Bei Solarthermie-Anlagen gibt es zwei unterschiedliche Arten: In Flachkollektoren verlaufen kleine Röhren, die mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt sind, Wärmeleitbleche nehmen die Wärme der Sonne auf und geben sie an die Flüssigkeit weiter. Alternativ gibt es sogenannte Vakuumröhrenkollektoren, bei denen die Metallröhrchen, die die Wärme aufnehmen, in Glasröhren untergebracht sind.
Diese stehen unter Vakuum. Dadurch können höhere Wirkungsgrade als bei Flachkollektoren erzielt werden. Die gewonnene Wärme wird in Warmwasserspeichern gespeichert. Sie haben aufgrund ihrer Dämmung so gut wie keine Wärmeverluste. Wird die Wärme aus Sonnenenergie zur Heizungsunterstützung verwendet, wird sie über einen Pufferspeicher mit Heizungswasser gespeichert; das Warmwasser im Durchlaufverfahren erwärmt.
Die Nutzung der Sonnenkraft als Wärmequelle ist umweltschonend und bringt enorme Einsparungen und Unabhängigkeit von Preissteigerungen mit sich: 4 bis 6 Quadratmeter Kollektorfläche decken den Warmwasserbedarf einer fünfköpfigen Familie zu 70 Prozent. Selbst wenn die Sonnenenergie nicht mehr ausreicht, um den Warmwasserbedarf komplett zu decken, kann die Sonnenenergie Solaranlage mit einer Brennwertheizung. Als CO2-neutral werden Systeme bezeichnet, bei denen eine Solaranlage in Verbindung mit einem Holzkessel arbeitet.
Damit Ihre Solaranlage optimal arbeiten kann, ist es ratsam, dass alle Systemkomponenten aufeinander abgestimmt sind. Heutzutage bieten so gut wie alle namhaften Hersteller entsprechende Komplettsysteme an, die stets die Vorerwärmung des kalten Leitungswasser leisten – der Heizkessel muss quasi nur noch ein wenig „zuschießen“.
Neben der Verwendung einer Solaranlage zur Warmwassererwärmung und Heizungsunterstützung im eigenen Heim kann der Energieträger Sonne über eine Photovoltaikanlage Strom erzeugen. Der gewonnene Strom kann entweder selbst verbraucht oder gegen eine Einspeisevergütung ins Netz eingebracht werden.
Bei der Photovoltaik wird mit den Solarzellen das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umgewandelt. Der Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexander Becquerel entdeckten Photoeffekt.
In den Solarzellen wird mittels photovoltaischen Effektes die solare Strahlungsenergie (Licht) direkt in elektrische Arbeit (Gleichstrom) umgewandelt. Ein PV-Modul besteht aus mehreren Solarzellen, die hintereinandergeschaltet sind. Die PV-Module werden wiederum mit Gleichspannungsleitungen als Strang miteinander verschalten. Der zwingend erforderliche Wechselrichter hat dann die Aufgabe, den erzeugten Gleichstrom in einen netzkonformen Wechselstrom umzuwandeln, zusätzlich erfüllt er jedoch noch weitere wichtige Aufgaben, z. B. Überwachung des Einspeisebetriebs, Funktionskontrolle der Anlage und Regelung und Steuerung eines Energiemanagements. Wichtig für den Betrieb der Anlage ist, dass die einzelnen Zellen nicht verschattet werden, da dies einen geringeren Ertrag zur Folge hat und sich somit auch negativ auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt. Bei nur partiell verschatteten Bereichen ist es unter Umständen sinnvoll, diese trotzdem mit Modulen zu belegen und durch verschiedene technische Lösungen, z. B. angepasste Strangverschaltung, Leistungsoptimierer etc. den einen optimalen Betrieb sicherzustellen.
Um den ins Netz eingespeisten Solarstrom messen und damit die Einspeisevergütung berechnen zu können, ist zusätzlich ein Rückspeisezähler notwendig. Auf einer Dachfläche von 10 Quadratmetern lässt sich eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von etwa 1 Kilowatt Peak (maximale Leistung einer Photovoltaikanlage) installieren. Damit lassen sich jährlich 800 bis 1000 Kilowattstunden Strom erzeugen. Die Lebensdauer von Photovoltaikanlagen kann bis zu 40 Jahre erreichen.
