Photovoltaik-Anlage mit Stromspeicher: Sonne nach Mitternacht.

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unverschattetes Süddach
Ein unverschattetes Süddach ist ein Stück Kapital des Hausbesitzers. Foto: Mage Solar

Aufgrund der stark gesunkenen Vergütung für Solarstrom wird jetzt der Verbrauch im Haus immer wirtschaftlicher. Mit der richtig dimensionierten Anlage und dem passenden Batteriespeicher kann man eine Menge teurer Kilowattstunden aus dem Netz sparen.

Die großen Energieversorger werden angesichts des Erfolges der erneuerbaren Energien immer nervöser. Wie nervös, zeigte sich im Herbst letzten Jahres, als Eon-Chef Johannes Teyssen Solarstromerzeuger mit „Schwarzbrennern“ verglich. Diesen lichtscheuen Gestalten aus den Western, die ihren Fusel nachts im Schuppen selber machen und den Staat um die Alkoholsteuer prellen.

Sauber und unabhängig

Nun war schwarz gebrannter Whiskey nicht immer genießbar, manchmal ungesund, weil verunreinigt. Solarstrom dagegen ist eine saubere Sache. Bei seiner Erzeugung entstehen weder das Klimagas CO2 noch andere Schadstoffe, noch radioaktive Abfälle. Sauber, sicher und geräuschlos: Das verdankt sich dem photoelektrischen Effekt, der auftritt, sobald Licht auf eine zweischichtige Platte trifft, deren obere Schicht einen negativen und deren untere einen positiven Ladungsüberschuss besitzt. Durch den Aufprall der Photonen wird eine Spannung zwischen beiden aufgebaut. Verbindet man sie, fließt Gleichstrom. Herkömmliche Solarzellen bestehen aus Silizium, können bis zu 21 Prozent des Sonnenlichts umwandeln; es sind daneben Dünnschichtzellen aus Metall-Verbindungen zu bekommen, die an wolkenlosen Tagen geringere Erträge bringen, jedoch bei trübem Himmel höhere als Siliziumzellen, in unseren Breiten ein Vorteil.

Aus den Zellen werden Solarmodule gefertigt, die auf dem Dach zum Solargenerator montiert werden. Üblich war bis vor einiger Zeit die Abgabe aller kWh ins öffentliche Netz. Der Strom aus dem Generator wurde im NEG (Netzeinspeisegerät) zu 50-Hertz-Wechselstrom und floss über einen Zwei-Richtungs-Zähler nach draußen. Neuerdings aber findet man immer öfter direkt hinter den Modulen einen Akku, der den Gleichstrom speichert. Erst nach ihm folgt das NEG, das Wechselstrom bereitstellt, zur Verwendung im Haus oder zur Einspeisung.

Hoher Eigenverbrauch

Der Hintergedanke der Betreiber: möglichst viel selber zu nutzen. Als es noch gutes Geld für die Kilowattstunde vom Netzbetreiber gab, war Volleinspeisung lohnend. Heute, bei weniger als 13 Cent Vergütung (Installation im Frühjahr 2014; gezahlt über 20 Jahre) und bei einem Preis für Kraftwerksstrom von um die 28 Cent, bringt jede selbst erzeugte, die eine aus dem Netz ersetzt, dieses gute Geld. Ist tagsüber jemand zu Hause und spült, kocht, wäscht und trocknet konsequent zu den Sonnenstunden, kann der Eigenverbrauchsanteil bereits 30 Prozent erreichen.

Wo das nicht der Fall ist, kann ein Energiemanager über schaltbare Funksteckdosen Waschmaschine, Spülmaschine oder Trockner in Gang setzen, sobald die Produktion hochfährt. Den großen Sprung allerdings schafft man mit dem Speicher, der den Sonnensaft für die Nachtstunden aufnimmt, und mit dem sich der Anteil laut den Fachleuten des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (Fraunhofer ISE) auf beachtliche 60 Prozent steigern lässt. Zurzeit werden hauptsächlich zwei Typen von Akku-Systemen installiert, entweder die günstigen Blei-Gel-Batterien oder die deutlich teureren Lithium-Ionen-Batterien. Blei-Gel-Akkus halten im Betrieb ihre zehn Jahre und können höchstens zur Hälfte entladen werden, Lithium-Ionen-Speicher sind mindestens 20 Jahre dabei, man kann sie bei Bedarf schnell und fast vollständig entladen.

Wärmepumpe als Speicher?

