Was ist PV?

Photovoltaik (PV) bezeichnet die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Begriff Photovoltaik ist um 1920 entstanden und setzt sich aus dem griechischen Wortstamm für Licht und der Einheit für die elektrische Spannung zusammen. Die Solarzelle ist eine der bemerkenswertesten Erfindungen der Ingenieurswissenschaften überhaupt: Sie wandelt die frei und überall auf der Welt kostenlos zur Verfügung stehende Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie um, die dann wiederum leicht in fast jede andere Energieform umgewandelt werden kann. Die Solarzelle kommt dabei praktisch ohne Wartung aus, da sie keine bewegten Teile besitzt oder Hilfsenergien benötigt. Ihre Lebensdauer ist so hoch, dass die Hersteller mindestens 20 Jahre Garantie geben. Zu ihrer Produktion wird vor allem Quarzsand benötigt – ein Stoff, der praktisch unbegrenzt auf der Erde vorhanden ist, denn Quarz ist das zweithäufigste Mineral in der Erdkruste. Das Haupteinsatzfeld von Solarzellen hat sich dabei in den letzten 40 Jahren von kleineren und mittleren netzautarken Anwendungen, wie beispielsweise der Energieversorgung von Satelliten oder elektrischen Kleinverbrauchern hin zu netzgekoppelten Solarkraftwerken verlagert. Heute leisten Solarzellen einen wachsenden Beitrag zur öffentlichen Energieversorgung und Solarkraftwerke mit einer Nennleistung im Megawattbereich sind inzwischen Stand der Technik. Diese Entwicklung beruht auf erheblichen technologischen Fortschritten in der Zell- und Modulfertigung sowie der Entwicklung von leistungsfähigen Netzeinspeisegeräten.

Wie funktioniert der Strom aus der Sonne?

Unsere Sonne ist ein riesiger Kernfusionsreaktor, in dem in jeder Sekunde 564 Millionen Tonnen Wasserstoff zu Helium „verbrannt“ werden. Dieser Prozess bewirkt eine Gesamtenergieabstrahlung von ca. 370 Quadrillionen Kilowatt. Damit setzt unsere Sonne in einer einzigen Sekunde etwa eine Millionen Mal mehr Energie frei, als wir auf der Erde in einem ganzen Jahr verbrauchen. Ein Teil dieser riesigen Energiemenge kommt auf der Erdoberfläche an und sie kann genutzt werden, um Strom zu erzeugen.

Zur Stromerzeugung aus der Sonnenenergie benötigen Sie eine Photovoltaikanlage. Diese besteht im Wesentlichen aus nur zwei Elementen: aus den Solarmodulen, die auf das Dach montiert werden und dem sogenannten Wechselrichter. Das auf die Solarmodule treffende Sonnenlicht setzt dort, im Material der Solarzellen, Elektronen in Bewegung. Dadurch wird elektrischer Strom, in diesem Fall Gleichstrom, erzeugt. Die Elektronen (der elektrische Strom) werden über ein Stromkabel zum Wechselrichter geleitet. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, den wir normalerweise aus dem Stromnetz beziehen und der unsere Glühbirne zum Leuchten bringt. Diese Darstellung ist zwar stark vereinfacht, das eigentliche Funktionsprinzip lässt sich aber wirklich so einfach erklären. Der auf dem Dach erzeugte Strom wird entweder in das Stromnetz eingespeist oder selbst verbraucht. Die eingespeiste oder selbst verbrauchte Menge wird über einen eigenen Stromzähler gemessen. Bei der Einspeisung ist Ihr „Netzbetreiber“ verpflichtet, Ihnen den ins Netz eingespeiste Strom zu vergüten. Grundlage dafür ist das Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien (EEG). In den Anfangsjahren der EEG-Förderung lohnte sich die Investition in eine Photovoltaikanlage alleine durch die hohe Einspeisevergütung.

Warum lohnt sich Photovoltaik?

