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Photovoltaik - Technologie der Zukunft

Zugegeben: Die Überschrift ist nicht so ganz korrekt. Während man schon davon ausgehen kann, dass Photovoltaik-Anlagen in absehbarer Zukunft immer weiter an Bedeutung gewinnen werden und der derzeitige Trend zu grüner Energie längst mehr als ein Trend ist, ist Photovoltaik alles andere als neu. Dennoch wissen viele Eigentümer eigentlich kaum etwas über die Schlüsseltechnologie. Viele Jahre lang haben vor allem Zweifel an der Wirtschaftlichkeit in Verbindung mit komplizierten Förderanträgen Photovoltaik für viele Eigentümer uninteressant gemacht. Hinzu kamen Unsicherheiten hinsichtlich der baulichen Eignung der eigenen Immobilie. Die deutsche Politik hat hierbei bisher nicht geglänzt und ihren Teil zu den Zweifeln beigetragen. Aber sind Photovoltaik-Anlagen tatsächlich unwirtschaftlich, kompliziert, schwer installierbar? Wir bringen Licht ins Dunkel und erklären Ihnen ein Stück grüne Zukunft.


Was ist eigentlich Photovoltaik und woher kommt es?

Photovoltaik ist ein Teilbereich der Solartechnik und meint die Umwandlung von Lichtenergie zu elektrischer Energie mittels Solarzelle. Vereinfacht gesagt, bedeutet das in der Regel die Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht. 

 

Der Begriff Photovoltaik ist eine Kombination aus dem griechischen Wort für Licht (im Genitiv "photos") und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Nach ihm ist seit den 1860er-Jahren die elektrische Spannung "Volt" benannt. Der physikalische Effekt selbst, der die Grundlage für jede Photovoltaik-Anlage bildet, wurde allerdings 1839 erstmals vom 19 Jahre alten Alexandra Edmond Becquerel beobachtet, dem Vater von Antoine Henri Becquerel, welcher neben Marie und Pierre Curie für die Entdeckung der Radioaktivität verantwortlich ist. Becquerel Senior konnte beobachten, wie die Spannung zwischen zwei Platinelektroden bei Lichteinfall geringfügig zunahm. Im Laufe der Zeit haben sich zahlreiche weitere Forscher mit diesem Themenfeld beschäftigt, darunter auch Heinrich Hertz und Albert Einstein. Letzterer lieferte 1904 die erste theoretische Erklärung zu den von Becquerel erstmals beobachteten Ereignissen. Einstein erhielt dafür 1921 den Nobelpreis für Physik.

 

Die praktisch Nutzung dieser Technologie hat ihre Wurzeln schon in den 1950er Jahren. Die Bell Laboratories haben 1954 die erste funktionierende Solarzelle auf Silizium-Basis präsentiert. 1958 kam die Stromerzeugung durch Photovoltaik zu ihrem ersten praktischen Einsatz - in der Raumfahrt. Die Stromerzeugung für elektrische Geräte im zivilen Alltag hat mehrere Jahrzehnte auf sich warten lassen. Das berühmteste Beispiel dürfte der Taschenrechner sein.

 

Als großflächige Lösung zur Energieerzeugung spielte Photovoltaik lange Zeit keine echte Rolle. In den 1970er Jahren begann jedoch eine Abfolge von Problemen und Katastrophen, die maßgeblich zu einem Umdenken und nach und nach zu einer regelrechten Forschungslawine im Bereich Photovoltaik geführt haben. Dabei sind vor allem der Ausbruch der Ölkrise 1973, der wenig bekannte Atomunfall in Harrisburg (Pennsylvania, USA) 1979 und der Atomunfall in Tschernobyl (ehem. Sowjetunion, heutige Ukraine) 1986 zu nennen. Insbesondere die USA, Japan und Deutschland beteiligten sich an der intensiven Erforschung möglicher Stromerzeugung aus Sonnenenergie. Die Anlagen wurden immer effektiver, die Produktion wurde aus Kostengründen jedoch vermehrt auch ins Ausland verlagert. Schließlich stieg auch China nach dem ewigen hin und her von Entwicklungsplänen und Förderungen in Europa in den Markt ein, als sich im sonnenverwöhnten Spanien anfangs noch großartige Investitionschancen boten. China sollte jedoch schnell für massive Disruptionen sorgen. Nach dem plötzlichen Förder-Aus in Spanien überschwemmten die ursprünglich für Süd-Europa produzierten PV-Anlagen aus China auch Deutschland und den Rest Europas. Ausgerechnet jetzt kürzte Deutschland zu allem Überfluss die Förderungen und Einspeisevergütungen und die Konkurrenzfähigkeit deutscher Hersteller brach zusammen - sie gingen reihenweise insolvent. Arbeitsplätze im sechsstelligen Bereich wurden zerstört und Deutschland war kein globaler Spieler mehr auf diesem Markt, während die Nachfrage nach den inzwischen noch effizienteren Anlagen zu Zeiten von Inflation, Krieg und Klimakrise immer mehr Fahrt aufnimmt. Heute sind 7 von 10 der absatzstärksten Solarzellenhersteller der Welt chinesisch.

