Eine Solaranlage kann sowohl dafür genutzt werden, umweltfreundlich Strom zu erzeugen, als auch dafür, die eigenen vier Wände mit Wärme zu versorgen. Es gibt einen kleinen Unterschied zwischen einer Photovoltaik-Anlage zur Stromerzeugung und einer Solarthermie-Anlage zur Warmwassergewinnung. Von einer Photovoltaik spricht man, wenn Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt wird, der entweder direkt genutzt, zur späteren Verwendung in einem Speicher zwischengelagert oder als überschüssigen Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird.
Die Solarthermie beschreibt die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie, welches in Wärme für den Haushalt zum Heizen oder zum Baden bereitgestellt wird. Unabhängig davon, welche Variante bei Ihnen zum Einsatz kommt, beide können Ihre eigenen Energiekosten senken. Eine Alternative zur Solarthermie bietet die Wärmepumpe.
- Die Sonneneinstrahlung trifft auf die Absoberfläche im Kollektor. Sie wandeln die Strahlung der Sonne in Wärme um und übertragen diese auf die Wärmeträgerflüssigkeit. Die Wärmeträgerflüssigkeit ist eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, ähnlich wie beim Auto. Wie groß der Solarertrag ist, hängt nicht nur von den Kollektoren ab, sondern auch der Dachwinkel bzw. Dachausrichtung spielt eine wichtige Rolle. Im Idealfall beträgt der Dachwinkel zur Sonne ausgerichtet, 90 Grad.
- Die bis zu 90°C heiße Flüssigkeit zirkuliert zwischen den Kollektor und Pufferspeicher.
Der Solarregler ist die Steuerungseinheit der Solarheizung. Der Solarregler erkennt, wenn der Speicher nicht vollgeladen ist und setzt bei Bedarf eine Pumpe im Gang, um die Wärme vom Dach in den Speicher zu transportieren. - Der Wärmetauscher gibt Solarwärme an das Wasser im Pufferspeicher ab. Der Wärmetauscher ist im oder am Solarspeicher.
- Der Kombi-/Pufferspeicher ist das zentrale Element der Solaranlage. Hier wird die Warmwasser zwischengelagert und dann bereitgestellt, wenn es gebraucht wird. Der Speicher sollte so groß ausfallen, um auch an bewölkten Tagen noch genügend Wärme vorrätig halten zu können. Der Speicher ist auch am Heizsystem verbunden und stellt die Wärme nachts und an kalten Tagen zu Verfügung.
Ein Zusatzheizsystem ist bei praktisch bei allen thermischen Solaranlagen erforderlich. Eine Solarwärmeanlage leistet ihren größten Ertrag in den Sonnen-reichen Monaten. Allerdings ist der Heizwärmebedarf zu dieser Zeit am geringsten. In den kälteren Monaten deckt die thermische Solaranlage nur einen kleinen Teil des Energiebedarfes. Deshalb muss eine Zusatzheizung einspringen, um die Hauptlast zu übernehmen. Es kommt also auf eine passgerechte Anlagenplanung an, um den maximalen Nutzen aus der Solarthermie zu erhalten.
Unter der Photovoltaik (PV) versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie mittels der Solarzellen. Die Erzeugte Elektrizität kann direkt genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder ins öffentliche Stromnetz gespeist werden.
Wichtiger Hinweis: Sollten Sie nicht genutzten Strom ins öffentliche Netz speisen wollen, müssen Sie eine Beantragung an dem örtlichen Stromversorger stellen, das eine Einspeisung über Solarstrom erfolgt. Dazu wird ein Einspeisezähler benötigt, ähnlich die eines Stromzählers. Daraus ermittelt man, wie viel Strom ins öffentliche Netz gespeist wird. Wer also ein Photovoltaik-Anlage betreibt und mit Gewinn Strom ins öffentliche Netz einspeist bzw. verkauft, gilt als Unternehmer und ist als solcher Steuerpflichtig und muss gewerblich Umsatzsteuer zahlen. Die meisten Privathaushalte können dann unter der Kleinunternehmer-Regelung fallen. Wer also seinen Strom nicht verkauft, sondern komplett selbst verbraucht, wird natürlich von den Steuerpflichten befreit.
Vor der Einspeisung ins Wechselspannung-Stromnetz wir die erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter umgewandelt. Die Nennleistung einer Photovoltaik-Anlage wird häufig in der Schreibweise Wp oder kWp (Watt piek oder Kilowatt piek zu Deutsch: Leistung in der Spitze) angegeben und bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die in etwa der Sonnenstrahlung in Deutschland entsprechen. Die kWp dient als Orientierung, um Solar-Module untereinander zu vergleichen. Ausschlaggebend für die Dimensionierung und die Amortisation einer Photovoltaikanlage ist neben der Spitzenleistung vor allem der Jahresertrag, also die gewonnene Strommenge entscheidend. Die Strahlungsenergie schwankt Tages-, jahreszeitlich und Wetter bedingt. So kann eine Solaranlage im Juli einen gegenüber dem Dezember bis zu fünfmal höheren Ertrag aufweisen.
