Wissen: Solarenergie aktiv nutzen

Solarenergie

Die Nachfrage nach Solaranlagen ist im Jahr 2020 gerade im Eigenheimbereich besonders stark gestiegen – und der Boom hält an. Baufamilien haben dabei die Wahl zwischen einer Photovoltaik- und einer Solarthermieanlage. Wir erläutern die generellen Unterschiede, Vor- und Nachteile sowie die Einsatzmöglichkeiten.

Der aktuelle Entwurf des „Klimaschutz Sofortprogramms 2022 der Bundesregierung“ sieht nicht nur eine Verschärfung der energetischen Anforderungen beim

Neubau vor. Geplant ist auch eine

Photovoltaik- bzw. Solarthermie-Installationsplicht für alle Neubauten und bei größeren Dachsanierungen schon ab 2022. Das Ziel: Eine spürbare Senkung der Treibhausgasemissionen im Gebäudesektor.

Bereits heute sieht das Gebäudeenergiegesetz (GEG) einen verplichtenden, anteiligen Einsatz erneuerbaren Energien zum Heizen vor.

Insbesondere die Gasheizung wird aufgrunddessen häuig durch eine Solarthermieanlage ergänzt. Wer eine Wärmepumpe installiert, benötigt nicht zwingend eine zusätzliche So1 laranlage. Doch oft entscheiden sich Baufamilien ergänzend für eine Photovoltaikanlage. Doch wie unterscheiden sich die beiden Technologien?

STROM VON DER SONNE

Das Funktionsprinzip als auch die Technik der solaren Stromerzeugung auf dem eigenen Dach sind vergleichsweise unkompliziert: Die in den Photovoltaikmodulen integrierten Solarzellen sorgen dafür, dass aus der natürlichen Sonneneinstrahlung elektrische Energie entsteht. Der dabei erzeugte Gleichstrom wird

aktiv nutzen

von einem Wechselrichter in netzüblichen Wechselstrom umgewandelt, der dann im eigenen Haushalt sofort verbraucht, in Batterien gespeichert oder ins öfentliche Stromnetz eingespeist werden kann.

Generell lassen sich Photovoltaikanlagen auf allen geneigten und lachen Dächern montieren – egal in welcher Region man in Deutschland wohnt. Denn entscheidenden Einluss auf den Solarertrag hat vor allem der konkrete Anlagenstandort. Wichtigste Voraussetzung: Ein ausreichender Sonnenlichteinfall und keine dauerhafte oder großlächige Verschattung, zum Beispiel durch Bäume, Schornsteine und Erker. Sonst sinkt der Solarstromertrag gravierend ab. Optimal ist eine Modul-Ausrichtung nach Süden und eine Dachneigung von etwa 30 bis 40 Grad. Doch auch höhere Neigungswerten sowie SüdWest- oder Süd-Ost-Dächer sind interessant, weil hier in den weniger starken Einstrahlungszeiten, also im Herbst und Frühjahr, der Ertrag höher ausfällt. Wichtig ist im Einzelfall immer eine fachmännische Planung, eventuell sogar in Verbindung mit einer Simulationsrechnung.

WÄRME VON DER SONNE

Die Solarthermie-Anlage erzeugt hingegen keinen Strom, sondern ist ein Solarwärmesystem. Die verglasten Kollektoren übertragen die eingefangene Sonnenwärme an eine frostsichere Solarlüssigkeit. Diese zirkuliert innerhalb eines wärmegedämmten Rohrsystems, wofür eine Solarpumpe sorgt, die vom Solarregler aktiviert wird. Grundsätzlich ist eine zwischen Südost und Südwest ausgerichtete Dachläche mit einer Neigung von 20 bis 60 Grad am besten für die Errichtung einer Solarthermieanlage geeignet. Dann lässt sich auch die niedriger

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1 Solarkollektoren lassen sich auch optisch ansprechend in die Dachhaut integrieren. Sichtbare Rohrleitungen und Montagegestelle entfallen. > www.buderus.de

2 Photovoltaikmodule gibt es in verschiedenen optischen, technischen und preislichen Ausführungen. Wichtig: Garantiebedingungen vergleichen. > www.vaillant.de 2

