Photo­voltaikanlage

Ihr Sonnen­kraftwerk

Die Photovoltaikanlage bildet das Herzstück der ökologischen Energieversorgung im Haus.

Sie produziert aus der Strahlungsenergie des Sonnenlichts Gleichstrom (DC) und ein Wechselrichter wandelt diesen in im Haushalt nutzbaren Wechselstrom mit 230V oder 380V um.

Wieviel nutzbaren Strom eine PV-Anlage produziert, hängt selbstverständlich von der Größe der Anlage ab. Dabei ist nicht die Fläche der Module gemeint, sondern die installierte Leistung, bzw. die Nennleistung. Diese wird umgangssprachlich in kWp (Kilowatt peak) angegeben und berechnet sich aus der Anzahl der Module x Leistung je Modul.

Die Nennleistung wird von der Anlage erreicht, wenn die Standard-Testbedingungen (Zellentemperatur = 25°C, Bestrahlungsstärke = 1 kW/m², Sonnenlichtspektrum gemäß AM = 1,5) vorherrschen.

Es gibt aber noch viele weitere Faktoren, die den Ertrag einer PV-Anlage maßgeblich beeinflussen:

Standort

Über den Standort der Photovoltaikanlage kann eine Aussage dazu getroffen werden, wieviel Strom eine optimal ausgerichtete Anlage im Jahresdurchschnitt produzieren kann.

Diese Angabe lässt sich in kWh pro installiertem kWp angeben.

Die Werte sind am Äquator am höchsten, und nehmen in Richtung der Pole ab. Aber nicht nur der globale Standort, der über den Sonnenstandsverlauf Auskunft gibt, sondern auch der regionale Standort spielt eine Rolle. Dieser bezieht auch klimatische Bedingungen mit ein, sodass Regionen mit häufiger Bewölkung geringere Werte erzielen.

Beispiele:

  • Freiburg: 1050 kWh/kWp
  • Ulm:       1030 kWh/kWp
  • Berlin:      950 kWh/kWp
  • Köln:        920 kWh/kWp

Sehr interessante Informationen stellt hierzu der Deutsche Wetterdienst (DWD) auf seiner Internetseite kostenlos zur Verfügung:

Deutscher Wetterdienst

Ausrichtung

Bei der Investition in eine Photovoltaikanlage hat man genau wie beim Standort selten die Möglichkeit, die Ausrichtung der Anlage frei zu wählen. Da diese in den meisten Fällen auf dem Dach installiert wird, bestimmt dieses die Ausrichtung.

Generell kann gesagt werden, dass Anlagen mit der direkten Südausrichtung und einem Neigungswinkel von 30% die höchsten Erträge erzielen. Diese werden bei Angaben der Globalstrahlung angegeben.

Weicht die Ausrichtung vom Optimum ab, helfen Tabellen, den prozentualen Minderertrag zu errechnen. So würde z.B. eine Anlage mit einer Abweichung von Süden um 20° und einer 10° flacheren Neigung xx% einer optimal ausgerichteten Anlage produzieren.

Obwohl südausgerichtete Anlagen im Schnitt die höchsten Erträge erzielen, können Ost-West-Anlagen Vorteile gegenüber diesen haben. In solchen Fällen können die Module auf Ost- und Westseite verteilt werden und über den Tagesverlauf ein gleichmäßiger Ertrag erzielt werden. Vorteile bringt dies vor allem für den Eigenverbrauch und somit für Wirtschaftlichkeit.

Modultechnologie und Effizienz

Bei den Modulen lassen sich im Grunde drei verschiedene Technologien unterscheiden: monokristallin, polykristallin und amorph (Dünnschicht).

Bei allen drei Technologien ist Silizium das Grundmaterial.

Für monokristalline Solarzellen muss zunächst ein einzelner reiner Silizium-Kristall hergestellt werden, der dann in dünne Scheiben, die späteren Zellen, geschnitten wird. Dieses ist das aufwändigste Verfahren, was diesen Modultyp zu teuersten im Vergleich zu den anderen macht. Dafür besitzen sie auch den höchsten Wirkungsgrad der von manchen Herstellern auf bis zu 20% angegeben wird. Damit eignen sie sich vor allem für kleine, optimal ausgerichtete Dachflächen.

