Dein Installateur für Photovoltaik in Lübeck, Kiel und Umgebung

Eine Photovoltaikanlage besteht unter anderem aus mehreren Solarmodulen und die wiederum aus einzelnen Zellen. Sie sind es, die das Sonnenlicht absorbieren und die Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandeln. Die meisten Solarzellen werden aus Silizium hergestellt, einem sehr häufig vorkommenden Halbleitermaterial, das sich in Quarzsand findet. Sie sind wasserdicht über Kupferbändern miteinander verschaltet. Trifft das Sonnenlicht auf die Solarzellen entstehen positive und negative elektrische Ladungsträger, die Elektronen. Sie bewegen sich. Bei diesem Prozess entsteht Gleichstrom, der über Solarkabel zum Wechselrichter gelangt. Dort wird Gleichstrom in den für den Haushalt nutzbaren Wechselstrom umgewandelt. Die erzeugte Energie kann im Haus genutzt, ins Stromnetz eingespeist oder in Batterien gespeichert werden. Die Effizienz einer PV-Anlage hängt von Faktoren wie Sonnenlichtintensität und Zellenausrichtung ab. Photovoltaik spielt eine entscheidende Rolle bei der Nutzung erneuerbarer Energiequellen und der Verringerung fossiler Brennstoffabhängigkeit.

Photovoltaik bietet viele Vorteile. Sie nutzt die Sonne und ist damit eine nachhaltige Energiequelle. Photovoltaik verursacht im Gegensatz zu der Stromgewinnung aus fossilen Energiequellen keine schädlichen Emissionen. So wird kein Treibhausgas CO₂ durch Photovoltaik freigesetzt und damit die Erderwärmung nicht weiter forciert. Ein weiterer Vorteil ist, dass viele dezentrale PV-Anlagen die Abhängigkeit von zentralen Stromnetzen und öffentlichen Stromversorgern reduzieren. Da die Sonne kostenlos scheint und mit Photovoltaik Solarenergie unbegrenzt verfügbar ist, ergeben sich weitere Vorteile: Die Betriebskosten sind niedrig, Wartungsarbeiten fallen kaum an. Zudem trägt Photovoltaik zur Energiesicherheit bei, da sie weniger anfällig für Versorgungsunterbrechungen ist. Schließlich fördert die Nutzung von Photovoltaik die Schaffung von grünen Arbeitsplätzen und unterstützt die globale Umstellung auf erneuerbare Energien.

Hersteller geben die maximal technisch mögliche Leistung in Kilowatt-Peak (kWp) an. Das ist ein Wert, der unter idealen Standard-Testbedingungen (STC) berechnet und als Nennleistung bezeichnet wird. Er gilt für Solarmodule und Wechselrichter.

Die Leistung eines einzelnen Moduls mit der Anzahl der verbauten Module gleicher Bauart multipliziert, ergibt die Gesamtleistung einer Photovoltaikanlage. Werden 10 Module mit einer Nennleistung von 320 Watt-Peak (Wp) verbaut, beträgt die Anlagennennleistung also 3200 Wp bzw. 3,2 kWp.

Einen anderen Kennwert liefert die DC-Nennleistung (DC: direct current). Sie bezeichnet die Eingangsleistung des Wechselrichters. Je mehr DC (Gleichstrom) der Wechselrichter in AC (alternating current, Wechselstrom) umwandeln kann, umso mehr Strom steht zur Verfügung. Wirkungsgradverluste sind hierbei nicht berücksichtigt. Die tatsächliche Energiemenge, die eine Photovoltaikanlage erzeugt, wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Dabei entspricht eine Kilowattstunde der Energie, die eine PV-Anlage mit der Leistung von 1 kW in einer Stunde erzeugen kann. Ohne Batteriespeicher sind etwa 30 Prozent davon nutzbar. Mit Speicher etwa 60 bis 80 Prozent.

Eine PV-Anlage mit einem Kilowatt-Peak Leistung liefert etwa 950 bis 1.200 Kilowattstunden Strom pro Jahr. Zum Vergleich: Eine vierköpfige Familie braucht im Jahr etwa 4.000 kWh Strom. Soll auch ein E-Auto beladen werden, sind im Durchschnitt zusätzliche 2,8 kWp nötig, um eine Ladeleistung von 3,7 kW bis 11 kW zu gewährleisten. Das sind etwa 7 Module.

Für eine typische Hausanlage mit einer Leistung von 5 bis 10 kWp sind etwa 30 bis 60 Quadratmeter Dachfläche nötig. Soll eine Ladestation mit PV-Strom versorgt werden, vergrößert sich diese Fläche um 15 Quadratmeter.

Für Photovoltaikanlagen stehen verschiedene finanzielle Anreize und Förderungen zur Verfügung. Sie sollen die Investition in erneuerbare Energien unterstützen und die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen für Verbraucher und Unternehmen verbessern.

Wird eine Photovoltaikanlage im Rahmen einer Sanierung zum Effizienz¬haus integriert, kann man sich diese Investition über einen günstigen Kredit bei der KfW fördern lassen. Einigen Bundesländer bieten ebenfalls eine regionale PV-Förderung. Weitere finanzielle Anreize liefern spezielle Tarife für die Einspeisung von Strom in das öffentliche Netz sowie steuerliche Vorteile. Beides regelt das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sowie das Jahressteuergesetz (JStG).

Die Einspeisevergütung nach dem EEG ist abhängig von der Größe der PV-Anlage sowie dem Jahr ihrer Inbetriebnahme. Jeder Betreiber kann wählen, ob er den produzierten Solarstrom komplett einspeisen oder selbst nutzen will. Der Wechsel von der Volleinspeisung in eine Teileinspeisung ist dann sinnvoll, wenn sich der Stromverbrauch erhöht, z. B. durch die Inbetriebnahme einer Wärmepumpe oder einer Ladestation für ein E-Auto.

