Photovoltaikanlage: Rahmenbedingungen, Vorteile, Nachteile

Photovoltaikanlage: Der Begriff "CO2-neutral" ist längst eines der großen Schlagwörter der heutigen Zeit. In Zeiten des Klimawandels kann jedes kWh, das ohne fossile Energien, Kohle und Ko. gewonnen worden ist, ein winziges Stück zur Energiewende beitragen. Wasserkraft, Windkraft oder die Energie der Sonne sind drei der wesentlichsten Waffen im Kampf gegen fossile oder atomare Stromerzeugung. Der Trend hin zu diesen Energiequellen hat seit langem nicht nur Stromanbieter, sondern auch Privatpersonen erfasst: kleine, private Windanlagen oder die Photovoltaikanlage am Dach des nächsten Einfamilienhauses. Aber was ist Photovoltaik genau und wie können ein paar dunkle Platten am Dach des Nachbarn dabei helfen, unsere Umwelt zu retten?

---

Photovoltaik: Erklärung

Eine grundlegende Definition des Begriffes ist schnell erledigt: Photovoltaikanlagen sind Solarzellen, die Strahlungsenergie (also Sonnenlicht) in elektrische Energie umwandeln. Photovoltaikanlagen machen dementsprechend nur dort Sinn, wo die Sonne auch wirklich hinstrahlen kann, Freiflächen, Balkone und selbstverständlich Hausdächer. Und natürlich können Photovoltaikmodule nur dann ergiebig arbeiten, wenn die Sonne auch wirklich scheint (für die Problematik, die diese Frage aufwirft, siehe später).

Neben der Frage, wie häufig die Sonne am Standort scheint, gilt es selbstverständlich auch zwischen verschiedenen Typen von Solarzellen zu unterscheiden.

Photovoltaikanlage: Typen

Grundsätzlich unterscheiden sich Photovoltaikanlagen je nach Art der verwendeten Solarmodule:

• Monokristalline Solarmodule: Sie besitzen den höchsten Wirkungsgrad, sind in der Anschaffung jedoch teuer. Da Sie auf geringerer Fläche den höchsten Ertrag liefern, eignen sie sich besonders für Privathäuser, die möglichst viel Energie auf einer geringen Fläche erzeugen wollen.
• Polykristalline Solarmodule: Sie sind in der Anschaffung günstiger als monokristalline Module, haben aber nur einen geringeren Wirkungsgrad. Steht mehr Platz zur Verfügung (z.B: das Dach eines Nebengebäudes oder eine Freifläche), ist auch diese Variante ein durchaus gangbarer Weg.
• Dünnschichtmodule: Sie sind die in der Anschaffung günstigste Variante und schaffen es relativ gut, auch diffuse Sonneneinstrahlung zu verarbeiten. Ansonsten weisen sie aber den geringsten Wirkungsgrad von allen Arten auf.

Weiteres unterscheiden sich Photovoltaikanlagen auch je nach Verwendungszweck:

• Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen: Diese Modelle sind direkt dafür gedacht, überschüssige, nicht verbrauchte Produktion ins Stromnetz einzuspeisen (für weitere Infos dazu siehe später). Sind Sie an einer Photovoltaikanlage interessiert, um Teile Ihres Stromverbrauches selbstständig decken zu können, so ist diese Wahl die beste für Sie. Mit einem Anschluss an das Stromnetz können Sie Ihre Überproduktion nicht nur der Allgemeinheit zur Verfügung stellen, sondern erhalten dafür (je nach Stromanbieter) auch noch Geld (für mehr dazu siehe später).
• Netzunabhängige Photovoltaikanlagen: Diese Anlagen sind nicht mit dem allgemeinen Stromnetz verbunden und können deshalb auch keine Überproduktion einspeisen. Netzunabhängige Anlagen machen überall dort Sinn, wo es baulich schwierig (oder teuer) ist, Zugang zum allgemeinen Netz herzustellen, also beispielsweise in entlegenen Waldhütten, auf Almen etc. In diesem Fall sei Ihnen auch der Kauf von entsprechenden Akkus empfohlen, um Überproduktion für schlechtere Tage aufzusparen.