Was sind die Voraussetzungen für Photovoltaik?

Tatsächlich gibt es mehrere Voraussetzungen, die bei der Nutzung von Photovoltaik im eigenen Haus beachtet werden müssen. Zunächst einmal benötigen Sie eine geeignete Dachfläche zur Installation der Solarpanels. Die Neigung des Daches sollte dabei im Idealfall zwischen 15 und 40 Grad liegen und das Dach muss eine ausreichende Tragkraft haben. Bei Flachdächern können die Panels mit Hilfe von Metallkonstruktionen in einen bestimmten Winkel "aufgeständert" werden, was die statistische Belastungen des Daches jedoch zusätzlich erhöht. Die Dachfläche sollte zudem nach Süden, Südosten oder Südwesten ausgerichtet sein. Hindernisse wie andere Gebäude, Bäume oder Schornsteine und technische Anlagen, die die Dachfläche beschatten, sollte es nicht geben.

 

Die Errichtung der Anlage muss auch rechtlich zulässig sein. Die Bestimmungen des Denkmalschutzes, der Landesbauordnung und ggf. Bebauungspläne und kommunale Vorgaben dürfen dem Vorhaben nicht im Wege stehen.

 

Es ist zudem auch wichtig zu prüfen, ob der eigene Strombedarf und die Leistung der Anlage hoch genug sind, um die Kosten einer PV-Anlagen-Installation rechtfertigen zu können. Um tatsächlich einen spürbaren Einfluss auf die jährlichen Stromkosten zu sehen, sind in der Regel Anlagen mit mindestens 2 kWp zu empfehlen. Dabei steht "kWp" für "Kilowatt Peak" und meint die maximale Energie, die eine Anlage unter idealen Bedingungen erzeugen kann. Typisch für eine klassisches Einfamilienhaus sind jedoch eher Anlagen mit 5 - 6 kWp.

 

Selbstverständlich muss das Dach außerdem in einem guten Zustand sein. Muss das Dach in absehbarer Zeit saniert werden, sollte keine PV-Installation erfolgen bzw. sollten Sanierung und Photovoltaikinstallation zusammen erfolgen.

Checkliste

Dachausrichtung


Dachneigung


geringe Verschattung


Statik passt


rechtlich zulässig


 Stromverbrauch


Der eigene Stromverbrauch sollte außerdem im Bereich 3.500 - 4.000 kWh pro Jahr liegen. Idealerweise ist das Ziel, die Kosten der Anlage in einem Zeitraum von 10 bis 15 Jahren wieder hereinzuholen. Natürlich kann es sich hierbei nur um Richtwerte handeln. Es ist immer empfehlenswert, die tatsächlichen Zahlen unter Zuhilfenahme bisheriger Verbräuche und den Kennzahlen der zu installierende Anlage mit einem erfahrenen Profi zu besprechen. Ohne professionelle Berechnung, wird man die Wirtschaftlichkeit nur schwer einschätzen können.

Mit welchen Kosten muss ich rechnen?

Die Kosten einer Photovoltaikanlage sind von vielen Faktoren abhängig und regional sehr unterschiedlich. Die angegebenen Preisspannen können daher nur Orientierungshilfen sein. Insgesamt sind die Preise aber häufig deutlich niedriger, als viele Eigentümer es vermuten. Eine Anlage mit 6 kWp, die je nach Bedingungen zwischen 4.200 und 6.600 Kilowattstunden produzieren können sollte, wird inklusive Einbau etwa Kosten zwischen 9.000 und 11.000  Euro verursachen. Inklusive Stromspeicher werden sich die Kosten, abhängig von der Speichergröße, um etwa 8.000 - 10.000 Euro erhöhen. Langfristig betrachtet sind Speichereinheiten trotz der hohen Kosten häufig erforderlich, um die Anlage wirtschaftlich zu machen.

 

Neben den Anschaffungskosten sollte man die laufenden Kosten ebenfalls im Blick haben. Die jährlichen Wartungskosten müssen jedoch in der Regel nur mit 100 - 300 Euro jährlich geplant werden. Neben der Wartung selbst bestehen die laufenden Kosten meistens außerdem noch aus Versicherungskosten und der regelmäßigen Reinigungskosten. Es gilt zu beachten, dass aufgrund der langen Garantiezeiträume der meisten Hersteller von 10 bis teilweise 25 Jahren ansonsten nicht mit hohen Reparatur- oder Ersatzteilkosten zu rechnen ist. Dennoch sollte man auf wirklich lange Zeit gerechnet immer im Hinterkopf haben, dass insbesondere technische Anlagen immer unerwartete (Folge-)Kosten verursachen können. Entsprechende Sicherheiten bzw. Rücklagen schaden daher nicht. 

Welche Fördermöglichkeiten gibt es (Stand 03/2023)?

