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Photovoltaikanlagen - mit sauberem Sonnenstrom Energiekosten sparen

Photovoltaikanlagen sind klimaschonend und mittlerweile auch ganz ohne Förderung rentabel.  Verschaffen Sie sich hier einen ersten Überblick über Funktionsweise, Planung und Kosten von Anlagen für Ein- und Zweifamilienhäuser.  

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Was ist Photovoltaik?

Photovoltaik ist eine Technologie, bei der aus Sonnenlicht Strom erzeugt wird. Dies geschieht mithilfe von Photovoltaikmodulen. Trifft Licht auf ein Modul, läuft im Inneren eine chemische Reaktion ab, die einen Stromfluss herbeiführt.

Solaranlage: Photovoltaikanlage oder Solarthermie-Anlage?

Synonym zum Begriff Photovoltaikanlage oder auch PV-Anlage wird häufig der Begriff Solaranlage verwendet. Mit einer Solaranlage ist allerdings lediglich eine Anlage gemeint, die Sonnenenergie in nutzbare Energie umwandelt. Somit kann es sich auch um eine Solarthermie- statt eine Photovoltaikanlage handeln, bei der nicht Strom, sondern Wärme erzeugt wird.

Solar thermal system on an overgrown roof

     Solarthermie- Wärme aus Sonnenenergie                                   Photovoltaik – Strom aus Sonnenenergie

Wie sieht es mit der Klimabilanz von Photovoltaikanlagen aus?

Viele Menschen entscheiden sich für eine Photovoltaikanlage um einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Eine der ersten Fragen ist jedoch häufig: Ist dies tatsächlich so umweltschonend? Die Produktion von Photovoltaikmodulen verbraucht doch Unmengen an Energie? Grundsätzlich ist das richtig. Dadurch, dass eine PV-Anlage während Ihrer Betriebszeit jedoch keine Emissionen verursacht, ist die CO2 Einsparung im Vergleich zur konventionellen Stromerzeugung dennoch beträchtlich und Photovoltaik hat eine positive Klimabilanz.

Energetische Amortisation

Betrachtet man die für die Produktion nötige Energie, hat eine Photovoltaikanlage nach nur zwei bis drei Jahren genauso viel Energie produziert, wie für Ihre Produktion nötig war (energetische Amortisationszeit). Bei einer Anlagenlebensdauer von 20-25 Jahren oder mehr bedeutet das, dass eine Anlage 7-12 mal mehr Energie erzeugt, als sie verbraucht.

CO2-Bilanz

Insgesamt machen die durch die Produktion verursachten CO2-Emissionen zwischen 70-90 g CO2 pro produzierte Kilowattstunde Solarstrom aus. Das ist bedeutend weniger als bei der Nutzung von fossilen Energieträgern. Eine Kilowattstunde Strom aus einem Erdgaskraftwerk hat in etwa ein CO2 Äquivalent von 450 g. Wichtig ist vor allem die Tatsache, dass jede installierte Photovoltaikanlage den Anteil an Erneuerbaren Energien an der Stromproduktion erhöht. Somit verbessert sich auch die Klimabilanz von PV-Anlagen stetig.

Aufbau einer Photovoltaikanlage

Die wichtigsten Bestandteile einer Photovoltaikanlage sind die Photovoltaikmodule und der Wechselrichter. In den Modulen wird Sonnenenergie in Strom umgewandelt. Dieser fließt dann als Gleichstrom in den Wechselrichter, wo er in netztauglichen Wechselstrom umgewandelt wird. Vom Wechselrichter wird der Solarstrom direkt an Stromverbraucher im Haus oder ins Netz geleitet.

Weitere Bestandteile einer Anlage sind Solarkabel zum Stromtransport und ein Einspeisezähler, der misst wie viel überschüssiger Solarstrom ins Stromnetz abgegeben wird. Gegebenenfalls kann eine Photovoltaikanlage um ein Energiemanagementsystem oder einen Stromspeicher ergänzt werden. Ein Stromspeicher lohnt vor allem dann, wenn ein hoher Eigenverbrauch von Solarstrom angestrebt wird.

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                                      Aufbau einer Photovoltaikanlage

Lohnt sich eine Photovoltaikanlage für mein Haus?

Eine Photovoltaikanlage lohnt sich im Prinzip für alle, die ein eigenes Haus besitzen und über mindestens 20m² freie Dachfläche verfügen. Das Dach sollte möglichst nicht nach Norden ausgerichtet und nicht verschattet sein, damit ein guter Ertrag erzielt werden kann.

Diese Voraussetzungen sollte Ihr Dach für die Installation erfüllen

1. Mindestens 20 m² freie Dachfläche
2. Keine reine Ausrichtung des Daches nach Norden (optimal Süd oder Ost-West)
3. Keine überwiegende Verschattung der Modulfläche (möglichst geringe Verschattung)
4. Das Dach sollte in einem guten Zustand sein und in den nächsten Jahren nicht erneuert werden müssen.

Auch wenn Teile der Bedingungen nicht erfüllt scheinen, lohnt es sich stets im Einzelfall zu prüfen, ob ein Dach geeignet ist. Teilverschattungen können einfach durch Leistungsoptimierer ausgeglichen werden. Bei einem sanierungsbedürftigem Dach ist es möglich die Kosten für die neue Dacheindeckung durch die Entscheidung für eine Indach-Photovoltaikanlage einzusparen.