Die Sonne scheint das ganze Jahr über und produziert Energie, die wir nutzen können. Auch bei uns in der Metropole Ruhr, wo die Sonneneinstrahlung nicht so hoch ist wie beispielsweise in Südeuropa, lohnt sich die Nutzung der Sonnenenergie. Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) auf dem Dach produziert Strom, der günstiger ist als der Strom aus dem Netz. Das liegt vor allem daran, dass die PV-Anlagenpreise durch Forschung und Entwicklung in den letzten Jahren deutlich gesunken sind. Mit der Installation einer PV-Anlage sparen Sie nicht nur Geld, sondern tragen auch zum Klimaschutz bei. In der Metropole Ruhr gibt es über eine Millionen Dächer, die für eine PV-Anlage geeignet sind. Würden all diese Dächer zur Solarstromerzeugung genutzt werden, könnten in der Region über neun Millionen Tonnen CO2 eingespart werden. Für Deutschland entspricht das dem CO2-Jahresausstoß von etwa einer Millionen Menschen. Die EEG-Vergütung ist in den letzten Jahren zwar nach und nach gesenkt worden, aber: Da die Module heute deutlich günstiger sind, lohnt sich eine PV-Anlage dennoch nach wie vor. Für die Wirtschaftlichkeit ist zudem der Eigenverbrauch eine wichtige Größe. Je mehr produzierter Strom selbst genutzt wird, desto größer ist der Profit einer Anlage. Aus diesem Grund sind nicht nur Süddächer besonders geeignet, sondern auch Ost-/ Westdächer, die vor allem in den Morgen- und Abendstunden Strom liefern, wenn auch Berufstätige zu Hause sind.

Der Weg zur eigenen Solaranlage

Der Bau einer Solaranlage sollte sorgfältig geplant werden. Der Weg bis zur fertigen Anlage ist hier in zehn Schritten zusammengefasst. Die einzelnen Schritte gelten für Photovoltaik-Anlagen, mit denen elektrischer Strom erzeugt wird, sie sind aber auch auf Anlagen zur Wärmegewinnung (Solarthermie) anwendbar, für die meist weniger Fläche benötigt wird. Vereinzelt kann dies dazu führen, dass sich ein Dach aufgrund seiner geringen Größe nur bedingt für Photovoltaik, aber gut für Solarthermie eignet. Oft sind die Dächer sogar so groß, dass sich beide Anlagen kombinieren lassen.

Ob sich Ihr Dach grundsätzlich für eine Solaranlage lohnt, können Sie mit dem Dach-Check unseres Solardachkatasters herausfinden. Dort können Sie ganz bequem die Eignung ihrer Dachfläche auf Grundlage der solaren Einstrahlung und der Dachneigung überprüfen.

Bei der Berechnung der Eignung durch das Solardachkataster gibt es mögliche Fehlerquellen (z. B. Verschattungen, etwa durch Lüftungsrohre), die vom Solarpotentialkataster nicht erkannt wurden. Ebenso können z. B. Dachflächenfenster, die in die Dachfläche integriert sind, nicht erfasst werden. Sind solche Störungen vorhanden, muss geprüft werden, ob diese beseitigt werden können (eine Verlegung von Entlüftungen auf die andere Dachseite ist häufig leicht möglich) oder ob sich die für Photovoltaikmodule nutzbare Fläche dadurch verringert. Eine Anlage, die in erster Linie zur Eigenstromversorgung gedacht ist, lässt sich auch schon auf kleinen Dachflächen realisieren. Des Weiteren sollte geprüft werden, ob die Fläche auch in Zukunft verschattungsfrei sein wird. Hier könnten schnell wachsende Bäume, geplante Erweiterungsgebäude oder geplante Nachbargebäude ein Problem darstellen. Bei denkmalgeschützten Gebäuden ist zuallererst eine denkmalschutzrechtliche Genehmigung erforderlich. Dafür wenden Sie sich bitte an die untere Denkmalbehörde Ihrer Kommune.

Die Dacheindeckung sollte eine längere Lebenserwartung aufweisen als die Photovoltaikanlage, die mindestens 20 Jahre laufen sollte. Zudem muss die Statik des Daches für die Installation einer Solaranlage ausreichend sein. Steht in den nächsten Jahren eine Dachsanierung an, dann sollte diese zuerst durchgeführt werden. Die Installation einer Photovoltaik-Anlage kann bei der Sanierung gleich berücksichtigt werden.