Für polykristalline Solarzellen wird Silizium geschmolzen und in Blöcke gegossen, in denen Kristallstrukturen unterschiedlicher Größe entstehen. Diese werden dann in Scheiben geschnitten, aus denen die Zellen gefertigt werden. Diese Herstellung ist weniger aufwändig, was sich auf den Preis der Module auswirkt. Obwohl auch der Wirkungsgrad um 3-4% geringer ist, als bei monokristallinen Modulen, besitzen polykristalline Module oft das bessere Preis-Leistungsverhältnis.

Amorphe Solarzellen (Dünnschichtmodule) bestehen nicht aus einzelnen Zellen, sondern hier wird das Silizium direkt auf eine Trägerplatte z.B. Glas aufgedampft oder gesprüht. Dünnschichtmodule finden vorrangig bei großflächigen Installationen Anwendung, da sie mit Wirkungsgraden bis zu 14% die geringste Leistung produzieren, aber durch das einfache Produktionsverfahren auch deutlich kostengünstiger sind. Weitere Vorzüge sind das gute Schwachlichtverhalten, das dazu führt, dass sie auch bei diffusen Lichtverhältnissen gute Erträge erzielen und der geringe Temperturkoeffizient (siehe auch Abschnitt Modultemperatur). Die sehr einheitlich schwarze Oberfläche und eine rahmenlose Konstruktion sorgen für ein optisch edles Aussehen.

 

Wechselrichter

Der Wechselrichter wandelt den von der PV-Anlage produzieren Gleichstrom in Wechselstrom oder 3-phasigen Drehstrom. 

Er ist der Kopf einer PV-Anlage und wird in seiner Bedeutung leicht unterschätzt.

Da die Leistung einer PV-Anlage im Tagesverlauf ständig variiert, passt der Wechselrichter laufend die Spannung an, um eine maximale Stromausbeute zu erzielen. Da die nutzbare Leistung ab einer gewissen Spannung abfällt, wird die Eingangsspannung auf den sogenannten Maximum Power Point (MPP) geregelt.

Verschattung

Sind Teile einer Dachfläche z.B. durch andere Gebäude oder Bäume dauerhaft verschattet, sind die Erträge dort meist zu gering, um eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich betreiben zu können.

Sind sie dagegen nur zeitweise verschattet, sind diese Bereiche für eine Photovoltaikanlage durchaus nutzbar. Hier können Technologien zum Einsatz kommen, die dafür sorgen, dass der Ertrag von unverschatteten Bereichen nicht verringert wird.

Konstruktionsart

Die Photovoltaikmodule können auf verschiedene Arten verbaut werden.

Die klassische Konstruktionsart ist die Auf-Dach Konstruktion. Sie kommt meistens zum Einsatz, wenn die PV-Anlage nachträglich zum Bau eines Hauses installiert wird. Hierzu werden an einigen wenigen Stellen auf dem Dach Stahlhaken direkt auf die Dachbalken befestigt. Dafür müssen einzelne Ziegel ersetzt werden. Auf diesen Haken werden dann die Rahmen befestigt, an denen die Module angebracht werden. So haben die Module einen Abstand zum Dach von ca. 20 cm. Dieser wirkt optisch etwas aufgesetzt, hat aber den Vorteil, dass die Module, die sich im Sonnenlicht erwärmen, gut hinterlüftet werden und sich so nicht zu stark erwärmen können, was sich negativ auf den Wirkungsgrad auswirkt. 

Die In-Dach Konstruktion ist die bei Neubauten oder auch bei kompletten Dachsanierungen sehr interessant. Hier ersetzen die PV-Module die klassischen Dachziegel. Dies führt zu einem tollen Aussehen.
Der Stadt Ulm ist dieser optische Vorteil echtes Geld wert. Wer sich dort für diese etwas teurere Konstruktionsart entscheidet, bekommt von der Stadt bis zu 10.000 Euro finanzielle Unterstützung.

Bei Flachdächern werden die Module aufgeständert, um eine möglichst optimale Ausrichtung zur Sonne zu erhalten. Dies führt auch dazu, dass Schnee und Verschmutzungen zu lange auf den Modulen verbleiben. Hier muss aber darauf geachtet werden, dass sich die Module nicht gegenseitig verschatten.

