Photovoltaik: Speichern und verbrauchen.

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Mit Photovoltaik eine Wärmepumpe versorgen.
Noch unabhängiger von der Energiepreisdiskussion können Hausbesitzer werden, die mit dem Strom ihrer Photovoltaikanlage eine Wärmepumpe versorgen. Foto: Stiebel Eltron

Photovoltaik: Am wirtschaftlichsten lässt sich eine Photovoltaikanlage heute betreiben, wenn man möglichst viel vom selbst erzeugten Solarstrom auch selbst verbraucht. Dabei helfen leistungsfähige Speicher und geschicktes Energiemanagement.

An den technischen Voraussetzungen der Sonnenstrom-Gewinnung hat sich in den letzten Jahren wenig geändert: Paneele aus Siliziumzellen wandeln Sonnenlicht in Strom um, eine Steuereinheit macht daraus die haushaltsübliche Wechselspannung. Doch die Art und Weise, in der die Energie vom Dach sinnvollerweise genutzt wird, hat sich grundlegend gewandelt. Nach dem alten Modell bezog man den Strom für den eigenen Bedarf weiter aus dem öffentlichen Netz und verkaufte über einen zweiten Stromzähler den Solarstrom zu einem garantierten Preis an den Stromversorger. Da diese Einspeisevergütung höher war als der Preis für den Strom aus dem Netz, konnte man mit der Differenz die Photovoltaikanlage abbezahlen. Dazu kam noch das gute Gefühl, etwas für die Umwelt zu tun. Ein gutes Umweltgewissen kann man als Betreiber einer Solaranlage heute noch haben, doch die finanzielle Seite stellt sich jetzt ganz anders dar: Je nach Tarif und Versorger kostet der Strom aus dem Netz pro Kilowattstunde häufig doppelt so viel, wie man an Einspeisevergütung bekommt. Strom billig verkaufen und zugleich teuren Strom einkaufen? Diese Rechnung kann nicht aufgehen.

Photovoltaik selbst verbrauchen

Die Konsequenz liegt auf der Hand: Den Strom, den man selbst erzeugt, verbraucht man möglichst auch selbst und spart dadurch Kosten für den Strom vom Versorger. Mit der Differenz wird wieder die Solaranlage bezahlt.Die Sache hat nur einen Haken: Während der Strom aus dem Netz immer fließt, kommt vom Dach nur dann Energie, wenn die Sonne scheint. Und das ist nicht immer dann der Fall, wenn man gerade Strom braucht.Um diesem Missverhältnis zwischen Bedarf und Angebot zu entkommen, gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder verlegt man den Bedarf in die Zeit des größten Angebots, verbraucht also bevorzugt dann Strom, wenn die Sonne scheint, oder man speichert den Strom, bis er gebraucht wird. Beides ist mit mehr oder weniger umfangreicher technischer Unterstützung möglich.

Jedes Dach ist anders – nicht nur, was die Optik betrifft, sondern auch die Größe, den Neigungswinkel oder die Ausrichtung. Doch für jedes Solardach lässt sich annähernd genau berechnen, wie viel Strom es in einem Jahr produzieren kann. Foto: IBC
Jedes Dach ist anders – nicht nur, was die Optik betrifft, sondern auch die Größe, den Neigungswinkel oder die Ausrichtung. Doch für jedes Solardach lässt sich annähernd genau berechnen, wie viel Strom es in einem Jahr produzieren kann. Foto: IBC

Energiemanagement

Am einfachsten ist es noch, die Zeiten des Bedarfs zu steuern. Im simpelsten Fall startet man etwa Geschirrspüler und Waschmaschine dann, wenn die Sonne scheint. Auch bei der Entscheidung, wann man den Rasenmäher oder den Staubsauger anwirft, ist man relativ flexibel. Das erfordert allerdings eine Umstellung der Gewohnheiten, man braucht ein wenig Durchhaltevermögen, muss jeweils die Sonne im Auge behalten und muss vor allem jeweils zu Hause sein, wenn ein Verbraucher gestartet werden soll. Bequemer ist es, wenn man die Aufsicht über all diese Dinge einem elektronischen Helfer überträgt. Mehrere Systeme, vom ausgereiften KNX-Standard bis zu herstellerspezifischen Lösungen, lassen sich heute zur Hausautomation nutzen. Dabei können elektronische Komponenten die Sonnenintensität beurteilen oder den von der Solaranlage fließenden Strom messen und bei günstigen Bedingungen etwa die gefüllte und startbereite Waschmaschine in Gang setzen. Auf diese Weise lassen sich auch etliche weitere Stromverbraucher im Haushalt steuern. Ist tatsächlich jeder Bedarf gedeckt, wird der erzeugte Strom ins Netz gespeist, um wenigstens noch die Einspeisevergütung zu verdienen – jedenfalls dann, wenn die Energie nicht gespeichert werden kann.

