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Photovoltaik und Stromspeicher

Wer seinen Strom mit der Kraft der Sonne selbst erzeugt, der macht sich unabhängig von der Preispolitik der Stromanbieter. Seit die Preise für Photovoltaik-Module, aber auch die Einspeisevergütung gesunken sind, wird der Eigenverbrauch des Stroms immer interessanter.

Voraussetzungen

Wichtige Voraussetzungen für die Erzeugung von Solarstrom sind die Statik und der allgemeine Zustand des Dachs. Am Dach sollten die nächsten 20-25 Jahre keine größeren Reparaturen durchgeführt werden müssen. Und wenn ohnehin eine Dachsanierung ansteht, bietet sich die Installation einer Photovoltaik-Anlage natürlich ebenfalls an. Um den Stromertrag aus direkter Einstrahlung zu maximieren, ist eine Ausrichtung des Daches nach Süd, Südost bzw. Südwest von Vorteil. Aber auch Dächer mit einer Ost-West-Ausrichtung werden zunehmend interessant: Hier können zwar insgesamt weniger Kilowattstunden erzeugt werden als auf Süddächern, aber der Ertrag wird vor allem in den Morgen- und Abendstunden generiert – also genau dann, wenn der Strom im Haushalt auch verbraucht wird.

Technik und Anlage

In Solarzellen wird Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt. Es gibt verschiedene Zelltypen (amorph, polykristallin oder monokristallin), die sich hinsichtlich Herstellungsaufwand und damit Kosten und Wirkungsgrad unterscheiden. Hier sollten Sie intensiv vergleichen. Da Solarzellen Gleichspannung abgeben, Verbrauchsgeräte und das öffentliche Stromnetz aber mit Wechselspannung arbeiten, benötigen Sie einen Wechselrichter, der die Spannung umwandelt. Der Wechselrichter sorgt dafür, dass die Anlage bei optimaler Spannung arbeitet und eine maximale Leistung abgibt. Achten Sie beim Kauf daher auch auf den Wirkungsgrad dieses Wechselrichters.

Leistung und Wirkungsgrad

Die Leistung einer PV-Anlage wird in Kilowatt-Peak (kWp) angegeben. Mit „Peak“ ist hier die Spitzenleistung bei optimalen Bedingungen gemeint. In unserer Region können mit einer 1-kWp-Anlage (ca. 7 m2 Fläche) etwa 1.000 kWh Strom pro Jahr erzeugt werden. Zum Vergleich: Der durchschnittliche Jahres-Stromverbrauch eines Vier-Personen-Haushalts liegt in Deutschland etwa bei 4.000 kWh.

Der Wirkungsgrad einer Anlage gibt an, wie viel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt werden können. Die vom Hersteller angegebenen Wirkungsgrade weichen allerdings wegen der Verluste durch Verschmutzung, Reflexion und Wechselrichter häufig vom realen Wirkungsgrad ab. Durchschnittlich liegt der Wirkungsgrad bei rund 8 % (amorphe Zellen), 15-20 % (polykristalline Zellen) bis 22 % (monokristalline Zellen). Auch eine sehr ungünstige Dachneigung, Verschattungen durch Bäume, Nachbarhäuser o. ä. können den Stromertrag reduzieren. Häufig lässt sich der Minderertrag aber durch technische Lösungen eingrenzen.

Solarenergie und Denkmalschutz

Für die Montage von Solarkollektoren (Solarthermie) und Solarmodulen (Photovoltaik) benötigen Sie in der Regel keine behördliche Genehmigung. Bei denkmalgeschützten Gebäuden oder im Bereich eines Ensembleschutzes ist dafür allerdings immer eine denkmalrechtliche Erlaubnis durch das Landratsamt Erlangen-Höchstadt erforderlich.