Sollen die Module auch als architektonisches Mittel eingesetzt werden, stehen viele Spezialkonstruktionen zur Verfügung. Von Fassadenanbringungen, über spezielle Verschattungen wie z.B. in Fensterscheiben integrierte Module, oder nachgeführte eigenständige Systeme wie die SmartFlower.

 

Modultemperatur

Die Energieproduktion einer PV-Anlage hängt linear von der Modultemperatur ab. Die vom Hersteller angegebene Nennleistung kann das Modul bei den Standard Test Bedingungen erzeugen. Diese setzen eine Modultemperatur von 25°C voraus. Steigt bzw. sinkt die Modultemperatur, fällt bzw. steigt die Modulspannung und damit die Leistung.

Gerade in den Sommermonaten, bei Außentemperaturen um die 30°C und langanhaltendem Sonnenschein, können die Module bis zu 70°C warm werden.

Der Temperaturkoeffizient eines Solarmoduls kann in seinem Datenblatt nachgelesen werden und drückt den Leistungsverlust in Prozent je Grad Kelvin aus. Dieser liegt bei klassischen kristallinen Zellen bei ca. -0,4%/K, sodass bei Modultemperaturen um die 70°C etwa 20% weniger Leistung erzielt werden.

Darum ist eine gute Hinterlüftung vorteilhaft und sorgt an warmen Tagen für weiterhin gute Erträge. Möchte man seine Anlage als InDach-Konstruktion installieren, ist eine Hinterlüftung nicht möglich. Hier werden also bevorzugt Module eingesetzt, deren Temperaturkoeffizient gering ist. Vor allem Module in der Dünnschicht-Technologie bieten hier entscheidende Vorteile.

Unsere bevorzugten Marken:

Ihre Fragen, unsere Antworten

Wenn Sie sich in der jüngeren Vergangenheit mit dem Thema Energieversorgung einer Immobilie auseinandergesetzt haben, haben Sie sich wahrscheinlich die eine oder andere folgender Fragen gestellt:

Wie rentabel ist eine Photovoltaikanlage in meinem konkreten Fall wirklich?

Die Rentabilität hängt wesentlich von vier Faktoren ab:

  1. Wie viel muss ich investieren?
    Die Anschaffungskosten sind zwar schon deutlich niedriger als vor einigen Jahren, aber immer noch eine genaue Überlegung wert. Dabei hängt der Betrag nicht nur von der Kaufrechnung ab, sondern auch davon, ob Sie die Anlage mit einem Kredit finanzieren, eine finanzielle Förderung in Anspruch nehmen oder zur Umsatzsteuer optieren.

  2. Wie viel kann ich mit einer Photovoltaikanlage durch Eigenverbrauch einsparen?
    Diese Frage ist zentral, da sie heute das zentrale Kaufargument enthält und umfasst drei Aspekte:
    • Je höher die produzierte Strommenge ist, desto mehr Strom steht für den Eigenverbrauch zur Verfügung.
    • Je höher der Eigenverbrauchsanteil ist, desto mehr wird vom produzierten Strom tatsächlich selbst verbraucht und somit effektiv eingespart. Je höher dieser Teil ist, umso rentabler ist die Investition. Der Eigenverbrauch hängt stark vom eigenen Stromverbrauchsverlauf ab. Wird zu den Zeiten Strom verbraucht, in denen Solarstrom zur Verfügung steht? Um diese Frage vorwiegend mit "Ja" beantworten zu können, ist meistens ein Energiespeicher in Form einer Batterie, oder auch eines Wärmespeichers der mit elektrischer Energie aufgeheizt wird, sinnvoll. Mit Speicherlösungen werden Eigenverbrauchsquoten von 70 - 90% erreicht.
    • Die Höhe des Werts der Einsparung hängt direkt an der zukünftigen Strompreisentwicklung. Da der Preis für Privathaushalte in den letzten Jahren (seit 2000: 13,94ct) um 4,6% auf 28,86ct (Stand 2016) (Quelle: BDEW) gestiegen ist, wird in vorsichtigen Zukunftsprognosen eine weitere jährliche Steigerung um 3% angenommen.
  3. Wie viel Einspeisevergütung bekomme ich?
    Während die Einspeisevergütung vor wenigen Jahren der einzige Grund für eine Investition in eine Photovoltaikanlage war, ist eine hohe Einspeisevergütung heute eher ein Zeichen für eine unpassend ausgelegte Anlage. Da rechnerisch die Produktionskosten von Solarstrom (bei einer Lebensdauer einer PV-Anlage von 20 Jahren) ähnlich hoch sind, wie die Einspeisevergütung in Höhe von 12,31ct je kWh (Stand 06/2016) sind nur durch die Einspeisung keine guten Rentabilitäten und Amortisationszeiten erreichbar.