Solarstrom speichern

Der Bundesverband Solarwirtschaft e.V. schätzt, dass 2020 in Deutschland rund 88 000 neue Batteriespeicher für PV-Anlagen installiert wurden. Zu den Hauptmotiven für die Anschafung zählen die wachsende Sensibilisierung für den Klimaschutz und ein verstärktes Unabhängigkeitsbedürfnis vom öfentlichen Stromnetz. Bei Heimspeichern dominieren Lithium-Ionen-Batterien, wobei die Preise (ohne Montage) derzeit sehr schwanken: kleine Speicher mit drei bis sechs Kilowattstunden Kapazität kosten etwa 3 500 bis 6 000 Euro; größere Speicher sieben bis zehn Kilowattstunden sind für etwa 7 000 bis 10 000 Euro erhältlich. Ob oder wie schnell sich ein Speicher amortisiert, lässt sich nicht pauschal sagen. Deshalb ist es wichtig, im ersten Schritt eine zum Photovoltaiksystem passende Speichergröße auszuwählen und neben den Preisen auch die technischen Daten, Kennzahlen und Features der Produkte sowie die Garantiebedingungen der Hersteller vergleichen. Eine aktuelle „Marktübersicht Batteriespeicher 2021“ gibt‘s als Gratis-PDF-Download vom C.A.R.M.E.N e.V unter > www.carmen-ev.de oder direkt über diesen QR-Code:

Wichtig: Solar- stromanlage anmelden

Eine neue Photovoltaikanlage muss zum einen beim jeweiligen Netzbetreiber angemeldet werden. Häuig übernimmt dies der Solarinstallationsbetrieb. Zum anderen muss jede an ein Stromnetz angeschlossene Photovoltaik-Neuanlage ins Marktstammdatenregister (MaStR) eingetragen werden (Online-Formular). Wurde oder wird ergänzend ein Batteriespeicher installiert, ist dieser separat registrierungsplichtig. Die Meldefrist fürs MaStR beträgt jeweils einen Monat. Entscheidend ist dabei der Tag der Inbetriebnahme. Der Zeitpunkt der ersten Netzeinspeisung spielt hierbei keine Rolle. Übrigens: Da es keine Anlagen-Mindestgröße gibt, gilt die Registrierungsplicht auch für kleine Balkon-Solarsysteme. Erfolgt die Meldung nicht fristgerecht, wird die Zahlung der Vergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vom Netzbetreiber zurückgehalten. Außerdem erlischt der Förderanspruch möglicherweise teilweise oder vollständig und wird auch nicht nachgezahlt. Die Registrierung unter > www.marktstammdatenregister.de ist gebührenfrei. 1 2

stehende Wintersonne einfangen. Eine optimal installierte Kollektorläche blickt nach Süden und hat einen Neigungswinkel von etwa 45 Grad. Auch hier ist wichtig, dass keine Schatten, zum Beispiel von Bäumen, Kaminen oder benachbarten Gebäuden, dauerhaft auf die Kollektoren fallen. Denn sonst wird der Solarertrag geschmälert.

Solarwärme kann im Haushalt zur reinen Warmwasserbereitung eingesetzt werden. In diesem Fall wird ein zum Verbrauchsverhalten der Bewohner passender, solarer Trinkwarmwasserspeicher installiert. Insbesondere in Verbindung mit einer Gasbrennwertheizung interessant ist der Einsatz einer heizungsunterstützenden Solaranlage. Denn diese sorgt nicht nur für die Trinkwassererwärmung, sondern speist zusätzlich einen Teil der Sonnenwärme ins Zentralheizsystem ein. Notwendig ist dazu ein passend ausgelegter Pufer- oder Solarkombispeicher. Dadurch vermindern sich der fossile Brennstofverbrauch sowie die Treibhausgasemissionen noch stärker.

Steht übrigens nicht genügend Solarwärme für Warmwasserbereitung oder Heizung zur Verfügung, aktiviert die Regelung automatisch den zusätzlich an den Speicher angeschlossenen Wärmeerzeuger. KOLLEKTOR-, MODUL- UND MONTAGEARTEN

Am häuigsten auf deutschen Dächern werden die rechteckigen Solarthermie-Flachkollektoren mit einer entspiegelten Spezialglasabdeckung montiert. Bei der zweiten Bauart, dem Vakuumröhrenkollektor, sind mehrere Glas-Röhren zu einem Kollektor zusammengefasst. Technisch bedingt hat diese Variante eine höhere Leistung als Flachkollektoren, ist aber in der Anschafung deutlich teurer.