Auch hier ist wieder entscheidend der Winkel bzw. Dachausrichtung der Solarpanäle zur Sonneneinstrahlung. Im Idealfall beträgt dieser Winkel 90° zur Sonne und wird durch keine Bäume oder Objekten die einen Schatten werfen beeinträchtigt. Andere Winkel sind ebenfalls ausreichend, allerdings muss man mit Einbußen in der Leistung rechnen. Bei Häusern mit Flachdächern werden die Module in einem Winkel zwischen 25-35° montiert. Kleiner als 15° sollte es nicht sein, um Verschmutzungen der Module zu vermeiden.
Wie berechnet man eine Solaranlage?
- Wie viel elektrische Energie verbrauchen Sie pro Jahr?
Generell ist das Ziel, die benötigte Energie durch die Photovoltaik-Anlage selbst herzustellen, deshalb hängt die Größe der Anlage von Ihrem persönlichen Verbrauch ab. Werfen Sie einen Blick in Ihre letzte Stromrechnung. Sie können auch aus den letzten 5 Jahre den Mittelwert ihres Stromverbrauches ermitteln.
Ihr Persönlich Stromverbrauch pro Jahr = ________kWh - Wie hoch ist der solare Energieertrag in Ihrer Region?
Damit Ihre Photovoltaik-Anlage einen möglichst hohen Energieverbrauch erzielt, sollte die Anlage mindestens 25% mehr Energie liefern, als Sie im Jahr verbrauchen.
Also ihr persönlicher Stromverbrauch entspricht 100%. Wie viel Strom muss die Anlage produzieren bei 125%?
Beispiel: Familie Sonnenschein plant eine Produktion der Anlage 125% x 5.000 kWh ihr Stromverbrauch = 6.250 kWh/a
Stromproduktions-Menge der PV-Anlage 125% x______kWh = _______kWh/a
Der Sonnenertrag in Deutschland ist im Durchschnitt etwa 1.100 kWh pro Quadratmeter.
| Bundesland | kWh/m² |
| Baden-Württemberg | 1150-1175 |
| Bayern | 975-1175 |
| Berlin und Brandenburg | 975-1050 |
| Hessen | 975-1100 |
| Mecklenburg-Vorpommern | 1000-1050 |
| Hamburg, Bremen, Niedersachsen | 950-1025 |
| Nordrhein-Westfahlen | 950-1025 |
| Rheinland-Pfalz | 975-1125 |
| Saarland | 1050-1100 |
| Sachsen | 975-1100 |
| Sachsen-Anhalt | 975-1050 |
| Schleswig-Holstein | 950-1025 |
| Thüringen | 975-1050 |
Der Regionale Energieertrag (RE) für PV-Anlagen berechnet sich auf die Einheit Kilowattstunden pro Kilowattpiek und pro Jahr (kWh / (kWp x a)) und hängt von der Region ab, wo Sie eine Photovoltaik-Anlage errichten möchten. Ein Beispiel: Familie Sonnenschein lebt in Hamburg und ihr Regionaler Energieertrag beträgt RE = 950 kWh /(kWp x a).
RE = _______kWh / (kWp x a)
3. Wie ist die Neigung und die Ausrichtung Ihres Daches?
In welche Richtung ihr Hausdach ausgerichtet ist, können Sie mit Hilfe eines Kompasses feststellen oder die Angaben sind in den Bauplänen ihres Hauses enthalten. Die Neigung des Daches sollte ebenfalls in den Bauplänen enthalten sein. Im schlimmsten Fall muss man den guten alten Pythagoras aus der Schulzeit anwenden und sein Mathegenie unter Beweis stellen.
| 10° | 20° | 30° | 40° | 50° | 60° | |
| 0 | 95% | 100% | 100% | 100% | 100% | 95% |
| 10 | 95% | 100% | 100% | 100% | 100% | 95% |
| 20 | 95% | 100% | 100% | 100% | 100% | 95% |
| 30 | 95% | 97,5% | 100% | 100% | 95% | 95% |
| 40 | 95% | 95% | 97,5% | 95% | 95% | 90% |
| 50 | 95% | 95% | 95% | 95% | 92,% | 90% |
| 60 | 95% | 95% | 95% | 92,5% | 90% | 85% |
| 70 | 92,5% | 92,5% | 90% | 90% | 90% | 80% |
| 80 | 90% | 90% | 90% | 90% | 80% | 80% |
| 90 | 90% | 90% | 90% | 80% | 80% | 70% |
Beispiel: Das Haus der Familie Sonnenschein hat eine Dachneigung von 30° und das Hausdach ist Südlich ausgerichtet mit einer Abweichung von 50 Grad.
Damit ergibt das ein Abweichwert (AW): AW = 95%
Ihr persönlicher Abweichwert (AW) = _______%
Persönlicher Energieertrag [PE] = Abweichwert [AW] x Regionaler Energieertrag [RE] = ________ kWh/ (kWp x a)
Beispiel: Familie Sonnenschein hat damit einen Persönlichen Energieertrag für das Dach von 95% x 950 kWh/ (kWp x a) = 902,5 kWh/ (kWp x a)
4.Wie groß sollte damit die Photovoltaik-Anlage sein und wie viel Dachfläche wird benötigt?