  4. Wie hoch sind meine laufenden Kosten?
    Die Installation einer PV-Anlage muss der Gebäude-Brandversicherung gemeldet werden, was je nach Vertrag und Anlagengröße zu einer Erhöhung des Beitrags führen kann. Eine optionale All-Gefahren-Versicherung schützt zusätzlich vor Schäden, wie Hagel, Maderbiss, Fehlbedienung u.ä. und kostet jährlich 1,8‰ des Kaufpreises (ca. 80€).
    Für eine vollständige Rentabilitätsrechnung sollten pro Jahr Rücklagen i.H.v. etwa 100-150€ berücksichtigt werden. Diese können für diverse Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen wie Reparatur, Reinigung oder Ersatz eines Wechselrichters genutzt werden.

Wir legen Wert auf eine aussagekräftige Rentabilitätsberechnung und beraten Sie umfassend zu allen hier genannten Aspekten.

Ist mein Dach für eine Photovoltaikanlage geeignet?

Die Frage impliziert bereits, dass Sie ein Dach besitzen oder gepachtet haben. Damit ist schon eine wichtige Voraussetzung erfüllt.

Es gibt wenige Dachflächen, die gänzlich ungeeignet sind. Werden die folgenden Aspekte erfüllt, ist Ihr Dach ideal geeignet:

  • Ausreichend große Fläche, ohne Unterbrechungen wie Gauben oder Schornsteine
  • Keine höheren Gebäude oder Bäume vorhanden, die die Dachfläche verschatten
  • Südliche, östliche oder westliche Ausrichtung des Daches

Sollte ihre Dachfläche nicht alle Aspekte erfüllen, beraten wir Sie gerne, welche Lösungen in Ihrem Fall sinnvoll sind.

...auch Nord-Dächer produzieren PV-Strom!

Übrigens: Die Stadt Ulm hat zusammen mit der Universität Ulm ein Solarkataster erstellt und alle Gebäude der Stadt nach ihrer Tauglichkeit für eine PV-Anlage bewertet.

Welche finanziellen Förderungen kann ich in Anspruch nehmen?

Die Förderung von Photovoltaikanlagen ist in den letzten Jahren durch die Reduktion der Einspeisevergütung stark zurückgegangen.

Dennoch gibt es verschiedene Möglichkeiten, für die Installation einer Photovoltaikanlage und insbesondere eines Batteriespeichers finanzielle Förderung zu erhalten.

Der KfW Kredit 275 ist günstiger Kredit (ab 1,05% eff. Jahreszins) mit einem Tilgungszuschuss. Diese Förderung bezieht sich ausschließlich auf den Batteriespeicher. Für diesen gibt noch bis Ende Juni 2016 einen Zuschuss i.H.v. 25%. Bis Ende 2018 reduziert sich dieser Zuschuss auf 10%. Hier lohnt es sich also, schnell zu handeln.

Speziell in Bayern kann man im Rahmen des 10.000 Häuser-Programms "EnergieBonusBayern" ebenfalls die Investition in einen Energiespeicher finanziell fördern lassen. Für elektrische Speicher und Wärmespeicher gibt es einen "TechnikBonus" von bis zu 4500€.

Denken Sie in Ulm über eine neue Photovoltaikanlage nach? Die Stadt Ulm fördert gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen (GIPV) bzw. InDach-Anlagen mit bis zu 10.000€. Näheres dazu finden Sie hier.

Auch von Unternehmen kann man finanzielle Förderungen erhalten. Zum Beispiel fördert der Energieversorger Badenova im Rahmen eines Kundenbindungsprogramms die Investition in Photovoltaik und Speicher mit bis zu 10% des Nettopreises.

Bei der Auswahl einer geeigneten Förderung und der Erstellung der benötigten Unterlagen unterstützen wir Sie gerne.

Im Rahmen einer Sanierung suche ich ein ganzheitliches Energiekonzept

Sie haben eine alte Öl- oder Gasheizung oder Nachtspeicherheizungen und wollen diese durch eine nachhaltige Lösung ersetzen oder erweitern?

