Stichworte: Solarthermie, Solarstrom (Fotovoltaik, Solarmodul, Flächenbedarf, Dach, Ertrag, zinsverbilligte Darlehen, Vergütung),

Mit Hilfe der Sonnenenergie können wir sowohl warmes Wasser (Solarthermie) als auch Strom (Fotovoltaik) erzeugen.

Solarthermie

Bei der solarthermischen Nutzung der Sonnenenergie wird die Strahlung der Sonne mittels sogenannter Kollektoren in Wärmeenergie umgewandelt. Die Solarwärme wird zur Erwärmung von Wasser zum Duschen und Waschen oder zur Raumheizung eingesetzt.

Solarthermische Anlagen bestehen aus einem Solarkollektor, einer Regeleinheit mit Pumpe und einem möglichst gut gedämmten Warmwasserspeicher. Im Kollektor sammeln besonders beschichtete Kupferbleche die Solarenergie. Unter den Blechen sind Kupferrohre befestigt, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit fließt. Die Regeleinheit mit der Pumpe sorgt dafür, dass die Wärme abtransportiert wird. Im Speicher wird die Wärme dann durch einen Wärmetauscher an das Brauchwasser abgeben. So steht das warme Wasser auch nachts oder an Regentagen zur Verfügung. Am häufigsten kommen Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz.

Beim Vakuumröhrenkollektor sitzen die dunklen Metallteile in einer doppelwandigen Glasröhre. Dadurch werden die Wärmeverluste, ähnlich wie in einer Thermoskanne verringert. Sie sind teurer als Flachkollektoren, haben jedoch einen geringeren Flächenbedarf.

Die sog. Solarstation enthält kompakt montiert die wichtigen Bestandteile zur Regelung einer Solaranlage: Temperatur-, Druck- und Volumenstromanzeigen, Sicherheitsventil, Rückschlagklappe(n), Anschluss für Membranausdehnungsgefäß, evtl. Befüll- und Spüleinrichtungen, Solarkreispumpe und Regler.

Technische Skizze Solarthermie. links nur Heißwasser, rechts mit Heizungs-unterstützung, Quelle: Agentur für erneuerbare Energien

Flächenbedarf: Bei einem durchschnittlichen Warmwasserbedarf von ca. 40 - 50 Liter pro Person sollte die Kollektorfläche bei Flachkollektoren 1,2 - 1,3 qm pro Person und bei Vakuumröhrenkollektoren 0,8 - 1 qm betragen. Ein 4-Personen-Haushalt benötigt etwa 4-6 Quadratmeter Kollektorfläche. Optimal dimensioniert und abgestimmt kann die Solaranlage den Warmwasserbedarf dieses Haushalts außerhalb der Heizperiode in der Regel vollständig abdecken. Etwa 60 Prozent der für die Trinkwassererwärmung benötigten Energie kann im Jahresdurchschnitt durch die Sonnenkollektoren eingespart werden. Je qm Kollektorfläche kann im Jahr ca. 30 Liter Heizöl eingespart werden. Der Pufferspeicher, der die Wärme über einige Tage speichern kann, sollte bei ca. 50 bis 80 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche liegen. Also für einen 4-Personen-Haushalt etwa 300 Liter. Soll die Solaranlage auch zur Heizungsunterstützung dienen ist für 10 qm Kollektorfläche ein Kombispeicher von etwa 700 Liter vorzusehen.

 Solaranlagen zur kombinierten Brauchwassererwärmung und Raumheizung sollten nach Süden ausgerichtet sein und einen Anstellwinkel von ca. 40° haben.

Vortragsfolien von Dr.-Ing. Drück zu Solarthermie gibt's hier.

Die Zuschüsse wurden 2010 gekürzt. Für Neubauten entfallen sie ganz.

Ausführlichere Informationen erhalten Sie unter: http://www.solarfoerderung.de/technik_css/fakten.cfm?identifikation=012, http://www.solarserver.de/wissen/solarthermie.html, www.thema-energie.de  

Getestet: Solare Trinkwassererwärmung Das Öko-Test Magazin 09/2010 enthält einen Test mit 17 Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung. Die untersuchten Anlagen sind ausgereift. Insgesamt wurden 17 Anlagen mit Flachkollektoren untersucht. Einmal vergab Öko-Test ein „sehr gut“, dreizehn Anlagen wurden mit „gut“ bewertet, drei schafften unter den Testbedingungen nur ein „befriedigend“. Bewertet wurden die möglichen Erträge (solarer Deckungsgrad), die Wirtschaftlichkeit und die Dokumentation.

