Energiesparen

Lohnt sich eine Photovoltaikanlage für mein Haus?

Sonnenenergie mit Photovoltaik nutzen

Foto: Solarwatt

Hausbesitzer können mit einer eigenen Photovoltaik-Anlage (kurz: PV-Anlage) Sonnenenergie nutzen. Hier erfahren Sie, wie das funktioniert und ob sich eine Photovoltaik-Anlage für Ihr Haus lohnt.

Das erfahren Sie in diesem Artikel:

  1. Wie funktioniert Photovoltaik?
  2. Wirkungsgrad von Solarzellen
  3. Energiebilanz einer PV-Anlage
  4. Kosten einer PV-Anlage
  5. Einspeisevergütung durch PV-Anlagen
  6. Welche Häuser sind für Photovoltaikanlagen geeignet?
  7. Checkliste: Lohnt sich die Anschaffung einer Photovoltaikanlage?
  8. Neue Materialien

Wie funktioniert Photovoltaik?

Rohstoff für Solarzellen: Silizium.
Foto: Solarworld

Die Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht beruht auf dem sogenannten photovoltaischen oder photoelektrischen Effekt. Dieser spielt sich in den meisten Fällen auf dem Dach ab, denn hier lässt sich die Sonnenstrahlung am besten einfangen.

Die Leitung des entstehenden Stromflusses übernehmen Solarzellen, die wesentlicher Bestandteil jeder Photovoltaikanlage sind.

Die Solarzellen eines Photovoltaikmoduls sind zwischen schützenden Glas- oder Kunststoffscheiben eingebettet. 
Foto: Solarworld

Trifft das Sonnenlicht auf die Halbleiterwerkstoffe in einer Solarzelle, werden Elektronen angeregt, sodass sie sich bewegen. Die Bewegungsenergie erzeugt Strom. Je mehr die Sonne scheint, desto mehr Solarstrom wird erzeugt.

Einzelne Solarzellen sind in Photovoltaik-Modulen in Reihe zusammengeschaltet. Über Stromkabel wird der Strom weiter ins Haus transportiert. Doch bevor der Strom im Haushalt verwendet werden kann, muss er umgewandelt werden.

Die bearbeitete Silizium-Grundplatte einer Solarzelle, der sogenannte Wafer.
Foto: Solarworld

Solarstrom ist zunächst einmal Gleichstrom. Da aus der Steckdose Wechselstrom kommt, benötigt jede Photovoltaik-Anlage einen Wechselrichter, um den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.

Weitere Komponenten einer Anlage sind ein Netzanschluss zur Einspeisung sowie eine Batterie zur Speicherung von Überschuss-Strom.

Was ist der Unterschied zwischen Solarenergie, Solarthermie und Photovoltaik?

Solarenergie ist Energie, die aus dem Licht bzw. der Strahlung der Sonne gewonnen wird - das kann sowohl Wärme als auch elektrischer Strom sein. Photovoltaik produziert Strom, Solarthermie produziert Wärme, die zum Heizen verwendet wird.

Wirkungsgrad von Solarzellen

Das Halbleitermaterial Silizium ist der wichtigste Bestandteil einer Solarzelle. Je nach Anordnung der Siliziumkristalle spricht man von monokristallinen und polykristallinen Zellen. Der Wirkungsgrad, also das Verhältnis der nutzbaren zur eingesetzten Energie, beträgt bei monokristallinen Solarzellen (unter Laborbedingungen) 14 bis 17 Prozent. Die etwas günstigeren polykristallinen Zellen bringen es auf maximal 13 bis 15 Prozent.

Heute erreichen Solarzellen serienmäßig einen Wirkungsgrad von um die 20 Prozent. Das heißt, dass 20 Prozent der auf die Zelle treffenden Solarstrahlung in elektrische Energie umgewandelt wird.