Jetzt müssen Sie die optimale PV-Anlage berechnen. Dazu nehmen Sie den Wert aus dem Schritt 2, den Sie errechnet haben, geteilt durch dem Persönlichen Energieertrag aus dem Schritt 3.
PV = Stromproduktions-Menge [SP] / Persönlicher Energieertrag [PE] = _________ kWp
Beispiel: Bei Familie Sonnenschein war die Stromproduktions-Menge 6.250 kWh/a, geteilt durch den persönlichen Energieertrag von 902,5 kWh (kWp x a). Damit sollte die Photovoltaikanlage von Familie Sonnenschein mindestens 6,93 kWp groß sein.
PV = 6.250 (kWh/a) / 902,5 (kWh/(kWp x a)) = 6,93 kWp
Zur Berechnung der benötigten Dachfläche. Ein typisches Photovoltaik-Modul hat in etwa die Maße 1,70m x 1m (= 1,70m²) und eine Leistung von 250-370 Wp. Für 1kWp werden somit 3-4 Module benötigt. Bei unserer Familie Sonnenschein ist ein Bedarf von 6,93kWp und somit werden 21-28 Module erforderlich, um den Bedarf zu decken. Nehmen wir davon den Mittelwert von 25 Modulen x die Modulfläche von 1,70m², ergibt 42,5m² an benötigte Dachfläche. Vergleichen Sie die verschiedenen Hersteller, Leistung und Größe der Module und berechnen Sie diese, wie oben beschrieben.
Was kostet ein Photovoltaik und eine Solarthermie?
Durch die Nutzung von Solaranlagen, ist es greifbarer geworden, sodass sich eine Unabhängigkeit von Stromkosten entwickelt hat und die Heizkosten gesenkt werden können. Inzwischen ist die Technik soweit ausgereift, das viele Privatleute sich eine Solaranlage aufs Dach setzen lassen, egal ob es sich um eine Photovoltaik-Anlage oder um eine Solarthermie handelt. So liegen im Jahr 2022 die Kosten für eine Photovoltaik-Anlage im Durchschnitt bei 9.000€ (ohne Speicher). Für den Stromspeicher sind dann nochmal 7.000€ extra, macht zusammen ca.16.000€ inkl. Einbau. Das ist natürlich von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich und sollte sehr sorgfältig miteinander verglichen werden.
Kosten einer Solaranlage im Überblick:
| Leistung einer PV-Anlage | Stromproduktion im Jahr | Platzbedarf | ca. Kosten inkl.Montage |
|---|---|---|---|
| 5kWp | ca. 4.720 kWh | 27m² | ab 15.999 € |
| 6kWp | ca. 5.700 kWh | 32m² | ab 17.699 € |
| 7kWp | ca. 6.650 kWh | 37m² | ab 19.299 € |
| 8kWp | ca. 7.600 kWh | 43m² | ab 21.299 € |
| 9kWp | ca. 8.850 kWh | 48m² | ab 23.299 € |
| 10kWp | ca. 9.500 kWh | 53m² | ab 25.299 € |
| 11kWp | ca. 10.450 kWh | 58m² | ab 27.299 € |
Solardachziegel, die wie normale Dachziegel aussehen, aber tatsächlich mit einer PV-Anlage ausgestattet sind, kosten dagegen deutlich mehr als die üblichen PV-Anlagen. Die Eindeckung solcher Dachziegel kosten im Schnitt ca.32.000 €. Die Solardachziegel von TESLA kosten dagegen sagenhafte 68.000 €. Zudem kommen noch laufende Kosten wie Zählermiete, Wartung und Reinigung, und die Versicherung auf dem Besitzer zu. Das macht pro Jahr etwa 240 € an laufende Kosten.
Die Kosten von einer Solarthermie variieren von Einzelfall zu Einzelfall. Auch hier muss man wieder die Anbieter vergleichen. Benötigen Sie Solarthermie für Warmwasser oder soll diese auch mit der Heizung kombiniert werden?
| Solaranlage | Platzbedarf eines EFH | Kosten | Amortisation |
|---|---|---|---|
| Photovoltaik | 32m² bei 6kWp | ca. 10.000 € (ohne Speicher) | 10-15 Jahre |
| Solarthermie | 10-12m² für Warmwasser und Heizungsunterstützung | ca. 10.000€ | ca. 20 Jahre |
Fazit
Lohnt sich eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach? Generell kann man sagen, je mehr der Eigenbedarf durch selbst erzeugten Solarstrom gedeckt wird, desto mehr Vorteile und Einsparpotenziale bietet eine PV-Anlage. Jeder Privathaushalt, der es in der Erwägung zieht, eine Anlage auf dem Dach zu installieren, sollte sich vorab Gedanken machen, ob sich eine Anschaffung lohnt. Ob das Kosten-Nutzen Verhältnis stimmig ist. Zudem mit einem Auge auf die politische Entwicklung blicken. Welche Förderungen vom Staat gibt es? Welche Beschlüsse vereinbaren die EU bezüglich der Energieeffizienz-Klasse der Immobilien?