Ihre Alternativen sind vielfältig!

Mit einer Wärmepumpe machen Sie sich von Öl und Gas unabhängig. Wenn Sie ihren eigenen PV-Strom nutzen, heizen Sie zum Null-Tarif. Sollte ihre Ölheizung noch funktionieren, behalten Sie sie als Back-Up. Gerade in sehr kalten Zeiten, in denen die Wärmepumpe nur noch geringe Wirkungsgrade erreicht, heizen Sie wieder konventionell mit Öl oder Gas und vermeiden so hohe Stromrechnungen.

Oder solls nur Warmwasser sein, z.B. weil Sie mit einem Kamin heizen? Mit einer sparsamen Brauchwasser-Wärmepumpe erwärmen Sie ihr Trinkwasser mit ihrem eigenen Strom. 

Oder laden Sie ihre Nachtspeicheröfen doch einfach tagsüber, wenn die Sonne scheint, mit ihrem eigenen Strom.

Kennen Sie Infrarotheizungen? Sie lassen sich ohne großen Aufwand installieren, sind wartungsarm und lassen sich mit eigenem PV-Strom kostengünstig betreiben.

Lassen Sie sich von uns umfassend beraten!

Auf alle diese Fragen können wir Ihnen Antworten liefern. Mit uns haben Sie einen herstellerunabhängigen Energiespezialisten, der ihr Projekt von der Planung, über die Ausführung bis zur Inbetriebnahme übernimmt.

Kontakt aufnehmen

Ihr Solarvorteil

Natürlich kostet eine neue Photovoltaikanlage viel Geld. Aber wie jede Investition soll sie sich auch möglichst bald finanziell lohnen und nicht erst zum Ende der Lebensdauer amortisieren.

Dazu ist es wichtig, einerseits den Energiebedarf des Haushalts und die örtliche Situation genau zu betrachten. Daraus kann dann z.B. die Größe des Speichers im Vergleich zur PV-Anlage oder die geeignetste Modultechnologie abgeleitet werden. Auch die Wärmegewinnung aus PV-Strom für Heizung und Brauchwasser beeinflusst die Rentabilität positiv. 

Unser Ziel ist es, dass sie über einen 10-jährigen Finanzierungszeitraum keine wesentlich höheren Kosten für Energie aufwenden müssen, als ohne selbst produziertem Strom.

Wussten Sie eigentlich...?

Laufende Kosten während der Finanzierungszeit

Eine Erhöhung des Autarkiegrads führt nicht zwangsläufig zu einer Verringerung der Gesamtkosten.

Die Gesamtkosten für elektrische Energie setzen sich zusammen aus den Kosten (abzüglich der Einspeisevergütung) für die PV-Anlage und den Kosten für den eingekauften Strom aus dem öffentlichen Netz. Zwar sinken die Kosten für externen Strombezug mit steigendem Autarkiegrad konstant, aber für eine PV-Lösung wächst der Aufwand mit steigender Autarkie. Wir legen Ihnen Ihre PV-Lösung auf Wunsch so aus, dass die Gesamtkosten möglichst gering sind. So können wir erreichen, dass die gesamte Kostenbelastung während der Finanzierungszeit nicht höher ist, als die Energiekosten, die Sie ohne eine PV-Lösung hätten.

Autarkie vs. Eigenverbrauch

Bei der Auslegung einer Photovoltaiklösung werden zwei gegensätzliche Ziele angestrebt.

Hoher Autarkiegrad: Umso höher der Autarkiegrad ist, desto weniger Strom muss teuer aus dem Netz zugekauft werden.
Hohe Eigenverbrauchsquote: Umso höher die Eigenverbrauchsquote ist, desto weniger Strom wird für einen geringen Betrag ins Netz eingespeist. Da die Kosten für die Produktion von PV-Strom ähnlich hoch sind wie die Einspeisevergütung, ist die Rentabilität dieses Anteils nahe null.
Aus ihrem individuellen Verbrauchsverhalten ermitteln wir für Sie die optimale Konfiguration. Durch den sinnvollen Einsatz von Batteriespeichern und elektrischen Heizsystemen können wir sowohl Autarkiegrad als auch die Eigenverbrauchsquote positiv beeinflussen.