Nehmen Sie die neutralen Beratungsangebote der Verbraucherzentrale NRW oder eines anderen Fachberaters wahr. Ein Mitarbeiter der Solarfirma oder Fachhandwerker wird das später ergänzen und weitere Dinge, wie zum Beispiel die Statik des Daches, prüfen und mit Ihnen erneut ein ausführliches Beratungsgespräch führen.

Hier können Sie auf die örtlichen Handwerksbetriebe zurückgreifen, sofern diese bereits Erfahrungen auf dem Gebiet haben. Bei Photovoltaikanlagen sind dies in der Regel Fachhandwerker der Elektro-Innung und Dachdecker, bei Solarthermie-Anlagen können Sie sich an Installateure der Sanitär- und Heizungs-Innung (SHK) wenden. Alternativ können Sie auch nach speziellen Solarfirmen suchen. Finden Sie hier Ihren Handwerksfachbetrieb in der Region.

Holen Sie sich mehrere detaillierte Angebote ein, um diese miteinander vergleichen zu können. Wenn Ihnen etwas nicht verständlich ist, lassen Sie es sich grundsätzlich erläutern. Prüfen Sie alle Angebote auf Vollständigkeit und Vergleichbarkeit. Im Zweifelsfall lassen Sie noch einen unabhängigen Berater z. B. von der Verbraucherzentrale darüber schauen.

Durch die Angebote ermitteln Sie die Kosten für die fertig installierte Anlage ebenso wie den zu erwartenden Jahresertrag. Nun klären Sie, wie hoch Ihr Eigenanteil an der Finanzierung sein soll. Für die restliche Finanzierung stehen z. B. günstige Kredite der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) zur Verfügung. Achtung: Sie dürfen in der Regel nicht mit dem Vorhaben beginnen, bevor Sie die Kreditzusage bekommen haben! Berücksichtigen Sie bei der Finanzierung auch steuerliche Aspekte und lassen Sie sich diesbezüglich gegebenenfalls beraten ­– mehr Infos dazu finden Sie hier.

Bevor Sie mit der Umsetzung der aufgestellten Planung der PV-Anlage beginnen, sollten Sie immer Ausschau halten nach möglichen Förderungen! Gerade im energieeffizienten Bereich gibt es viele Fördertöpfe, von denen Sie profitieren können. Informieren Sie sich jetzt über die Förderungen der Solarmetropole Ruhr, die Ihre Kommune anbietet. Wie einfach eine Förderung beantragt werden kann erfahren Sie hier.

Bei der Vergabe des Auftrages sollten Sie auf die Zahlungsmodalitäten achten und sich immer auf das Angebot beziehen. Falls Sie mit der Solarfirma spezielle Vereinbarungen zum Ausführungstermin und/oder dem spätesten Zeitpunkt der Inbetriebnahme getroffen haben, sollten nicht nur diese, sondern auch die Konsequenzen bei Überschreitung schriftlich mit der Auftragsvergabe formuliert sein. Vereinbaren Sie mit dem Handwerker, dass er die Anmeldung der Anlage beim Energieversorger für Sie erledigt. Lassen Sie sich eine schriftliche Auftragsbestätigung geben.

Ihr Handwerker wird nach Aufbau der Anlage die Inbetriebnahme durchführen. Sie erhalten ein Inbetriebnahme-Protokoll, in dem auch der Zählerstand Ihres Einspeisezählers festgehalten wird. Von nun an sind Sie Stromproduzent! Der zuständige Stromversorger wird mit Ihnen einen entsprechenden Vertrag schließen und Ihnen den eingespeisten Strom nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz vergüten. Spätestens jetzt sollten Sie Ihrer Gebäudeversicherung die Photovoltaik-Anlage als neuen Bestandteil Ihres Gebäudes anzeigen, damit Sie zum Beispiel bei Sturmschäden abgesichert sind. Zudem muss jede stromerzeugende Anlage in das Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur eingetragen werden. Auch in Ihrer nächsten Steuererklärung müssen Sie die Photovoltaik-Anlage berücksichtigen. Erste Informationen und Ansprechpartner finden Sie hier.