Die Installation einer Photovoltaik-Anlage zur Stromerzeugung kann mit zahlreichen Förderinstrumenten unterstützt werden. Zu erwähnen sind dabei vor allem zinsgünstige Kredite der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) und die Einspeisevergütung. Die KfW bietet mit ihrem Programm "KfW 270 - Erneuerbare Energien" einen Kredit zur Finanzierung von Anlagen zur Erzeugung von Strom und Wärme ab 4,15 % effektivem Jahreszins. Das Angebot gilt für Privatpersonen, Unternehmen und öffentliche Einrichtungen. Gefördert werden bis zu 50 Mio. Euro je Vorhaben. Ansprechpartner ist, wie bei der KfW üblich, in der Regel die Hausbank.

 

Außerdem gilt seit Juli 2022 das Gesetz zur Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG). Hierbei ist der aktuelle Stand der Einspeisevergütung für neue Photovoltaik-Installationen interessant. Der Netzbetreiber ist jetzt verpflichtet, den zu viel und nicht selbst genutzten Strom von Photovoltaik-Anlagen abzunehmen und zu vergüten. Die Vergütung liegt für die teilweise Einspeisung bei 8,2 Cent je Kilowattstunde bei Anlagen bis 10 kWp. Die Volleinspeisung wird mit 13 Cent je Kilowattstunde vergütet. Es gibt auch keine Regelung mehr dazu, dass nur maximal 70 % der Leistung in das öffentliche Netz eingespeist werden dürfen. Für neue Anlagen bis 25 kWp gibt es hier keine Begrenzungen mehr. Es ist auch möglich, zwei Anlagen auf einem Dach zu betreiben, von denen eine 100 % des erzeugten Stroms in das öffentliche Netz einspeist und die andere zum Teil für den eigenen Strom und zum anderen Teil für eine Einspeisung der Überschüsse genutzt wird. Das passende Modell, Teileinspeisung oder Volleinspeisung, kann nun auch jährlich gewechselt werden, da die Rentabilität des einen oder anderen Systems je nach Stromkosten und Eigenverbrauch variieren können.

 

Während die Einspeisevergütung bisher jeden Monat neu von der Bundesnetzagentur berechnet wurde, sollen die aktuellen Vergütungssätze zudem bis 2024 konstant bleiben und erst dann wieder halbjährlich sinken.

 

Neben zinsgünstigen Krediten und der Einspeisevergütung gibt es auch steuerliche Anreize, die die Anschaffung einer Photovoltaik Anlage attraktiv machen können. Seit Dezember 2022 sind Gewinne aus Photovoltaikanlagen bis 30 kWp nicht mehr einkommenssteuerpflichtig. Außerdem entfällt für die Lieferung und Montage der Anlagen die Umsatzsteuer.

Lohnen sich Photovoltaik-Anlagen?

Ob sich die Anschaffung einer Photovoltaik-Anlage lohnt oder nicht, ist leider nicht pauschal zu beantworten. Erfahrungsgemäß lässt sich jedoch sagen, dass sich die Stromerzeugung durch Photovoltaik jedenfalls für Mehrpersonenhaushalte ab 3 - 4 Bewohnern und einem jährlichen Stromverbrauch von mindestens 3.500 kWh meistens auszahlt.

 

Während der "Gewinn" beim Einspeisen überschüssigen Stroms in das öffentliche Netz in der Regel trotz garantierter Abnahme keinen Blumentopf mehr gewinnen kann, sind es vor allem die eingesparten Stromkosten, die eine Photovoltaik-Anlage attraktiv machen. Das wird sich bei der aktuellen Strompreisentwicklung vermutlich auch nicht ändern. Im Gegenteil: Während die Einspeisevergütung relativ gering ausfällt und ab 2024 wieder stetig weiter sinken wird, steigt die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlagen mit steigenden Strompreisen immer weiter.

 

Diese Überlegungen treffen allerdings nur zu, wenn man davon ausgeht, dass ein Großteil des selbst erzeugten Stroms auch selbst verbraucht wird. Hierfür muss dann auch ein entsprechend ausreichend dimensionierter Stromspeicher angeschafft werden, denn ohne Speichermöglichkeit ist die überwiegende Selbstnutzung des mit Sonnenlicht erzeugten Stroms meistens nicht realistisch. Das hängt vor allem damit zusammen, dass viele Nutzer ausgerechnet dann die größten Mengen Strom benötigen, wenn die Anlage auf dem Dach die geringste Menge liefert - morgens und in den Abendstunden. 

 

Zumindest teilweise lässt sich das Problem mit dem hohen Strombedarf morgens und abends jedoch steuern. Mit und ohne Speicher lässt sich durch eine clevere Verteilung der Bedarfsspitzen und Sparmaßnahmen ein positiver Effekt schnell erzielen. Insbesondere Großgeräte eignen sich hervorragend für Zeitschaltungen. Die Nutzung der Sonnenenergie lässt sich so schon mit einfachen Mitteln sehr viel effektiver gestalten. Der morgens eingeräumte Geschirrspüler und die Waschmaschine können ihre Arbeit auch mittags verrichten, wenn niemand zu Hause ist und Elektrofahrzeuge müssen für 20 Kilometer Weg zur Arbeit nicht über Nacht voll laden.