Neben diesen Grundfragen gibt es einige weitere Dinge, die für den Betrieb Ihrer Photovoltaikanlage von Bedeutung sind.

Photovoltaikanlage: 4 Fakten und Rahmenbedingungen

Sind Sie an der Anschaffung einer Photovoltaikanlage interessiert, so gibt es einige grundsätzliche Fakten, die Sie fürs Leben mit der Photovoltaik beachten sollten.

Photovoltaikanlage Größe - Wie groß sind Photovoltaikanlagen?

Je mehr Module eine Photovoltaikanlage enthält, desto größer ist ihre Stromerzeugung. Große, gewerbliche Anlagen, wie sie viele Stromanbieter betreiben, füllen deshalb oft große Freiflächen mit vielen dicht gedrängten Modulen. Privatanlagen zur eigenen Stromerzeugung sind selbstverständlich in vielen Größen erhältlich, von der kleinen Zelle für den Balkon bis hin zu größeren Anlagen für Hausdächer. Stehen etwa 30 bis 40 Quadratmeter Dachfläche zur Verfügung, so kann dies (unter besten Bedingungen) bereits einen guten Anteil des Stromverbrauchs eines Drei- oder Vierpersonenhaushalts decken.

Die Leistung Ihrer Anlage wird durch deren Größe entscheidend mitbestimmt.

Photovoltaikanlage Leistung, Stromerzeugung - Wie viel Strom kann ich mit einer Photovoltaikanlage erzeugen?

Sind Sie an der Anschaffung einer Photovoltaikanlage interessiert, so seien Sie gewarnt, was die verwendeten Maßeinheiten betrifft, in denen man die Leistung eines bestimmten Modells beschreibt: Oftmals werden Sie dabei Abkürzungen wie Wp oder kWp entdecken. Wp steht für Watt Peak und bezeichnet die Leistung einer Anlage unter Idealbedingungen. Diese Bedingungen sind aber oftmals nur in kontrollierten Testumgebungen (Labors) anzutreffen und werden künstlich erzeugt, um die Leistungen mehrerer Anlagen bei gleich guten Bedingungen direkt vergleichen zu können. Das Wp oder kWp (Kilowatt Peak also 1000 Wp) ist aber keine genormte Maßeinheit und wird sonst nicht verwendet.

Im Klartext bedeutet diese Maßeinheit Folgendes: Interessieren Sie sich für eine Anlage mit 5 kWp, so sei Ihnen gesagt, dass dieses Modell unter Idealbedingungen eine Leistung von 5 kW (Kilowatt) erbringt.

Umrechnung kW in kWhEine kWh (Kilowattstunde) ist die wesentliche Größe, wenn es um unser Energieleben geht. Das kWh ist die Leistung, die pro Stunde (also pro Zeiteinheit) erbracht wird. Interessieren Sie sich für eine Anlage mit 5 kWp, so sei Ihnen gesagt, dass Ihre Anlage unter Idealbedingungen 5 kWh erbringt, also 5 Kilowatt pro Stunde.

Umrechnung kW in kWh: Formel. Energie pro Zeiteinheit (kW) mal Zeiteinheit (h) = Kilowattstunde (kWh)
5 kW mal 1 h = 5 kWh

Gehen wir beispielsweise von 10 Stunden Sonneneinstrahlung aus, so kann die Maximalleistung Ihrer Photovoltaikanlage (unter Idealbedingungen) bis zu 50 kWh betragen. Leider ist die ideale, beste Umgebung nur selten vorhanden und auch von Bedingungen abhängig, die nicht kontrollierbar sind (mehr dazu siehe später).

Möchten Sie herausfinden, wie viel alltäglichen Strombedarf Sie mit dieser Leistung decken können, so sei Ihnen das Thema Stromverbrauch berechnen ans Herz gelegt.

