Solarstromanlagen als private Energieerzeuger

Wie erzeugen Solarstromanlagen Energie?

Photovoltaikanlagen erzeugen durch Solarzellen elektrische Energie aus Licht. Die heute üblichen Solarzellen bestehen meist aus zwei Siliziumschichten, die bei Sonneneinstrahlung eine elektrische Spannung abgeben. Anders als die Solarthermie, bei der Sonnenlicht in Wärme und dann erst in Strom umgewandelt wird, erzeugen Photovoltaikanlagen also direkt aus Licht elektrische Energie. Derzeit bestehen Photovoltaikanlagen meist aus Siliziumzellen, es ist jedoch auch der Einsatz anderer Halbleitermaterialien, etwa Cadmiumtellurid oder Galliumarsenid, möglich. Die Entwicklung organischer Solarzellen ist derzeit Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Welche Vorteile haben Solarstromanlagen?

Der grosse Vorteil der Photovoltaik gegenüber anderen erneuerbaren Energieträgern liegt darin, dass sie auch im privaten Bereich eingesetzt werden kann, da nur einige Photovoltaikmodule auf eine Freifläche, etwa ein Dach, montiert werden müssen. Die Photovoltaik galt lange Zeit als die teuerste Form der Erzeugung nachhaltiger Energie, inzwischen sind die Kosten aber durch die Verfügbarkeit preisgünstiger und immer leistungsstärkerer Solarmodule stark gesunken.

Welchen Stromertrag bringen Solarstromanlagen?

Der Energieertrag einer Solarstromanlage hängt von zwei Faktoren ab:

• Der erste Faktor ist die sogenannte Nennleistung der Solarstromanlage, also die Leistung, die sie bei optimalen Bedingungen erreichen kann. Diese Nennleistung wird in Kilowatt Peak (KWp) pro Quadratmeter angegeben und ist damit genau berechenbar.
• Der zweite Faktor ist die zur Verfügung stehende Lichtmenge, die vor allem von der Dauer und der Intensität der Sonneneinstrahlung abhängt. Sie unterscheidet sich je nach geografischer Lage natürlich sehr und hängt vom Wetter und anderen veränderlichen Faktoren ab. Durchschnittswerte der letzten Jahre erlauben aber eine Schätzung der zu erwartenden Lichtmenge.

Mit diesen beiden Daten lässt sich der voraussichtliche Leistungsertrag einer Solarstromanlage in Kilowattstunden pro Jahr annähernd prognostizieren, sodass die Solarstromanlage dem privaten Eigenverbrauch angepasst werden kann.

Welche Photovoltaik-Anlagen eignen sich für den Eigenverbrauch?

Solarstromanlagen für den privaten Einsatz sind inzwischen recht preisgünstig. Da bei dieser Energieform Erzeuger und Verbraucher räumlich dicht beieinander liegen, ist auch der Übertragungsverlust gering. Überschüssige Energie, die über den privaten Eigenverbrauch hinausgeht, kann ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Da Solarstrom nicht gleichmässig zur Verfügung steht, kann ein angeschlossener Stromspeicher sinnvoll sein, der Energie aufnimmt, die über den momentanen Stromverbrauch hinausgeht. Für den privaten Anwendungsbereich sind vor allem elektrochemische Speicher (also Batterien oder Akkus) auf Blei- oder Lithium-Ionen-Basis üblich, die überschüssige Energie über mehrere Tage verlustarm speichern können. Solche Stromspeicher erlauben eine weitaus bessere Nutzung des privat erzeugten Stroms. Eine interessante Anwendungsmöglichkeit ist auch die Elektromobilität: Ein Elektrofahrzeug kann als privater Stromspeicher genutzt werden, indem es immer dann aufgeladen wird, wenn überschüssige Energie zur Verfügung steht.

Wie können private Solaranlagen angebracht werden?

Dachflächen eignen sich am besten für die Montage von Solarstromanlagen, da sie ohnehin nicht anders genutzt werden können. Dabei werden mehrere Solarmodule nebeneinander montiert. Standort und Ausrichtung der Solarstrommodule haben einen wesentlichen Einfluss auf die Ertragsmenge, da der optimale Wirkungsgrad nur bei einer annähernd senkrechten Sonneneinstrahlung erreicht wird. Weil private Solarstromanlagen normalerweise ohne automatische Nachführung installiert werden, spielt vor allem ihr Neigungswinkel eine Rolle. In Mitteleuropa gelten Dachneigungen von 30 bis 40 Grad bei Ausrichtung in Richtung Süden als ideal. Bei diesen Montagewinkeln ist auch die Verschmutzung, die die Wirkung der Solaranlage beeinträchtigt, gering. Die optimale Ausrichtung sollte für jeden Standort individuell berechnet werden, da hierbei noch eine Vielzahl anderer Faktoren berücksichtigt werden müssen. Daher sollte mit der Montage in jedem Fall ein Elektrikerbetrieb mit Solarkompetenz beauftragt werden.

Wie werden Solaranlagen auf dem Dach montiert?

Bei einer Montage auf Hausdächern gibt es zwei Prinzipien:

• Sogenannte Aufdach-Systeme werden mit einem Montagegestell auf einem bereits bestehenden Dach montiert. Sie eignen sich für alle Arten von Dächern und können auch leicht nachgerüstet werden.
• Bei Indach-Systemen sind die Solarmodule in die Dachhaut integriert. Ihr Vorteil ist die elegantere Optik, da sie als Teil des Daches wahrgenommen werden. Allerdings ist die Montage bei bereits bestehenden Dächern aufwändig und teuer.
• Neben der Dachmontage können Solaranlagen mittels Ständeranlagen auch auf Freiflächen montiert werden. Dabei ist auch der Einsatz von Trackingsystemen möglich, die die Solarmodule automatisch dem Sonnenstand nachführen und durch die jeweils optimale Ausrichtung die Energieausbeute um 20-30 Prozent vergrössern. Für den Einsatz in Privathaushalten sind Freiflächenanlagen allerdings normalerweise nicht interessant, da kaum nutzbare Flächen zur Verfügung stehen.

Welche Förderungen für private Solaranlagen gibt es in der Schweiz?

In der Schweiz wird die Errichtung privater Solarstromanlagen auf Bundesebene durch eine Einmalvergütung der Pronovo AG gefördert; bei Anlagen mit weniger als 100 KWp greift die Einmalvergütung für kleine Anlagen (KLEIV). Darüber hinaus gibt es Förderungen von den meisten Kantonen und vielen Gemeinden, auch manche Schweizer Energieversorger fördern Solarstromanlagen. Die Einspeisung überschüssiger Energie wird nach dem Einspeisevergütungssystem (EVS) nur noch für ältere Anlage gefördert; für neu errichtete kleinere Anlagen ist eine Einspeisevergütung inzwischen nicht mehr möglich.