Beide Kollektorarten lassen sich mittels spezieller Montageelemente oberhalb der Dacheindeckung installieren. Optisch und architektonisch ansprechender ist die Indachmonta-

ge. Hier werden die Solarkollektoren harmonisch in die Dacheindeckung integriert. Bei Flachdächern werden spezielle Montagegestelle verwendet. Und auch (fast) senkrechte Wände und Fassaden lassen sich in bestimmten Fällen zum Einfangen der Solarwärme nutzen.

Bei Photovoltaikmodulen gibt es prinzipiell dieselben Montagemöglichkeiten. Die typischen lachen Module unterscheiden sich optisch vor allem hinsichtlich der Oberlächenfarbe und ihrer elektrischen Leistung, wofür die verwendeten Solarzellen ausschlaggebend sind. Alternativ erhältlich sind spezielle Solardachziegel. WAS LEISTET EINE SOLARSTROMANLAGE?

Eine etwa 30 Quadratmeter große Photovoltaikanlage kann den durchschnittlichen Jahresstrombedarf (etwa 4 500 Kilowattstunden) einer vierköpigen Familie produzieren. Wichtig ist, die Anlagengröße auch mit Blick auf zusätzliche Hausbewohner so-

1+2 Solarwärme lässt sich prinzipiell auf zwei Arten nutzen: Nur zur Warmwasserbereitung sowie ergänzend auch zur Heizungsunterstützung, wie in dieser Graik: erkennbar an der größeren Kollektorläche sowie am großen Heizwasserpuferspeicher, der mittels Frischwasserstation auch die Warmwasserbereitung übernimmt. > www.wolf.eu

3 Funktionsprinzip Photovoltaikanlage: Die Solarzellen in den Modulen erzeugen Gleichstrom, der dann mithilfe des Wechselrichters zu haushaltsüblichem Wechselstrom umgewandelt wird. > www.co2online.de 3

wie auf weitere, größere Verbraucher auszulegen: Dazu zählen vor allem Heizwärmepumpe, Klimageräte sowie (eventuell künftige) Elektrofahrzeuge. Derzeit muss man für ein komplett installiertes Photovoltaiksystem durchschnittlich mit etwa 1 300 bis 1 600 Euro (netto) pro Kilowattpeak Nennleistung kalkulieren wobei die speziischen Anschafungskosten bei steigender Anlagengröße sinken.

Wirtschaftlich interessanter als den Sonnenstrom gegen Einspeisevergütung ins öfentliche Netz einzuspeisen ist es heute, möglichst viel davon selbst im Haushalt zu verwenden. Üblich sind durchschnittlich etwa 20 bis 25 Prozent Eingenverbrauchsquote – abhängig vor allem von der Geräteausstattung und vom Verbrauchsverhalten. Werte bis etwa 40 Prozent lassen sich durch eine bedarfsgerechte Anlagenplanung, eine aktive Verbrauchsanpassung oder ein gutes Lastmanagement mittels spezieller Energiemanager-Systeme erreichen. Eine weitere Steigerung des Eigenverbrauchsanteils auf bis zu etwa 80 Prozent ist in den meisten Fällen nur in Verbindung mit leistungsfähigen Batteriespeichern möglich. Diese nehmen den überschüssigen Solarstrom auf, der sich dann zeitversetzt in einstrahlungsschwachen Phasen und zu Tageszeiten mit höherem Stromverbrauch nutzen lässt.

Wie hoch ist die PV-Rendite?

Außer der Teilautarkie, der Stromkosten- und CO2-Einsparung bietet eine fachgerecht geplante und montierte Solarstromanlage ihrem Eigentümer auch eine attraktive Rendite. Allerdings aufgrund der niedrigen, gesetzlich garantierten Einspeisevergütung ins öfentliche Stromnetz (derzeit < acht Cent pro Kilowattstunde). Wichtiger ist der selbst genutzte Solarstromanteil. Grob gilt: In einer guten Lage lässt sich mit einer acht Kilowattpeak- Anlage, die etwa 11 000 Euro netto kostet, und bei einem normalen Eigenverbrauchsanteil von 20 Prozent eine Rendite von etwa vier Prozent (vor Steuern) erzielen. Jede weitere Steigerung des Eigenverbrauchsanteils um fünf Prozent bedeutet ein Renditeplus von etwa einem Prozent.

Individuelle Solar-Renditeberechnungen ermöglicht z. B. der „Photovoltaik-Rechner“ der Stiftung Warentest (www.test.de), der auch die Kosten für einen Batteriespeicher berücksichtigen kann. Der QR-Code führt direkt zum Test-PV-Rechner.