Getestet: Thermische Solaranlagen mit Heizungsunterstützung im Öko-Test Magazin 10/2010, hier: http://presse.oekotest.de/presse/M1010-ThermischeSolaranlagen.pdf
17 Anlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung von unterschiedlichen Herstellern für einen typischen Haushalt in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus
 begutachten lassen.Alle solarthermischen Kombianlagen sind auf einem technologisch guten Stand und empfehlenswert.

Amortisation nach vielen Jahren
Die jeweiligen mittleren Preise inkl. Speicher und Montage liegen laut Testbericht zwischen 4050 und 6500 Euro. Die eingesparten Gaskosten liegen im Testfeld in einem Bereich zwischen 156 und 210 Euro/a bei heutigen Gaskosten.  Auf dieser Basis errechnet Öko-Test mit einer realen Gaspreissteigerung von 8 %/a bei einer Betriebszeit von 20 Jahren bei den untersuchten Anlagen eingesparte Gaskosten zwischen 7145 und 9600 Euro (Quelle: www.geb-info,de).
STIFTUNG WARENTEST hat im Heft 3/08 einen Test veröffentlicht. http://www.test.de/themen/umwelt-energie/test/-Solaranlagen/ . Zehn von zwölf Solaranlagen erzielten ein „gutes“ oder sogar „sehr gutes“ test-Qualitätsurteil. Ein klarer Beweis dafür, dass die Solartechnik inzwischen ausgereift ist und zuverlässig für warmes Wasser sorgt. Besonders erfreulich: Ausgerechnet die beiden preisgünstigsten Anlagen im Test haben mit dem Urteil „sehr gut“ am besten abgeschnitten.

Eine Kopie dieser Berichte für private Zwecke können Sie bei unserer Energiesprechstunde erhalten.

Kosten: Ökotest geht von ca. 5000 bis 7500 Euro für eine Solarthermie-Anlage für 60 % Warmwasser und 10 bis 20 % Heizungsunterstützung aus. Dafür sind zehn Quadratmeter Solarkollektoren und ein 500 bis 800 Liter fassender Kombispeicher für Heizwasser und für Warmwasser notwendig. Vakuumröhrenkollektoren fangen diffuses Sonnenlicht besser ein, arbeiten effizienter, brauchen weniger Platz auf dem Dach. Sie sind aber etwas teurer als Flachkollektoren. http://www.oekotest.de/cgi/nm/nm.cgi?doc=neh-schritt5 Internetseite von Solarwaerme-jetzt (http://www.solarwaerme-jetzt.de/topic/9.faq.html?id=13) finden Sie folgende Preisangaben (Stand Febr. 09): Die Preise für eine Anlage mit Flachkollektoren für einen 4-Personen-Haushalt liegen zwischen 4.000 und 6.000 Euro inklusive Montage. Wenn zusätzlich eine Heizungsunterstützung gewünscht wird, liegen die Preise bei etwa 8.000 bis 10.000 Euro.

Vakuumröhrenkollektoren sind etwa um 30% teurer als Flachkollektoren. Diese Preise gelten für alle erforderlichen Komponenten inklusive Montage und Mehrwertsteuer.

Planungswerte Solarthermie: Vier-Personen-Haushalt (Beispiel)
Kriterium  Solarthermie                     Warmwasser         Trinkwasser und Raumwärme
Strahlungsangebot der Sonne            ca. 1.000 kWh/(m2a)   ca. 1.000 kWh/(m2a)
Anlagengröße (Flachkollektoren)            4 - 6 m²                     10 - 18 m² 
Größe Wärmewasserspeicher              300 l pro m²             ca. 350-400 l pro m²
Energieeinsparung/ Deckungsbeitrag     bis 60%                     bis 20% gesamt

Investitionskosten (dena)                  4.000 - 6.000 €              8.000 - 12.000 €

Tabelle Auszug von dena

Nachträglich angebrachte Solarthermische Anlage, Ableitung der Wärmeträger- Flüssigkeit über den (stillgelegten) Kamin, Leonberg 2007

Fotovoltaik - Solarstrom

Bei der fotovoltaischen Nutzung von Sonnenenergie wird die Strahlung der Sonne mittels Solarmodulen direkt in elektrische Energie umgewandelt.

