Mit Hilfe der Sonnenenergie können wir sowohl warmes Wasser (Solarthermie) als auch Strom (Fotovoltaik) erzeugen. Eine gute Übersicht erhalten Sie hier.
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.
Die Zuschüsse wurden mehrmals geändert und gelten sowohl für Bestandsanlagen als auch für Neubauten, wenn sie bestimmte Anforderungen erfüllen.Sie können mit 30 Prozent der förderfähigen Investitionskosten rechnen. Eine Übersicht erhalten Sie z.B. hier Solarthermie-Förderung in 2021: KfW oder BAFA? (energieheld.de) Solaranlagen verringern die Abhängigkeit von Öl und Gas und dienen dem Klimaschutz.
Hier finden Sie folgende Preisangaben (Stand 2020): Nur für Warmwasser: Folgende Kosten fallen hier an: 6 m²Flachkollektoren: incl. Installation 4800 €, Jährliche Betriebs- und Wartungskosten: 100 €, Jährliche Heizöl-/Gas-Ersparnis: 140-240 €, staatliche Förderung 30 % der Investition.
Heizung und Warmwasser (Flachkollektor) für eine vierköpfige Familie. Folgende Kosten fallen an: 12 m² Flachkollektoren: 10 200 € (2020) Jährliche Betriebs- und Wartungskosten: 100 €, Jährliche Heizöl-/Gas-Ersparnis: 500-700 €, staatl. Förderung 30 % der Investition
Heizung und Warmwasser (Vakuumröhre) für eine vierköpfige Familie. Folgende Kosten fallen an: 7-10 m² Vakuum-Röhrenkollektoren: 10 100 € (2020), Jährliche Heizöl-/Gas-Ersparnis: 500-700 €, staatl. Förderung 30 % der Investition
Nachträglich angebrachte Solarthermische Anlage, Ableitung der Wärmeträger- Flüssigkeit über den (stillgelegten) Kamin, Leonberg
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 ab 1.2.24 mit 8,11 Cent (Aufdachanlagen bis 10 kWp) pro Kilowattstunde vergütet (Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG, Stand 2023, 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 Modulwirkungsgrade von monokristallinen Zellen betragen derzeit 20 - 21 %, die maximalen Modulwirkungsgrade von polykristallinen Zellen 15 - 20 %. Dünnschichtzellen erreichen Zellwirkungsgrade bis zu 15%. Die Modulwirkungsgrade liegen bei Siliziumzellen bei 15 % 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 6 und 8 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. 6 – 8 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 je nach Lage und örtlichen Verhältnissen - bei optimaler Südausrichtung und einem Neigungswinkel der Module von etwa 30° mit einem Jahresertrag zwischen 900 und 1.100 kWh zu rechnen.
Für eine 4-kWp-Anlage in der Region Stuttgart wäre beispielsweise ein Jahresertrag von durchschnittlich 4 000 kWh zu erwarten, was bei einer Einspeisevergütung von 13 ct/kWh (Volleinspeisung) und 8,2 ct/kWh bei Überschusseinspeisung, Inbetriebnahme Aug. 2022) eine Solarstrom-Jahreseinnahme von ca. 520 Euro bei Volleinspeisung ergibt.
Kosten Kleine Photovoltaik Anlagen mit weniger Leistung sind erfahrungsgemäß etwas teurer als größere Anlagen mit mehr Leistung. Dies lässt sich an den Kosten pro kWp ablesen, die sich aus der Gesamtsumme und der Leistung der Anlage ergeben. Kleine Photovoltaik Anlagen mit 3 bis 4 kWp kosten im Schnitt rund 1.7800 € bis 1.600 € pro kWp (netto). Größere Anlagen mit 8 bis 10 kWp sind etwas günstiger mit 1.600 € bis 1.300 € pro kWp (netto) (Stand 2021). 2022 sind die Anlagenpreise erheblich in die Höhe gegangen, es lohnt sich mehrere Angebote einzuholen.
Als übliche Größe für Privathaushalte hat sich eine Anlage mit 3 bis 10 kWp (Kilowattpeak) Leistung etabliert. Mit 1 kWp PV-Leistung erzeugen Sie pro Jahr zwischen 950 und 1.200 Kilowattstunden Strom. Hierfür benötigt die Photovoltaik Anlage ca. 6 - 8 Quadratmeter Dachfläche für die Solarmodule. Eine private Photovoltaik Anlage für den Heimgebrauch kostet je nach Größe von 5.400 € bis 13.300 € (netto zzgl. Steuer) im Durchschnitt. Die Kosten für die Installation und Inbetriebnahme der Anlage sind im Preis mit inbegriffen. Eine gute aktuelle Übersicht (2019) zu den Kosten für PV Anlagen unterschiedlicher Größe finden Sie hier
technische Skizze Fotovoltaik auf dem Hausdach. Quelle: Agentur für erneuerbare Energien
Ganz wichtige Änderung:Ab 2023 entfallen Einkommensteuer und Umsatzsteuer auf PV-Anlagen bis 30 kW Im September 2022 hat das Bundeskabinett eine wichtige fiskalische Neuerung beschlossen: Ab Anfang 2023 ist auf den Ertrag von Photovoltaikanlagen bis 30 kW keine Einkommensteuer mehr zu entrichten. Bei Mehrfamilienhäusern und gemischt mit Gewerbe genutzten Immobilien erhöht sich die Grenze auf 100 kW. Außerdem entfällt die Umsatzsteuer auf Kauf, Installation etc. einer PV-Anlage. Das heißt, sie kann zum Nettopreis erworben werden, ohne dass Betreiber zuvor auf die Kleinunternehmerregelung verzichten müssen, um die Vorsteuer geltend zu machen.
Ebenso wichtig: Betreiber von Photovoltaikanlagen bis 30 kW dürfen sich künftig durch Lohnsteuerhilfevereine beraten lassen. Diese Beschlüsse vereinfachen und vergünstigen den Betrieb einer eigenen PV-Anlage maßgeblich.
Dauer der Vergütung: 20 Jahre plus Jahr der Inbetriebnahme. Seit 1. August gelten höhere Vergütungssätze für PV-Anlagen. Volleinspeiser erhalten für Anlagen bis 10 KWp 13 ct/kWh und Überschusseinspeiser (mit Eigenbedarf) 8,2 ct./kWh. Ab 1.2.24 8,11 ct/kWh und 12,87 ct/kWh. Nähers hier: https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/wirtschaftlichkeit/einspeiseverguetung
Zinsverbilligtes Darlehen der KfW. Maximal 25 Mio. €, Zinssatz bonitätsabhängig, auch bei Privatpersonen (Jan. 13 ab 1 %) 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/
Förderung durch KfW für Solarstromspeicher. Jetzt werden Solarstromspeicher auch wirtschaftlich interessant. Gute Zusammenfassung erhalten Sie hier. Die Förderprogramme für Solarstromspeicher von der KfW und dem Land Baden-Württemberg sind 2020 ausgelaufen.
Und seit 1. März 2018 gab es ein Förderprogramm für Speicher in Baden-Württemberg: Neu: Fördertopf erschöpft! (Jan 2020)