Energiebilanz einer PV-Anlage

Bis zu fünf Jahre muss in Deutschland eine PV-Anlage Strom erzeugen, um die Energie wieder hereinzuspielen, die für ihre Herstellung benötigt wird. Durch effiziente Produktionsmethoden lässt sich dieser Wert auf bis zu zwei Jahre senken. Die Gesamtenergiebilanz einer rund 20 Jahre arbeitenden Solarstromanlage ist also positiv und lohnt sich in den meisten Fällen.

Kosten einer PV-Anlage

Die Anschaffungskosten einer Photovoltaik-Anlage sind in den letzten Jahren deutlich gesunken. Kleine Photovoltaik Anlagen mit weniger Leistung sind etwas teurer als größere Anlagen mit mehr Leistung.

Ein Fallbeispiel: Ein Vier-Personen-Haushalt verbraucht im Jahr rund 4.000 Kilowattstunden Strom. Um diese Menge zu erwirtschaften, ist eine 5-Kilowatt-PV-Anlage nötig - das entspricht etwa 40 Quadratmetern Solarmodule auf dem Dach. Der Durchschnittspreis liegt bei etwa 1.500 Euro pro kWp (Kilowattpeak). Eine entsprechende 5-kW-Anlage kostet nur noch rund 7.500 Euro.

Wer sich für eine Anlage interessiert, sollte die individuelle Situation vor Ort zuerst von einem erfahrenen Installateur begutachten lassen. Dann erfolgt die Planung – vom Modul-Verlegeplan bis zur Ertragsprognose.

Einspeisevergütung durch PV-Anlagen

Eine Besonderheit von PV-Anlagen ist, dass der erzeugte Strom nicht nur für den Eigenverbrauch verwendet werden kann, sondern dass sie durch die Einspeisung von Strom ins Netz auch Erträge durch Einspeisevergütungen erbringen.

Neue PV-Anlagen erhalten bis zu einer Nennleistung von 100 kW eine feste Einspeisevergütung. Laut Angaben des Fraunhofer Instituts (Stand: 18.03.2019) beträgt die Einspeisevergütung für kleine Dachanlagen bis zu 11,11 ct pro kWh für 20 Jahre.

Welche Häuser sind für Photovoltaikanlagen geeignet?

Es gibt für jede Gebäude- und Dachart die passende Lösung, wenn die statischen Voraussetzungen gegeben sind. Vom Flachdach bis zur 45-Grad-Neigung ist die Montage einer PV-Anlage möglich. Optimal ist eine Dachneigung von 28 Grad und Südost- bis Südwestausrichtungen.

Stimmt die Statik, kann fast auf jedem Gebäude nachträglich eine PV-Anlage angebracht werden. Wer beim Neubau die spätere Installation vorbereiten möchte, sollte sich von einem PV-Installateur beraten lassen. Anschlüsse und Leitungen können mit wenig Aufwand schon beim Bau des Hauses gelegt werden.

Neue Technologien

Neue Materialien kommen zwar auf keine so hohen Wirkungsgrade, sind dafür aber zum Teil deutlich günstiger zu produzieren. Deshalb wird zum Beispiel der Dünnschicht-Technologie eine große Zukunft vorhergesagt:

Organische Solarzellen

Sogenannte organische Solarzellen können dabei in sehr dünnen Schichten aufgebracht werden. Im Unterschied zu herkömmlichen Solarzellen bestehen sie aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen (Kunststoffen) und nicht aus Silizium.

Bei einem Pilotprojekt in Frankfurt wurden jetzt Photovoltaikmodule entwickelt, die in die Wärmedämmung integriert werden können. Damit ist es möglich, auch Gebäudefassaden zur Erzeugung von Solarstrom zu nutzen.
» Weltweit erstes In-Putz-Photovoltaik-System für Fassaden entwickelt

Solarmodule für die Steckdose

Seit 2018 ist in Deutschland die Installation sogenannter Balkonkraftwerke erlaubt. Diese Solarmodule für die Steckdose sind kleine, steckerfertig gelieferte Photovoltaikanlagen, mit denen auf einfache Weise selbst Strom erzeugt werden kann.

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