1. Jahr 466,87 Euro
Gewinn nach 20 Jahren 17.071,41 Euro
Eigenkapitalrendite 12,8 Prozent

Neben der Wirtschaftlichkeit gibt es aber noch einen zweiten Faktor, den Sie mit einberechnen sollten. Denn Photovoltaik ist eine umweltfreundliche und saubere Energiequelle. Daher sollten Sie ebenfalls in Ihre Kalkulation mit einbeziehen, was Ihnen der Schutz der Umwelt wert ist – auch wenn jeder Einzelne natürlich nur einen kleinen Teil dazu beitragen kann.

Hersteller von Photovoltaikanlagen

Die größten Hersteller von Photovoltaikanlagen stammen aktuell aus China. Aber auch Deutschland, USA, Japan und weitere Nationen weisen bekannte Unternehmen in diesem Bereich auf. Wir geben Ihnen einen kleinen Überblick über die führenden Hersteller aus den verschiedenen Regionen.

Deutschland und Österreich

Es gibt eine ganze Reihe bekannter Photovoltaik-Hersteller aus Deutschland. Diese schneiden regelmäßig bei Qualitätstests und Untersuchungen besonders gut ab und gelten allgemein als Premiumsegment mit dementsprechend im oberen Segment angesiedelten Preisen. Zu den renommierten deutschen Hersteller gehören unter anderem Schott Solar, Solarworld, Conergy oder Q-Cells. Allerdings produzieren nicht alle Unternehmen auch in Deutschland, sondern haben teilweise die Fertigung ins Ausland verlagert. Auch aus Österreich stammen einige Firmen, z. B. Fronius International GmbH, ein Hersteller von netzgekoppelten Wechselrichtern und Komponenten zur PV-Anlagenüberwachung.

Amerikanische und asiatische Hersteller

Vom nordamerikanischen Kontinent stammen diverse Hersteller, die etabliert und bekannt sind, z. B. First Solar. In Japan sitzen unter anderem Sharp und Kyocera. In den letzten Jahren hat sich aber China zum Marktführer etabliert. So hat die Produktionskapazität in China sich in den letzten Jahren derart vervielfacht, dass auch dort inzwischen erhebliche Überkapazitäten bestehen. Gute Qualität ist von Yingli Solar oder Trina Solar zu erwarten. Abstand sollten Sie hingegen von Photovoltaikmodulen unbekannter Hersteller nehmen, selbst wenn Garantieleistungen von 20 Jahren versprechen. Denn wer weiß heute schon, ob die entsprechende Firma in ein paar Jahren überhaupt noch besteht und Garantieansprüche entsprechend geltend gemacht werden können.