Solarzellen erzeugen aus Sonnenlicht Gleichstrom, der von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Dieser wird ins Stromnetz des Energieversorgers eingespeist und vom Netzbetreiber mit 28,74 Cent (Aufdachanlagen bis 30 kWp) pro Kilowattstunde vergütet (Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG, Stand 2011, s. unten).

Für den Stromverbrauch im Haus wird Strom wie bisher aus dem öffentlichen Netz über den Verbrauchszähler bezogen.

Solarmodul

Da einzelne Solarzellen nur eine geringe Leistung (ca. 1,5 Watt) abgeben, werden sie zu einem Solarmodul verschaltet. Dieses enthält eine Glasabdeckung und in den meisten Fällen einen Aluminiumrahmen, der der Stabilität und der Befestigung dient. Die Abdeckung an der Oberseite lässt das Licht durch und schützt die Solarzellen gleichzeitig vor Wind und Wetter. In dieser Form wird es auf dem Dach oder der Fassade befestigt. Eine Solarzelle ist ca. 12,5 x 12,5 cm groß, Module gibt es in unterschiedlichen Größen. Ein Modul kann je nach Anzahl der Zellen eine Leistung zwischen 50 und 300 Watt haben.

Es gibt Solarmodule auf Siliziumbasis, polykristalline mit einer glitzernden Kristallstruktur und monokristalline mit einer einheitlichen Zelloberfläche. Dünnschichtmodule,die sind nicht aus Zellen zusammengesetzt sind, bestehen aus photoaktivem Halbleitermaterial auf eine Trägerschicht (z.B. Glas oder Kupferbahnen) . Der geringe Material- und Energieverbrauch bei der Herstellung sowie der mögliche hohe Automatisierungsgrad bieten beträchtliche Einsparpotenziale gegenüber der kristallinen Siliziumtechnologie. Dünnschichtmodule haben heute noch einen geringeren Wirkungsgrad und benötigen für die gleiche Leistung mehr Platz. Die maximalen Zellwirkungsgrade von monokristallinen Zellen betragen derzeit 18%, die maximalen Zellwirkungsgrade von polykristallinen Zellen 16%. Dünnschichtzellen erreichen Zellwirkungsgrade bis zu 14%. Die Modulwirkungsgrade liegen bei Siliziumzellen bei 14 % und bei Dünnschichtzellen ca. 10 %.

Dach Optimal wäre es, wenn das Dach, auf dem die Fotovoltaikanlage installiert werden soll zwischen Südost und Südwest ausgerichtet ist. Der Neigungswinkel der Dachfläche sollte am besten zwischen 20 und 60 Grad betragen (optimal bei uns ca. 30°). Heute marktgängige Module benötigen zwischen 7 und 10 Quadratmeter je installiertem kWp (Kilowatt Peak, definiert als Leistung bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m²). Auch bei Abweichungen von der optimalen Südausrichtung sind noch gute Erträge zu erwirtschaften (s. Abb.).  

Platzbedarf: Eine Fotovoltaikanlage auf einem Schrägdach mit einer Nennleistung von ca. 1.000 Watt (1,0 kWp) benötigt ca. 7 – 10 qm Dachfläche. Eine Fotovoltaikanlage auf einem Flachdach oder Freiland mit einer Nennleistung von ca. 1.000 Watt (1,0 kWp) benötigt bei Aufständerung der Module ca. 17 – 20 qm Dachfläche. (Die Modulreihen, müssen damit sie sich nicht gegenseitig verschatten, in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet werden, dadurch wird eine größere Fläche benötigt.)

Ertrag  Je kWp Anlagenleistung ist in je nach Lage und örtlichen Verhältnissen - bei optimaler Südausrichtung und einem Neigungswinkel der Module von etwa 30° mit einem Jahresertrag zwischen 800 und 1.000 kWh zu rechnen.

Für eine 4-kWp-Anlage in der Region Stuttgart wäre beispielsweise ein Jahresertrag von durchschnittlich 3.670 kWh zu erwarten, was bei einer Einspeisevergütung von 28,74 ct/kWh (Inbetriebnahme 2011) eine Solarstrom-Jahreseinnahme von ca. 1 055 Euro ergibt.
Modultest: Hier können Sie einen Modultest aus dem Ökotest Magazin 04/10 herunterladen: http://presse.oekotest.de/presse/M1004-Photovoltaikmodule.pdf

technische Skizze Fotovoltaik auf dem Hausdach.       Quelle: Agentur für erneuerbare Energien             