Strom lagern

Das Speichern von Strom ist mithilfe von Akkus möglich und ermöglicht den Eigenverbrauch auch nachts und bei stark bedecktem Himmel. Ganz trivial ist das allerdings nicht, und vor allem ist es nicht billig, denn auch die Akkus müssen erst angeschafft werden. Dabei stehen derzeit vor allem zwei technisch bewährte Lösungen zur Verfügung: Blei-Säure- bzw. Blei-Gel-Akkus auf der einen Seite und Lithium-Akkus auf der anderen. Ganz grob kann man diese Akkus so charakterisieren: Blei-Akkus sind noch recht erschwinglich, nehmen aber sehr viel Platz weg. Lithium-Akkus sind einigermaßen kompakt, dafür aber auch sehr teuer. Dabei bedeutet „erschwinglich“ immer noch eine Ausgabe von mehreren tausend Euro, und „kompakt“ heißt, dass mindestens soviel Platz wie für einen eintürigen Küchenschrank zur Verfügung stehen sollte, gerne auch mehr. Wer einen freien Kellerraum zur Verfügung hat, kann darin natürlich ohne weiteres auch einen großzügigen Speicher auf der Basis von Blei-Akkus unterbringen. Ehe man aber aufs Geratewohl Akkus bestellt, sollte man den tatsächlichen Bedarf möglichst genau bestimmen, um weder zu knappe noch zu reichliche Speicherkapazität vorzuhalten. Dabei empfiehlt sich dringend die Zusammenarbeit mit Fachleuten, etwa einem Fachbetrieb für Solartechnik. Als Entscheidungshilfe dient dann bei mehreren angebotenen Lösungen der Preis pro Kilowattstunde, den man sich unbedingt ausrechnen lassen sollte. Hinzu kommt die Lebensdauer: Akkus halten nur eine begrenzte Anzahl von kompletten Ladezyklen durch – es kann also besser sein, teurere Technik zu kaufen, die man dafür länger betreiben kann.

Fördergelder für Solarstromspeicher

Unter die Arme greifen kann dem Betreiber dabei die Förderung für Solarstromspeicher durch die KfW-Bankengruppe. Wenn die Förderbedingungen erfüllt sind, gibt es für Neuanschaffung oder Nachrüstung einen zinsgünstigen Kredit und obendrauf einen Tilgungszuschuss von bis zu 30 % der förderfähigen Kosten für das Speichersystem. Details dazu hält die KfW im Netz bereit. Wem das alles immer noch zu teuer ist, der kann derzeit nur darauf warten, dass die Akkupreise weiter fallen. Andere Speicherverfahren wie ein Wasserstoffspeicher mit Brennstoffzelle, Druckluftspeicher oder Schwungmassen eignen sich nur für den großtechnischen Einsatz und sind für Privathäuser nicht zu handhaben. Eine recht vielversprechende Möglichkeit stellen noch sogenannte Redox-Flow-Batterien dar, bei denen sich das Lager des Speichermediums und die eigentlichen stromabgebenden Zellen räumlich trennen lassen. Bis diese Technik für Privathäuser einsetzbar wird, werden aber wohl noch einige Jahre ins Land gehen.

Verbrauch schaffen

Ein weiterer, sehr eleganter Weg, den Eigenverbrauch zu steigern, liegt in der Kombination einer Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpenheizung. Diese Heizanlagen entziehen der Umwelt Wärme und brauchen dafür Betriebsstrom. Gelingt es nun, diesen Strombedarf mit Sonnenenergie zu decken, schlägt man zwei Fliegen mit einer Klappe: Der Betrieb der Wärmepumpe wird wirtschaftlicher und noch umweltfreundlicher, und die Eigenverbrauchsquote steigt. Da Wärmebedarf und Stromangebot ebenfalls nicht immer zusammenfallen, wird man in die Anlage sinnvollerweise einen ausreichend dimensionierten Pufferspeicher für heißes Wasser einbinden. Platzbedarf ist auch hier vorhanden, doch Heißwasserspeicher sind ungleich günstiger zu haben als Stromspeicher.