Die Photovoltaikanlage am Dach - Ist mein Dach für eine Photovoltaikanlage geeignet?

Die genaue Antwort auf diese Frage liegt natürlich klar im baulichen-handwerklichen Bereich. Möchten Sie ein älteres Haus mit einer Photovoltaikanlage am Dach ausstatten, so ist ein geeignetes Dach natürlich Voraussetzung. Sind Sie sich also nicht sicher, ob die Bausubstanz geeignet ist, empfiehlt es sich auf jeden Fall, fachmännischen, handwerklichen Rat einzuholen bzw. sich beim Kauf in dieser Sache beraten zu lassen.

Stehen Sie vor einem Neubau und überlegen die Anschaffung einer Photovoltaikanlage, so können sie grundsätzlich zwischen zwei Optionen wählen:

1. Aufdachanlagen: Hier ergibt sich dieselbe Frage wie bei älteren Gebäuden: Die Dachkonstruktion muss die Photovoltaikanlage tragen können. Wie der Name bereits verrät, werden die Paneele hier direkt am Dach verbaut (also auf die Ziegel). Dabei können die Module leicht auf den optimalen Einfallwinkel ausgerichtet werden.
2. Gebäudeintegrierte Anlagen: Diese werden direkt ins Dach verbaut und ersetzen normale Dachziegel. Die Photovoltaikanlage ist hier ein Teil des Hauses und die Verkabelung kann so besser ins Gebäude integriert werden. Die Ausrichtung auf den optimalen Winkel ist hier jedoch nicht so leicht möglich (und hängt von der baulichen Neigung des Daches ab).

Photovoltaikanlage Einspeisevergütung - Nicht benötigte Produktion ins Stromnetz einspeisen

Bei einer Photovoltaikanlage für den Alltagsgebrauch bieten viele Stromanbieter die Möglichkeit, Ihre Überproduktion ins allgemeine Stromnetz einspeisen zu können (natürlich nur sofern Sie über eine netzgekoppelte Anlage verfügen). Dabei erhalten Sie pro eingespeister kWh eine Einspeisevergütung, die viele Stromanbieter über eigene Einspeisetarife abrechnen. Sie erhalten damit für Ihre nicht benötigten kWh nicht nur Geld, sondern tragen mit Ihrer Überproduktion auch noch dazu bei, dass Ihr Anbieter CO2-neutralen Strom auch an diejenigen Kunden weitergeben kann, die keinen Platz für Photovoltaikanlagen haben (z.B: Wohnungen ohne Balkone).

Dazu empfiehlt es sich, die folgenden Fakten im Hinterkopf zu behalten:

• Um den Einspeisetarif eines Anbieters in Anspruch nehmen zu können, müssen Sie sich auch in dessen Netzgebiet befinden. Da nicht alle Anbieter österreichweit aktiv sind, empfiehlt es bei der Anbietersuche auf das Netzgebiet des jeweiligen Anbieters zu achten.
• Bei manchen Anbietern richtet sich die Höhe des Einspeisetarifes nach der Höhe des gewählten Verbrauchstarifes. Bei anderen ist die Wahl eines Verbrauchstarifes Voraussetzung für das Inanspruchnehmen eines Einspeisetarifes. Folglich müssen sie oftmals normaler Stromkunde sein, um auch einen Einspeisetarif in Anspruch nehmen zu können.
• Überhaupt sei für Photovoltaik im privaten Hausgebrauch eines klargestellt: Eine Photovoltaikanlage sollte immer nur dazu verwendet werden, Ihre Stromkosten durch Eigenproduktion zu reduzieren. Sofern Sie damit nicht eine entlegene Almhütte betreiben möchten, macht es keinen Sinn, sich von einer Photovoltaikanlage völlige Unabhängigkeit vom Stromnetz zu versprechen. Dafür unterliegt die Sonnenenergie zu vielen äußeren Einflüssen, die nicht steuerbar sind (für mehr dazu siehe später).
• Sind Sie am Kauf einer Photovoltaikanlage interessiert, so sollten Sie sich auch dahingehend informieren, ob die für Sie gewünschte Leistung in den Rahmen für private Erzeuger passt. Ist eine Photovoltaikanlage nämlich zu groß, so kann dafür von wirtschaftlicher Seite die Anmeldung eines Gewerbes nötig werden.