Ausführlichere Information erhalten Sie unter: www.solarstromerzeugung.de http://www.solarfoerderung.de/technik_css/fakten.cfm?identifikation=01301, http://www.solarserver.de/wissen/photovoltaik.html

Einen Artikel "Steuer und Solarstromanlagen" finden Sie hier  http://www.solarstromerzeugung.de/photovoltaik-steuer.html

Zinsverbilligte Darlehen für Errichtung, Erwerb und Erweiterung  kleiner Fotovoltaikanlagen in Höhe von max. 50 000 Euro (Zinssatz (eff.)  ab 2,07 % bei sehr guter bzw. guter Bonität, Stand Nov. 11) erhalten Sie von der KfW (Förderprogramme), die Einspeisevergütung durch den Netzbetreiber ist im Energieeinspeisegesetz (EEG) geregelt. http://www.bmu.de/gesetze/verordnungen/doc/2676.php,  http://www.solarfoerderung.de/technik_css/glossar2.cfm?id=115.

Wie hoch liegen die Vergütungssätze?

Ein schneller Solarstromrechner finden Sie hier:http://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik-rechner.



Für Solarstromanlagen, die ab dem 01.1.2011 an das Netz gehen, sieht das
EEG nach den Zahlen der Bundesnetzagentur folgende Vergütungssätze vor:

Freiflächenanlagen (§ 32 EEG) 24,26 Cent / kWh (seit Juli: 25,02 Cent / kWh); Konversionsflächen 25,37 Cent / kWh  (seit Juli: 26,15 Cent / kWh)

Anlagen auf oder an Gebäuden bis 30 kWp (§ 33 Abs. 1 Nr. 1 EEG) 28.74 Cent /kWh 

Anlagen auf oder an Gebäuden 30 bis 100 kWp (§ 33 Abs. 1 Nr. 2 EEG) 27,33 Cent / kWh 

Anlagen auf oder an Gebäuden 100 kWp bis 1 MWp (§ 33 Abs. 1 Nr. 3 EEG) 25,86 Cent / kWh 

Anlagen auf oder an Gebäuden größer als 1 MWp (§ 33 Abs. 1 Nr. 4 EEG) 21,56 Cent / kWh 

Für Solarstromanlagen auf Ackerflächen, die seit 01.07.2010 an das Netz gegangen sind, gibt es keine Vergütung mehr.
Konversionsflächen: 21,86 ct/kWh

Ab 1.1. 2012 werden die Vergütungen um 15 % gekürzt.

Die im Gesetz angegebenen EEG Vergütungen sind in Netto-Preisen angegeben. Der Betreiber einer Photovoltaik Anlage kann sich zudem als Unternehmer beim Finanzamt einstufen lassen und die auf die Investitionskosten anfallende Umsatzsteuer als Vorsteuer geltend machen (d.h., er kann sie mit von anderen im Rahmen seiner Stromerzeugung vereinnahmten Umsatzsteuer verrechnen oder erhält sie vom Finanzamt erstattet). 

Dauer der Vergütung: 20 Jahre plus Jahr der Inbetriebnahme

Zinsverbilligtes Darlehen Maximal 10 Mio. €,

Zinssatz bonitätsabhängig, auch bei Privatpersonen (Nov. 11 ab 2,07 %)
Laufzeit 5, 10 oder 20 Jahre; 1 bis 3 Jahre tilgungsfrei je nach Laufzeit; Sondertilgung jederzeit in beliebiger Höhe möglich. Infos bei Banken und Sparkassen
Infos auch unter:http://www.kfw-foerderbank.de/

STIFTUNG WARENTEST hat im Heft 5/06 http://www.test.de/themen/umwelt-energie/test/-Photovoltaik/ festgestellt, dass nicht alle Solarmodule gleich lang halten und das Sonnenlicht in ausreichend Strom umwandeln. Von den 16 getesteten Modulen bekamen 9 die Note gut und 7 die Note befriedigend. In unserer Energiesprechstunde können Sie für private Zwecke eine Kopie des Testberichtes erhalten.

Weitere Internetadressen: siehe Energiespar-Links

Beispiele für Fotovoltaikanlagen:

Fotovoltaikmodule als Sonnenschutz für die Terasse im Neubaugebiet Renningen, August 2008

Fotovoltaik auf der gesamten Dachfläche im Neubaugebiet in Renningen, August 2008

Fotovoltaik und Solarthermie im Neubaugebiet in Renningen, August 2008

Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach in Leonberg, 2008