Aktuelle Daten und Fakten

Stromversorgung durch PV

Im Jahr 2019 wurde durch Photovoltaik so viel Strom erzeugt, dass bereits 8,2 Prozent des gesamten Brutto-Stromverbrauchs nur durch Solarstrom gedeckt werden konnten. Insgesamt wurden 43 Prozent des verbrauchten Stroms ins Deutschland aus erneuerbaren Energien gewonnen. An sonnigen Tagen kann allein Solarstrom sogar zeitweise bis zu 50 Prozent des momentanen Stromverbrauchs decken. Seit Oktober 2020 gibt es in Deutschland nun über zwei Millionen Solaranlagen, die insgesamt eine Leistung von ca. 50 Milliarden Kilowattstunden Solarstrom erzielen. Rein rechnerisch könnten damit rund 17 Millionen Durchschnittshaushalte in Deutschland mit Strom versorgt werden.

Einspeisevergütung

Für kleine Dachanlagen, die bis einschließlich Oktober 2020 installiert wurden, erhält man abhängig von der Anlagengröße bis zu 8,64 Cent pro Kilowattstunde, die Einspeisevergütung von größeren Anlagen zwischen 750 kW und 10 MW werden über Ausschreibungen festgesetzt. Da die Einspeisevergütung – unabhängig von der Größe der Anlage – in den letzten 15 Jahren stetig gesunken ist, lohnt sich mittlerweile eher die Erhöhung des Eigenverbrauchs des produzierten Stroms als die vollständige Einspeisung in das öffentliche Netz.

Senkung des CO2-Ausstoßes

Durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien konnte der CO2-Emissionsfaktor für den deutschen Strommix von 764 g CO2/kWh (1990) auf 474 g CO2/kWh (2018) gesenkt werden. Allein durch Photovoltaik wurden 2019 29,2 Mio. Tonnen Treibhausgasemissionen eingespart. Dabei wurden die aus der Produktion der PV-Module entstandenen Emissionen berücksichtigt. Zudem dient die deutsche Energiepolitik mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) als Vorbild und Vorreiter für viele weitere Länder: Über mehrere Jahre hat Deutschland die Technologieentwicklung und Preissenkung wesentlich beschleunigt und dadurch PV-Strom für viele Menschen auch in Entwicklungsländern schneller erschwinglich gemacht.

Technik und Leistung

PV-Anlagen sind sehr störungs- und wartungsarm. Eine Reinigung muss nur ca. alle zwei Jahre erfolgen, da PV-Module durch Regen meist schon fast vollständig gesäubert werden. Zudem sinkt die Leistung einer Anlage über zehn Jahre nur um ca. fünf bis zehn Prozent und sie produziert – im Gegensatz zu Kohlekraftwerken – keine Treibhausgase während des Betriebs. Anders als oft angenommen können Solaranlagen auch problemlos auf Flachdächern, denkmalgeschützten Häusern und auf Dächern mit Ausrichtung nach Osten oder Westen installiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Installation unkompliziert und in der Regel innerhalb von zwei Tagen erfolgt. Danach kann direkt grüner Strom erzeugt werden.

Für weitere Informationen rund um aktuelle Daten und Fakten zu PV verweisen wir auf einen Bericht des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme der ISE unter https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland.pdf.

Alternativen zum Dach

Nicht jedes Hausdach eignet sich für eine Solaranlage. Das kann zum Beispiel an zu starker Beschattung durch Bäume oder auch an einem ungünstigen Winkel des Daches zur Sonne liegen. Wir empfehlen daher: Wenn Sie Interesse an einer Solaranlage haben oder generell grünen Strom aus erneuerbaren Energien selbst erzeugen möchten, machen Sie den Dachcheck. Mit nur wenigen Klicks bekommen Sie eine erste Einschätzung, ob Ihr Dach für eine Solaranlage geeignet ist oder nicht. Falls Ihr Dach nicht geeignet sein sollte heißt das aber noch lange nicht, dass Sie sich gleich vom Gedanken verabschieden müssen, eigenen Strom nachhaltig zu erzeugen. Denn mittlerweile gibt es auf dem Markt einige interessante Alternativen zur klassischen Solaranlage. Im Folgenden finden Sie einen groben Überblick:

Stecker-Solar

Wenn sich Ihr Dach nicht für eine Solaranlage eignet, haben Sie eventuell die alternative Möglichkeit, an anderen Stellen Ihres Gebäudes Strom zu erzeugen. Sogenannte Stecker-Solargeräte (1 oder 2 Standard-Solarmodule und Wechselrichter) können an der äußeren Seite eines Balkons, an der Terrasse oder Ihrer Hausfassade angebracht werden. Über Stecker und Steckdose fließt der erzeugte Strom direkt ins Haus und kann Haushaltsgeräte betreiben. Reicht der selbst erzeugte Strom gerade nicht aus, wird automatisch Strom aus dem öffentlichen Netz hinzugezogen.