Noch vor wenigen Jahren war die Sache bei einer privaten Photovoltaikanlage klar: Möglichst viel erzeugten Strom ins Netz einspeisen, weil die Einspeisevergütung deutlich über dem Preis des Haushaltstroms lag. Für Betreiber älterer Anlagen, die noch eine Einspeisevergütung von 30 Cent/kWh und mehr bekommen (Inbetriebnahme 2010 und früher), ist Solarstrom speichern und anschließend selbst verbrauchen, deshalb nicht sinnvoll.
Etwas anders gestaltet sich die Überlegung „Solarstrom speichern“ bei bestehenden Anlagen aus jüngerer Zeit, die zwischen dem 01.01.2009 und 31.03.2012 in Betrieb genommen wurden. Diese Anlagen bekommen noch Geld für selbst verbrauchten Strom, die sogenannte Eigenverbrauchsvergütung. Diese ist gestaffelt in einen Eigenverbrauchsanteil unter 30 Prozent (mit geringerer Vergütung) und über 30 Prozent (mit höherer Vergütung). Photovoltaik-Strom speichern kann in diesem Fall sinnvoll sein, um bei einem höheren Eigenverbrauchsanteil mehr Geld für den selbst verbrauchten Strom zu bekommen. Die Ergebnisse eines „Solarspeicher-Rechners“ geben erste Hinweise. Für eine genaue Berechnung fragen Sie bitte einen Solarteur.
Photovoltaik-Anlagen, die in jüngster Zeit (seit April 2012) gebaut wurden, bekommen keine Eigenverbrauchsvergütung mehr und eine Einspeisevergütung von weniger als 20 Cent pro Kilowattstunde. PV-Strom speichern und selbst verbrauchen ist bei diesen Anlagen rein von den Vergütungskonditionen für den erzeugten Strom betrachtet schon interessanter. Je weiter die Einnahmen aus der Einspeisevergütung und die Kosten für Haushaltsstrom (25 Cent pro Kilowattstunde und mehr) auseinander liegen, desto eher entsteht aus diesem Missverhältnis ein finanzieller Anreiz für einen Solarstromspeicher und den Eigenverbrauch des Solarstroms. Dies ist bei derzeit geplanten Anlagen der Fall, da die Einspeisevergütung aktuell – je nach Anlagengröße – nur noch 6 bis 8 Cent pro Kilowattstunde beträgt. (Stand Februar 2021).
Eine Steuerungseinheit im Solarstromspeicher regelt den Stromfluss zwischen der Photovoltaikanlage, dem Haushalt, dem Speicher (= Batterie) und der Einspeisung ins öffentliche Netz.
Zuerst schaut die Speicher-Steuerung, ob der erzeugte Strom momentan im Haushalt verbraucht werden kann, z. B. für den Kühlschrank. Übersteigt die Stromproduktion den momentanen Verbrauch, wird der Solarstromspeicher aufgeladen. Ist der Speicher voll und produziert die Photovoltaikanlage noch mehr Strom als im Haushalt gebraucht wird, dann wird der überschüssige Strom ins Netz eingespeist.
Dabei wird die Speicherkapazität von Photovoltaik-Stromspeichern in der Regel so ausgelegt, dass der Haushalt möglichst vom Abend bis zum nächsten Morgen, wenn die Photovoltaikanlage wieder Strom produziert, mit Strom aus dem Speicher versorgt werden kann. Ist die Batterie vorzeitig leer oder entsteht zwischendurch eine hohe Spitzenlast im Haushalt, wird zusätzlich auf Netzstrom zurückgegriffen.
Ein Solarstromspeicher für ein Einfamilienhaus kostet, je nach Leistung, zwischen 6.000 und 15.000 Euro. Ein Solarteur (siehe Elektrofachbetriebe im Stuttgarter Sanierungsstandard) kann verschiedene Varianten berechnen und Sie beraten.
Weitere Informationen zum Thema Photovoltaik finden Sie unter: https://www.photovoltaik-bw.de/regionale-pv-netzwerke/region-stuttgart/.
Die vom Photovoltaik-Netzwerk Region Stuttgart erstellten Leitfäden rund um das Thema Photovoltaik finden Sie auch direkt auf unserer Homepage (verlinken? Oder direkt daneben downloaden).
Die Landeshauptstadt Stuttgart untersützt seit Herbst 2020 Privatpersonen und Unternehmen beim Ausbau der Stromerzeugung durch Solarenergie. (Flyer auf Homepage Stellen + Link zur Stadt Stuttgart => https://www.stuttgart.de/leben/umwelt/energie/solaroffensive.php )