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Die Planung einer Photovoltaikanlage

Ist Ihr Dach grundsätzlich geeignet, folgt die Detailplanung Ihrer Anlage. Besteht bei Ihrem Dach Sanierungsbedarf, lohnt sich häufig eine Indachlösung, durch die die Kosten für die Erneuerung der Dacheindeckung eingespart werden. Bei intakten Dächern ist eine Aufdach- bzw Flachdach Installation die Standardlösung.

Bei der Installation einer neuen Anlage macht es häufig Sinn (abhängig vom Stromverbrauch und Verbrauchsverhalten) auch einen Stromspeicher zu installieren. Der Eigenverbrauch  des selbst erzeugten Stroms erhöht sich mit einem Speicher erheblich. Dies bedeutet zwar einen höheren Invest und eine etwas längere Amortisation, allerdings werden auch deutlich mehr Stromkosten eingespart. Mit der Entscheidung für einen Stromspeicher verändert sich neben der richtigen Größe Ihrer Photovoltaikanlage das gesamte Anlagenkonzept.

Die Auswahl der Photovoltaikmodule ist ebenfalls ein wichtiger Planungsschritt. Steht nur wenig Dachfläche zur Verfügung, sollten monokristalline Module mit erhöhtem Wirkungsgrad gewählt werden. Bei ausreichend großer Dachfläche, sind polykristalline Module die kostengünstigere Variante.

Kosten und Rentabilität einer Photovoltaikanlage

Die Kosten einer Photovoltaikanlage für eine typische vierköpfige Familie mit einem Stromverbrauch von 4000 kWh liegen etwa bei 6.000€ -10.000€. Die zusätzlichen Kosten für einen Stromspeicher schwanken zwischen 6.000€ und 9.000€. Dieser Kaufpreis wird mit den regelmäßigen Einsparungen durch die eigene Stromproduktion im Laufe der Zeit jedoch wieder zurückgewonnen.

Strom aus dem Netz kostet aktuell durchschnittlich 29 Cent pro Kilowattstunde. Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage kann hingegen bereits für 10-14 Cent pro Kilowattstunde erzeugt werden. Somit sparen sie mit jeder selbst erzeugten und genutzten Kilowattstunde. Da der Strompreis in Zukunft um schätzungsweise 3-5% jährlich steigen wird, werden die Einsparungen durch die Produktion von eigenem Solarstrom tendenziell weiter steigen. Eine Photovoltaikanlage hat so nach etwa 10 Jahren Ihren Kaufpreis durch die Einsparung an Stromkosten wieder reingeholt. Da PV-Anlagen eine Lebensdauer von 20-25 Jahren oder länger haben, erzielen sie nach diesem Zeitpunkt nur noch Gewinne. 

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Diese Möglichkeiten zur Förderung und Finanzierung gibt es

Um die zu Beginn hohen Investitionskosten einer Photovoltaikanlage tragbar zu machen, lassen sich PV-Anlagen mit günstigen Krediten der KfW oder durch Kredite privater Banken finanzieren. Um den überschüssigen Strom während des Betriebs ausreichend vergütet zu bekommen, zahlt der Staat Betreibern zudem eine über 20 Jahre fixe Einspeisevergütung.

Mehr zur Photovoltaik-Förderung

So läuft die Installation ab

Die Installation und Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage dauert in der Regel ein bis drei Tage. Die Montage der Module auf dem Dach wird von qualifizierten Solarteuren übernommen. Ein Elektriker übernimmt die Elektroinstallation der Anlagenkomponenten, inklusive der Inbetriebnahme der Speichers.

Die Anlage im Betrieb

Eine Photovoltaikanlage ist im Betrieb sehr wartungsarm. Lediglich einmal jährlich sollte eine Sichtprüfung der Anlage und eine allgemeine Anlagenwartung durchgeführt werden. Es ist auch möglich die Anlage gegen ein geringes Entgelt durch einen Fernwartungsvertrag kontinuierlich überwachen zu lassen. Wer ganz auf Nummer sicher gehen möchte, kann eine Photovoltaikversicherung abschließen, die gegen Ertragsverluste und sonstige Gefahren absichert.

Möchten Sie die Stromproduktion Ihrer Anlage auch selbst im Blick haben, so ist dies heute bereits vielfach durch die Einbindung sogenannter Smart Home Systeme in Ihr Anlagenkonzept möglich. Über Smartphone, PC oder Tablet lassen sich dann Stromverbrauch und Erzeugung des Haushalts jederzeit abrufen und teils sogar aktiv steuern.

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                                    Quelle: Screenshot Fronius International GmbH, Fronius Solar Web

Entwicklung in Deutschland

Die Installation von Photovoltaikanlagen in Deutschland hat seit Einführung des EEG im Jahr 2000 und der Einspeisevergütung für Solarstrom stark zugenommen. Heute sind Anlagen deutlich günstiger als noch im Jahr 2000 und somit nicht mehr aufgrund staatlicher Förderung, sondern aus eigener Kraft wirtschaftlich.

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                                    Durchschnittlicher Endkundenpreis für installierte Anlagen bis 10 kWp

Insgesamt sind bereits etwa 46 Gigawatt (GW) Photovoltaik in Deutschland installiert. Die Bundesregierung möchte bis 2050 80% Strom aus erneuerbare Energien erzeugen. Das im Januar 2019 in Kraft getretene Energiesammelgesetz sieht hierzu ein jährliches Ausbauziel von 1,9 GW vor. 2018 überschritt der Photovoltaikzubau mit knapp 3 GW seit fünf Jahren erstmals wieder die 2,5 GW Marke.

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                                                      Entwicklung Erneuerbare Energien in Deutschland. Grafik: Marsupilami

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