„SolarWorld SunCharger“ ist gleichzeitig Stromversorgung, Ersatzbatterie und Solarladegerät in einem. Solarworld
„SolarWorld SunCharger“ ist gleichzeitig Stromversorgung, Ersatzbatterie und Solarladegerät in einem. Foto: Solarworld

Qualität ist Pflicht

Bei all diesen Überlegungen sollte man eins nicht aus den Augen verlieren: die eigentliche Photovoltaikanlage. Ganz gleich, wie man den wirtschaftlichen Betrieb sicherstellen will: Das wird nur dann gelingen, wenn eine ausreichende Zahl von Solarmodulen mit dem erforderlichen Wirkungsgrad in der optimalen Ausrichtung zur Sonne montiert wird. Dazu kann man sich zwar für eine erste Abschätzung bei einschlägigen Themenportalen im Netz kundig machen, letztlich hilft aber nur eine ausführliche Beratung und eine detaillierte Berechnung durch einen Profi. Hier steht oft eine Investition in fünfstelliger Höhe an, die man nicht übers Knie bricht. Fast noch wichtiger: Die Einsparungen und Verdienste, die im Betrieb erzielbar sind, verteilen sich über Jahre, ehe sich die Ausgabe rentiert. Deshalb ist es unabdingbar, hochwertige Module anzuschaffen, die diese Zeit auch funktionsfähig überdauern. Das gelingt am ehesten mit Markenware, für die der Hersteller eine Garantie über die mindestens nötige Betriebsdauer gewährt. Dann kann man einigermaßen sicher sein, dass sich die Installation von Solartechnik auch finanziell lohnt. Unter dem Umweltaspekt braucht man sich weniger zu sorgen: Eine Photovoltaik-anlage spielt meist innerhalb weniger Jahre die Energie wieder herein, die zu ihrer Fertigung aufgewendet wurde. Danach reduziert sie sowohl den Verbrauch fossiler Brennstoffe als auch die zugehörigen CO2-Emissionen.

"GeneCIS"-Module umfassen die gesamte Außenhülle des Gebäudes. Der Energieertrag des Solarhauses der TU Darmstadt ist um das 2,4-fache höher als der Verbrauch. Würth Solar
„GeneCIS“-Module umfassen die gesamte Außenhülle des Gebäudes. Der Energieertrag des Solarhauses der TU Darmstadt ist um das 2,4-fache höher als der Verbrauch. Foto: Würth Solar

Versicherung

Auch bei noch so hochwertigen Solaranlagen können durch Fehlfunktionen oder äußere Einflüsse wie Blitzschläge Schäden entstehen. Die dann entstehenden Kosten kann man mit einer speziellen Versicherung abmildern. Vor Abschluss sollte man allerdings genau prüfen, was die Versicherung im Einzelnen abdeckt. Der Ersatz defekter Anlagenteile kann ebenso hohe Kosten verursachen wie die dafür erforderlichen Arbeitsstunden und weitere Arbeiten am Dach. Vor allem bei größeren Anlagen spielt auch der Verdienst eine Rolle. Andere Aspekte wie beispielsweise die Haftungsrisiken, die man als Betreiber trägt, können bereits ganz oder teilweise von vorhandenen Versicherungen abgedeckt sein. Eine genaue Analyse der Angebote ist also unabdingbar, damit man bei der Betrachtung der Prämienhöhe nicht Äpfel mit Birnen vergleicht.

Wirkungsgrad

Solarzellen werden aus unterschiedlichen Ausgangsmaterialien hergestellt, die sich darin unterscheiden, wie viel Strom sie aus der gleichen Menge Sonnenlicht erzeugen. Den höchsten Wirkungsgrad zeigen dabei monokristalline Zellen. Sie sind allerdings auch die teuersten und eignen sich daher vor allem bei ungünstiger Montageposition oder bei stark begrenzter Montagefläche. Bestehen hier keine Einschränkungen, kann man auch mit polykristallinen Zellen gute Erträge erzielen. Sie weisen einen etwas geringeren Wirkungsgrad auf, kosten dafür aber auch merklich weniger. Hat man sehr viel Fläche zur Verfügung, etwa eine komplette Fassade, kann sich auch der Einsatz von wenig effizienten, aber preiswerten Dünnschichtzellen lohnen, bei denen amorphes Silizium zum Einsatz kommt. An Privathäusern trifft man sie jedoch recht selten an, sie sind eher typisch für den gewerblichen Einsatz.

Insel-Lösungen

Photovoltaik funktioniert auch im kleinen Maßstab. Abgesehen von solar betriebenen Gartenleuchten, Pumpen oder auch Taschenrechnern sind das vor allem sogenannte Insellösungen. Damit bezeichnet man kleine Solaranlagen, die hierzulande meist eine abgelegene Garage oder ein Gartenhaus mit Strom versorgen. Hier genügt ein einzelnes Solarpaneel und als Puffer ein Akku von der Größe einer Pkw- oder Lkw-Batterie, um ein wenig mehr Komfort an Orte abseits des Stromnetzes zu bringen. Inselanlagen sind allerdings reines Privatvergnügen: Fördermittel gibt es dafür nicht.

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