In den beliebter werdenden Energie-Plus-Häusern, Wohnkraftwerken, die so genannt werden, weil sie dank Photovoltaik im Jahresmittel mehr Energie erzeugen als sie konsumieren, übernehmen häufig Wärmepumpen Raumheizung und Warmwasserbereitung. Als zusätzliche Abnehmer sollen sie die Eigenverbrauchsquote weiter erhöhen. An Sonnentagen anfallende Solarstromüberschüsse legen sie in Form von warmem Wasser auf dem „Energiekonto“ an. Dabei muss sehr genau gerechnet werden, insbesondere wenn Luft/Wasser-Aggregate eingesetzt werden sollen, die der Außenluft die Wärme entziehen. Von der es leider gerade in der Heizperiode wenig gibt, sodass die Pumpe im sonnenarmen Winter, wenn der Bedarf groß ist, vermehrt Netzstrom ziehen muss. Wärmepumpen machen allgemein nur in auf Neubauniveau gedämmten Gebäuden Sinn, die über ein Niedrigtemperatur-Verteilsystem verfügen, über Flachheizkörper oder Wand- und Fußbodenheizungen, welche mit besonders niedrigen Vorlauftemperaturen betrieben werden können.

Intelligenter Speicher.
Intelligenter Speicher, der den Sonnenstrom ins Hausnetz oder ins öffentliche Netz abgibt, je nachdem, was gerade wirtschaftlicher ist. Foto: Schüco

Ganzheitlich planen

Akku-Hersteller werben mit Eigenverbrauchsquoten von 80 Prozent und mehr, sodass man glauben könnte, mit ihrer Technik sei man so gut wie autark. Gegen überzogene Erwartungen und anschließende Enttäuschung hilft nur die Beratung durch einen von Industrie und Monteuren unabhängigen Sachverständigen, einen Energieberater. Alle Faktoren müssen in die Planung mit einbezogen werden: Art und Qualität von Modulen, NEG und Speicher, voraussichtliche Sonnenscheindauer auf dem Dach im Jahreslauf, aber ebenso der Wärmeschutz des Gebäudes und nicht zuletzt das Verbrauchsprofil der Bewohner. Hat er seine Empfehlung gegeben, kann ein Anlagenbauer die Komponenten entsprechend den Anforderungen zusammenstellen und dimensionieren. So darf die Batterie nicht zu groß sein, um die Anschaffungskosten nicht zu hoch zu treiben, nicht zu klein, da sonst der angepeilte Eigenverbrauch nicht erreicht wird.

Zu viel Modulfläche bedeutet Überproduktion, die ins Netz abgegeben werden muss oder sogar die zeitweilige Abregelung der Anlage zur Folge hat. Willkommen im Club Möchte man es für den Anfang ohne Speicher wagen, kann man ihn später immer noch einfach hinter das NEG mit seinem Wechselrichter schalten. Das hat gewisse Umwandlungsverluste zur Folge, denn die Batterie kann nur Gleichstrom aufnehmen, benötigt daher einen Batteriewechselrichter. Seit Mai 2013 gibt es auch für den Speicher ein ganz eigenes Förderprogramm der KfW (siehe Kasten „Infos“). Mit Förderung wird die finanzielle Belastung etwas kleiner ausfallen. Auf den Bedarf des Hauses und der Bewohner abgestimmt, spart die Anlage jedoch schon vom allerersten Tag an, und mit jeder weiteren Tariferhöhung beim Netzstrom mehr. Also willkommen bei den Schwarzbrennern – die das Tageslicht nicht fürchten müssen, im Gegenteil. Ob es Herrn Teyssen gefällt oder nicht.

Endlich mal ein spannendes Säulendiagramm: Zum Energiemanagement gehört Buchführung über die solaren Gewinne.Foto: Schüco
Endlich mal ein spannendes Säulendiagramm: Zum Energiemanagement gehört Buchführung über die solaren Gewinne. Foto: Schüco

Alles über Erneuerbare
Viele Bücher über den Klimaschutz erschöpfen sich darin, den Ernst der Lage zu schildern. Dieser Band dagegen widmet sich nach einer kurzen Einführung in das Problem Klimawandel ausführlich den Lösungen. Die sind so vielfältig, dass es für jeden etwas zu tun gibt, auch für den Hausbesitzer. Es geht ums Heizen mit Holz, mit Sonnen- und mit Umweltwärme, im großen und im kleinen Maßstab, sowie um die Stromgewinnung aus Sonnenlicht, die Photovoltaik. Die laut dem Autor auch beim Heizen in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen wird. Volker Quaschning, Erneuerbare Energien und Klimaschutz – Hintergründe – Techniken und Planung – Ökonomie und Ökologie – Energiewende, 3., aktualisierte Auflage, Carl Hanser Verlag 2013, 384 Seiten, ISBN: 978-3-446-43809-5; 24,99 Euro inkl. E-Book (E-Book-ISBN: 978-3-446-43737-1; 19,99 Euro)