Dachziegel als Stromlieferant

Als Alternative zu klassischen Photovoltaikmodulen bieten sich Solardachziegel an. Diese passen sich harmonisch in die Dachläche ein, insbesondere mit Blick auf Dachfenster, Gauben oder Dachschrägen. Zudem sind parallelgeschaltete Systeme unempindlich gegenüber Verschattungen z. B. durch Dachbauteile. Ziegel und Solarmodul bilden eine robuste Einheit und lassen sich wie traditionelle Dachziegel verlegen. Kabel und Steckkontakte liegen unter der Dachhaut und sind so gegen Witterungseinlüsse geschützt. Ob so ein Solarziegeldach auf einem Eigenheim letztlich auch vorteilhafter und preiswerter ist als ein klassisches Auf- oder Indachsystem, muss im Einzelfall geklärt werden. Anbieter sind u. a.: > www.autarq.com > www.eternit.ch > www.nelskamp.de > www.solardachziegel-solteq.com

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WAS LEISTET EINE SOLARWÄRMEANLAGE

Im Unterschied zur Photovoltaikanlage lässt sich Solarwärme normalerweise nur im eigenen Haus nutzen. Die typische Größe von heizungsunterstützenden Flachkollektor-Solarthermieanlagen beträgt acht bis zwölf Quadratmeter in Verbindung mit einem 800 bis 1 000 Liter Speicher (Systemkosten etwa 8 000 bis 10 000 Euro). Damit lassen sich im Neubaubereich, abhängig vom energetischen Standard, etwa 20 bis 40 Prozent des Gesamtwärmebedarfs decken.

Reine Trinkwassererwärmungsanlagen werden im Eigenheim auf einen solaren Jahresdeckungsanteil von 50 bis 60 Prozent ausgelegt; Von Mai bis August beträgt der Deckungsanteil meist 100 Prozent. Eine typische Flachkollektoranlage zur Warmwasserbereitung fürs Eigenheim ist etwa vier bis sechs Quadratmeter groß und wird oft mit einem 300 bis 400 Liter Warmwasserspeicher kombiniert (Systemkosten etwa 4 000 bis 6 000 Euro). Sowohl Solarstrommodule als auch Thermiekollektoren können mehr als 25 Jahre lang kostenfreie, umwelt-

1 Eine etwas exotische Photovoltaik-Variante sind Solardachziegel. Aber bei schwierigen Dachkonstruktionen können sie ein praktischer Problemlöser sein. > www.autarq.com

2 Unverzichtbar, um den Eigenverbrauch zu erhöhen ist ein intelligenter Energiemanager, der den Solarstrom an die Stromverbraucher bedarfsgerecht verteilt. > www.solarwatt.de freundliche Energie liefern, sofern die Systeme sorgfältig geplant, montiert und gewartet wurden. Und mit beiden Systemen lässt sich die gesetzliche Plicht zur Nutzung erneuerbarer Energien erfüllen, falls ein Gasbrennwertkessel zum Einsatz kommt.

PV ODER SOLARTHERMIE?

Allerdings ergibt sich aufgrund der aktuell hohen Haushaltsstrompreise für Photovoltaiksysteme zum einen ein genereller wirtschaftlicher Vorteil. Außerdem bieten sie vielfältigere Anwendungen als Solarthermieanlagen: Antriebsstrom für Heiz- und Warmwasser-Wärmepumpen, Klimageräte und Lüftungsanlagen sowie zum Aufladen batteriebetriebener Fahrzeug. In Verbindung mit einem fossilen Gaskessel reduzieren vor allem die heizungsunterstützenden Solarsysteme sowohl die Treibhausgas-Emissionen, als auch die (künftigen) Brennstofkosten spürbar – gerade vor dem Hintergrund einer steigenden CO 2-Bepreisung. Weiterer Vorteil: Im Sommer und in der Übergangszeit bleibt der Hauptwärmeerzeuger ausgeschaltet und wird so „geschont“. Da Standard-Solarthermieanlagen nur einen kleineren Teil der Dachläche benötigen, können sich Baufamilien generell auch für eine Kombination beider Solarsysteme entscheiden.

Egal wie die individuelle Entscheidung ausfällt: Jede Kilowattstunde Solarstrom und Solarwärme verbessert die Treibhausgasbilanz. Wichtig ist allerdings, dass man auch mit der „kostenfreien“ Solarenergie eizient umgeht und seine Solarerträge regelmäßig überwacht, um eventuelle Störungen rasch beheben zu können. • jw