Information und Beratung

Informationen zur Solarenergie: www.erlangen-hoechstadt.de (> Leben in ERH > Energie & Klima > Solarstrom & Solarwärme)

 

Bürger-Solar-Beratung im Landratsamt Erlangen-Höchstadt

 

Planungshilfen: Einen ersten Anhaltspunkt, wie viel Strom Sie auf Ihrer Dachfläche produzieren könnten, liefern Berechnungshilfen im Internet, z. B.:

  • www.solarserver.de  (> Service & Tools)
  • www.co2online.de  (> Service > EnergiesparChecks)

 

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e. V.: www.dgs-franken.de


PC-Speicher-E-Auto-Rechner: www.pv-now-easy.de

Solarstrom selbst verbrauchen und Strom einspeisen

Der Strom aus Ihrer Photovoltaik-Anlage kann auf verschiedene Arten genutzt werden und dadurch Energiekosten senken oder zusätzliche Einnahmen generieren. Beim Direktverbrauch sparen Sie den entsprechenden Stromeinkauf. Alternativ erlaubt das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sowohl die Direktvermarktung als auch die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz. Dafür können Sie also zusätzliche Einkünfte einplanen, denn Sie erhalten vom Stromversorger eine über 20 Jahre garantierte Einspeisevergütung. Diese läuft nach derzeitigem Gesetzesstand voraussichtlich in 2021 aus. Die Höhe dieser Einspeisevergütung ist in den letzten Jahren stark gekürzt worden, und trotzdem zahlt sich die Investition in eine PV-Anlage nach wie vor aus: Zum einen sind die Anlagen heute relativ günstig geworden, zum anderen bietet der Eigenverbrauch des Stroms bei den mittlerweile hohen (und weiterhin steigenden) Strompreisen eine kostengünstige Alternative. Bereits heute ist der selbst erzeugte PV-Strom deutlich günstiger als der Strom, den Sie bei einem Stromversorger einkaufen. Aber auch die Kosten für eine Versicherung der Anlage, beispielsweise gegen Witterungsschäden wie Hagel, müssen bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit miteinbezogen werden.

Lastmanagement und Speicher

Der Vorteil liegt auf der Hand: Ist der Anteil des selbst erzeugten Stroms am gesamten Haushaltsstrom relativ hoch, dann muss weniger Strom zugekauft werden und der Haushalt wird zunehmend unabhängiger von steigenden Strompreisen. Wie groß die Eigenverbrauchsquote einer PV-Anlage ist, hängt von individuellen Faktoren ab. Wenn ein Haushaltsmitglied tagsüber zu Hause ist, lässt sich die Eigenverbrauchsquote z. B. dadurch erhöhen, dass stromintensive Haushaltsgeräte vor allem in den Stunden genutzt werden, in denen die Sonne scheint. Eine solche Lastverschiebung kann aber auch durch den Einsatz von Zeitschaltuhren erreicht werden. Eine Alternative sind automatisierte Hausanlagen, die Hausgeräte genau dann automatisch einschalten, wenn die PV-Anlage einen hohen Ertrag liefert.

Mithilfe von Batteriespeichern kann der in den Sonnenstunden erzeugte Strom zeitversetzt genutzt werden. So können Sie erreichen, dass Sie einen Großteil Ihres selbst erzeugten Solarstroms auch selbst nutzen. Damit können bereits Autarkiequoten von über 80 % erreicht werden. 

Power to Heat

„Power to Heat“ bedeutet allgemein, dass überschüssiger Strom in Wärme umgewandelt wird. Das kann nicht nur für größere Energieerzeugungsanlagen ein sinnvoller Lösungsansatz sein, sondern auch bei der heimischen PV-Anlage, denn auch auf diese Weise kann überschüssiger Strom selbst genutzt und damit wirtschaftlich Wärme erzeugt werden.

Durch die Verbindung der PV-Anlage mit einer Wärmepumpe wird der überschüssige Strom mittelbar in Wärme umgewandelt: Der Strom dient hier als Hilfsenergie, die die Wärme aus der Umwelt entnimmt. Mithilfe eines Batteriespeichers kann der Strom dann auch nachts für das E-Auto oder andere Stromverbraucher genutzt werden.

Der Überschussstrom kann aber auch unmittelbar in Wärme umgewandelt werden, z. B. durch die Erwärmung von Wasser für Heizung oder Brauchwassernutzung oder über eine stromführende Wandflächen- oder Infrarotheizung.

Entscheidend ist bei all diesen Möglichkeiten das ideale Zusammenspiel der eingesetzten Komponenten für den Strom- und Wärmeverbrauch. Für ein solches intelligentes Energiemanagement ist eine automatische Steuerung oder die Einbindung in eine Smart Home-Anlage unerlässlich.