Der richtige Speicher
Wichtige Kriterien für die Wahl des Speichers sind die Kapazität (Ladung in Amperestunden oder Ah), Energiedichte (Wattstunden pro kg), die Stromspeicherkapazität in kWh, die Reaktions- und Entladezeit sowie die Zyklenfestigkeit, d.h. die Lebensdauer. Lithium-Ionen-Akkus halten 5.000 bis 10.000 Ladezyklen ohne nennenswerte Einbußen durch anstatt ca. 2.500 wie Blei-Gel-Akkus. Auch Platzbedarf und Einbauhöhe müssen beachtet werden. Der Speicher sollte über eine intelligente Regelung verfügen, mit der Möglichkeit, Ertragsprognosen für das Solarkraftwerk zu berücksichtigen und Lade- und Entladeverhalten darauf abzustimmen: So wird zum Beispiel dafür gesorgt, dass der Akku bei strahlendem Himmel aufnahmefähig ist, indem die Verbraucher im Haus rechtzeitig mit dem noch gespeicherten Solarstrom gefüttert werden.

Infos

Kosten
Photovoltaik: ca. 1.700 € pro kWp ab 8.000 € pro Anlage, je nach Größe
Speichersystem: 6.000 – 20.000 €
(Speicher: Blei-Gel-Akkus ca.150 – 250 € pro kWh Stromspeicherkapazität, Lithium-Ionen-Akkus ca. 700 – 1.000 € pro kWh)

Planung und Vorbereitung Vorplanung und Besprechung der Fördermöglichkeiten mit regionalem Solarverein oder einem Energieberater, anschließend Abfrage von Angeboten bei mehreren Installationsbetrieben, nach einheitlichem Muster–Materialkosten, technische Daten der Hardware (Module, Wechselrichter, Kabel, Einspeisezähler, Überwachungsanlage), Referenzen, Kosten der Montage, ggf. der Wartung, verbindliche Termine für Lieferung und Montage.

Adressen von Installateuren: IHK bzw. BSW – Bundesverband der Solarwirtschaft.
Erst wenn die Förderung zugesagt ist, darf man den Installateur beauftragen, der auch die Anmeldung beim Netzbetreiber sowie bei der Bundesnetzagentur übernehmen sollte. Eine Photovoltaikversicherung, u.a. gegen Schäden, Ertragsausfall usw. ist ratsam, ebenso Anlagenüberwachung bzw. Monitoring (der Dienstleister, z.B. der Modul-Hersteller, überwacht die Leistung übers Internet und warnt bei Ertragsminderung, Ausfällen, Unregelmäßigkeiten etc.). Nach Inbetriebnahme sollte man an der Kostenumfrage der Stiftung Warentest teilnehmen. Ertragsoptimum: auf einem Süddach, Neigung 30 bis 40 Grad, durchgehend unverschattet, ohne Gauben, Schornsteine, Satellitenschüsseln, Antennen, die den Modulen das Licht nehmen. Passende Leistungsgrößen auf typischen Ein- und Zweifamilienhäusern: 5 bis 10 kWp. Wird für Hinterlüftung der Module gesorgt (Ertragsminderung beim Aufheizen in der Sonne), kann die ästhetisch ansprechendere Indach-Montage gewählt werden.
Gütezeichen und Anlagen-Pass: Empfehlenswert: RAL-Gütezeichen 966 Solar, regelt Qualität der Komponenten, der Montage, Abnahme und Wartung. Der vom Branchenverband BSW empfohlene Anlagenpass ist lediglich ein Abnahmeprotokoll nach BSW-Vorgaben.
Förderung zur ersten Orientierung: www.solarserver.de, www.solartechnikberater.de, www.foerderdata.de oder www.energiefoerderung.info. Wichtigste Förderinstitution ist die KfW-Bankengruppe. Das Programm 274 „Erneuerbare Energien – Standard – Photovoltaik“ unterstützt gezielt die Errichtung von Solarstromanlagen mit zinsgünstigen Krediten, ebenso die Erweiterung bestehender, sofern damit eine „deutliche Leistungssteigerung“ verbunden ist. Neu ist das Programm 275 „Erneuerbare Energien – Speicher“, aus dem es Kredite für die Anschaffung des Speichers gibt (www.kfw-foerderbank.de).
Websites für Preisvergleiche und weitere Infos: www.solarwirtschaft.de/preisindex www.photovoltaikforum.com www.solartechnikberater.de www.pv-ertraege.de

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