Weiterführende Informationen gibt es von der Verbraucherzentrale NRW unter:

https://www.verbraucherzentrale.nrw/wissen/energie/erneuerbare-energien/steckersolar-solarstrom-vom-balkon-direkt-in-die-steckdose-44715

Pachten

Wer keine großen Summen für eine Solaranlage ausgeben möchte, kann mittlerweile von diversen Pachtangeboten profitieren. Das bedeutet: Auf Ihrem eigenen Dach wird eine Anlage vom Verpächter, zum Beispiel der Bürgerenergiegenossenschaft, installiert, Sie als Pächter dürfen den daraus erzeugten Strom aber gegen eine monatliche Pachtrate für Ihren eigenen Gebrauch nutzen. Alternativ können Sie den Strom auch verkaufen und somit ins öffentliche Netz einspeisen. Die Kosten für Installation, Wartung und Reparatur übernimmt dabei der Verpächter, da er Eigentümer der Anlage ist. Aber Vorsicht: In vielen Fällen scheint eine Pacht im Vergleich zu den hohen Anschaffungskosten einer eigenen Anlage eine lukrative Alternative zu sein, jedoch sollten die Pachtgebühren auf Dauer einkalkuliert werden. Oft lohnt sich tatsächlich eine einmalige teure Anschaffung statt monatlicher Kosten über einen langen Zeitraum.

Garten

Wer über ausreichend Platz im Garten oder vielleicht sogar auch auf dem Gartenhaus verfügt, kann die Stromerzeugung auch dorthin verlegen. Es gibt verschiedene Module, die sich auch im Garten auf dem Rasen oder auf dem Gartenhausdach anbringen lassen und so Strom produzieren. Vor allem Strom vom Dach kann zum Beispiel das Gartenhaus selbst, Gartenbeleuchtung und auch Elektrogeräte im Garten- oder Wohnhaus betreiben. Alternativ kann unter günstigen Bedingungen sogar über einen PV-Carport nachgedacht werden.

Mittlerweile gibt es eine Menge Flächen und Orte, an denen PV Anwendung findet. Für Landwirte ist besonders das Prinzip der Agrophotovoltaik interessant: PV-Anlagen auf den Feldern fangen das Sonnenlicht ein, betreiben so stromintensive Geräte im Betrieb und spenden zugleich Schatten für angebautes Obst und Gemüse. Große ungenutzte Wasserflächen wie Seen oder auch Meere bieten Potential für schwimmende PV-Anlagen und Solar-Zebrastreifen und –Straßen bieten mehr Komfort, Sicherheit und Möglichkeiten der nachhaltigen Stromerzeugung.

Gadgets

Solarpowerbank

Eine Solarpowerbank ist der perfekte Begleiter für Tagesausflüge und ist immer und überall einsatzbereit. Der Vorteil gegenüber einer herkömmlichen Powerbank: Die Solarpowerbank wird über die Sonne aufgeladen und kann so selbst quasi nie leer gehen.

Solarmatte

Eine Solarmatte ist flexibel einsetzbar. Zugeklappt kann sie platzsparend transportiert und bei Bedarf unterwegs ausgeklappt werden. Sie eignet sich besonders gut für Campingtrips oder längere Tagesausflüge, wenn man sowieso mit Rucksack unterwegs ist.

Solar-Tastatur

Kabellos und keine Batterien: Solar-Tastaturen werden durch Tageslicht und Bürobeleuchtung aufgeladen.

Sonnen-Glas

Die Solar-Lampe stammt aus Südafrika und dient dort Menschen ohne Zugang zu Strom als autarke Lichtquelle. Solarzellen auf der Oberseite laden die Lampe auf und bei Dunkelheit schalten sich LEDs im Glas ein und spenden Licht.

Weitere Gadgets: Solar-Grill, Solar-Taschenlampe, Solar-iPhone, Solar-Lautsprecher, Solar-Uhr (z. B. von Garmin)