Photovoltaikanlage Nachteile - Was kann die Leistung meiner Photovoltaikanlage beinträchtigen?

Wie schon mehrfach erwähnt, gibt es bei Stromerzeugung aus Photovoltaik mehrere äußere Faktoren, die nicht steuerbar sind. Diese Bedingungen können die Leistung einer Anlage teilweise verringern:

• Die passende Sonneneinstrahlung: Dass die Sonne am Himmel scheint, ist natürlich die Grundvoraussetzung dafür, um Strom aus Photovoltaik gewinnen zu können. Je nach Jahreszeit (z.B: nebeliger Herbst), Tageszeit und Wetter kann die Leistung einer Anlage selbstverständlich geringer ausfallen, sodass ein normaler Stromtarif nötig wird, um nicht im Dunkeln sitzen zu müssen.
• Schatten in der Umgebung: Wohnen Sie in einer engen Straße oder wirft vielleicht ein hohes Nachbargebäude einen Schatten direkt auf Ihr Dach (oder den Balkon Ihrer Wohnung), so kann natürlich auch das die Leistung Ihrer Anlage beeinträchtigen (bzw. eine Anschaffung gar überflüssig machen).
• Abnutzung und Verschmutzung: Wie gut Ihre Anlage funktioniert, hängt selbstverständlich auch davon ab, wie sauber Ihre Solarpaneele sind. Liegt viel Schmutz oder Staub in der Luft, so kann sich dies natürlich auch auf Ihrer Anlage absetzen und die Leistung verringern.

Smart Grids und Photovoltaik: Wie verändern Photovoltaikanlagen unsere Stromnetze?

Insgesamt stellt das Zeitalter von Ökostrom und privaten Photovoltaikanlagen die Energiebranche vor interessante Herausforderungen, aber auch vor interessante Möglichkeiten. Dazu ein kleines Beispiel: Nehmen wir an, in einer beliebigen Region würden 1.000 Privatkunden Photovoltaikanlagen betreiben, also von der kleinen Zelle am Balkon, bis hin zur größeren Anlage auf einem Hausdach. Je nach Gerätetyp, Größe, Wetter und den baulichen Bedingungen (Schatten in der Umgebung) würden alle 1.000 Anlagen unterschiedlich viel Strom produzieren und unterschiedlich viel Überproduktion ins Stromnetz einspeisen. Da die äußeren Bedingungen (Wetter, Bauliches etc.) nirgendwo genau gleich sein können, würden ständig wechselnde Strommengen ins Stromnetz eingespeist werden. Auf noch größere Zahlen gerechnet, würde dies das Stromnetz vor teilweise starke Schwankungen (und materielle Abnutzung) stellen, je nachdem wo vielleicht gerade die Sonne scheint und wo nicht.

Das Smart Grid, das intelligente Stromnetz ist eine der künftigen Herausforderungen, die unsere Stromnetze bewältigen müssen, um diese Stromschwankungen abfedern zu können. Kurz gesagt steht der Begriff für eine direkte Vernetzung aller Akteuere im Stromsystem:

1. Stromerzeugung
2. Stromspeicherung
3. Netzmanagement
4. Stromverbraucher

Auf das Beispiel der 1.000 Anlagen bezogen, bedeutet das also, dass Stromanbieter diese 1.000 Kleinproduzenten etwa abwickeln, in dem sie diese zu virtuellen Kraftwerken zusammenfassen und diese mit entsprechenden Stromspeichern zusammen betreiben. Überproduktion kann so bequem gespeichert und wieder freigegeben werden, sollte die Gesamtleistung wieder sinken (z.B: zur neligen Herbstzeit).