Neben Förderungen und Vergütungen, sind steuerliche Vergünstigungen interessant. So entfällt die Ertragssteuer, die Solaranlagenbesitzer bisher auf ihre Einnahmen aus der Einspeisung ihres überschüssigen Stroms ins öffentliche Netz entrichten mussten sowie die Umsatzsteuer auf Lieferung, Erwerb, Einfuhr und Installation von Solaranlagen.

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Ob sich eine Photovoltaikanlage lohnt, ist abhängig von verschiedenen Faktoren, unter anderem vom Standort, von Dachneigung, Dachausrichtung, Einstrahlungswinkel, Verschattung, Anlagenkonfiguration und dem Wirkungsgrad der Solarmodule. Ein wesentlicher Faktor ist die Höhe der Sonneneinstrahlung: Das ideale Dach ist nach Süden ausgerichtet und hat einen Neigungswinkel zwischen 30 und 45 Grad. Doch auch flacher geneigte Ost-/¬West-dächer bieten einen guten Ertrag, denn sie nehmen die Sonneneinstrahlung über den Tag verteilt auf.

Die Performance Ratio gibt das Verhältnis von Nennwirkungsgrad, also dem maximal möglichen Wirkungsgrad (nach Angaben des Herstellers) und dem tatsächlichen Wirkungsgrad einer Anlage an und bezieht die Sonneneinstrahlung, die Anlagengröße und den Wirkungsgrad der Solarmodule ein. Als Qualitätsfaktor beschreibt sie die Effizienz einer Anlage. In der Regel liegt dieser Wert zwischen 75 und 85 Prozent des Nennwirkungsgrades. Anhand der Performance Ratio kann man die monatlichen Erträge errechnen. Der Jahresertrag ergibt sich aus der Multiplikation.

Die Kosten einer Solaranlage hängen von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der Größe der Anlage, den Solarmodulen, dem Wechselrichter, dem Montagesystem, den elektrischen Komponenten und den Installationskosten. Je mehr Fläche zur Verfügung steht, desto kostengünstiger wird die Anlage pro Kilowatt Peak.

Eine Photovoltaikanlage lohnt sich besonders, wenn der erzeugte Strom nicht ins Netz eingespeist, sondern selbst verbraucht wird, beispielsweise um eine Wärmepumpe oder eine Wallbox zu betreiben. Man nennt dies PV-Überschussladen. In Kombination mit einem Stromspeicher z. B. von Tesla, BYD oder SMA, kann Solarstrom auch dann genutzt werden, wenn keine Sonne scheint, z. B. nachts.

Seit 2016 ist die Direktvermarktung für PV-Anlagen ab 100 kWp Nennleistung verpflichtend. Dann wird der privat erzeugte Strom über Stromversorger und Netzbetreiber an der Strombörse verkauft oder direkt an Verbraucher geliefert. Die Konditionen sind günstig, weshalb sich eine Direktvermarktung oft lohnt. Allerdings muss eine solch große PV-Anlage fernsteuerbar sein.

Photovoltaik- und Solaranlagen nutzen beide Sonnenenergie. Photovoltaik beschreibt die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom. Dafür werden Solarzellen eingesetzt. Die Solarthermie wandelt Sonnenenergie in Wärme um. Dies geschieht in Kollektoren, die auf dem Dach montiert sind. Hier zirkuliert eine Flüssigkeit aus Wasser und Frostschutzmittel, die sich durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Diese Wärme wird an Wasser abgegeben und im Gebäude als Brauchwasser oder zum Heizen bereitgestellt. Werden bei diesem Prozess sehr hohe Temperaturen erreicht, was insbesondere mit konzentrierter, Sonnenstrahlung gelingt, so kann die so gewonnene Wärmeenergie wiederum zur Stromerzeugung genutzt werden.

Die unterschiedlichen Arten von Photovoltaikanlagen, orientieren sich an verschiedenen Merkmalen und Gegebenheiten. Sie unterscheiden sich in der Verbindung zum öffentlichen Netz, in den Standorten und in der Art des Einbaus. Netzgekoppelte Anlagen speisen den erzeugten Strom ins öffentliche Netz ein. Inselsysteme hingegen sind unabhängig und speichern den Strom in Batterien. Im Gegensatz zu Fassadenanlagen, die auf Hauswänden montiert sind, befinden sich Dachanlagen oft auf den Schrägdächern von Einfamilienhäusern. Das Aufdachsystem ist dabei das gängigste. Dabei wird die PV-Anlage auf einem Montagegestell auf das Dach montiert. Während sie bei der Indachmontage in die Dachhaut eingebaut wird und gleichzeitig ihre Funktionen wie Dichtigkeit und Wetterbeständigkeit übernimmt. Dieses System ist allerdings teurer als das Aufdachsystem. Auf Flachdächern wie denen von Industrieanlagen müssen Photovoltaikanlagen geständert werden, um den Winkel für die einfallenden Sonnenstrahlen im Sommer und im Winter zu optimieren. Freiflächenanlagen, die auf dem Boden montiert sind, bieten weitere Möglichkeiten. Sie werden entweder fest verankert, und dann immobil oder folgen dem Sonnenverlauf, wodurch es zu einer höheren Einspeisung kommt. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zeigt sich zudem offen für Solarparkstandorte wie Floating PV (schwimmende PV-Anlagen), Agri-PV auf Freiflächen und Parkplatz-PV.